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文档简介
移动闭塞下的高速列车的运行控制优化研究目录TOC\o"1-2"\h\u23878移动闭塞下的高速列车的运行控制优化研究 1244051引言 110782选题背景 2235773移动闭塞信号系统 2270853.1闭塞的基本概念和分类 214753.2准移动的闭塞区间示意图 448943.2区间闭塞的发展历史、现状及发展趋势 5302163.3移动闭塞系统的原理和特性 9246483.4移动闭塞与准移动闭塞的区别 1132694建模与算法分析 1164024.1车站追踪间隔模型 1112434.2准移动闭塞下的车站追踪间隔 12324024.3移动闭塞条件下的车站追踪间隔 13196694.4仿真及结果分析 1557035总结 18107356参考文献 181引言以移动式自动化区间闭塞为基础的高速列车通讯控制与管理系统(CBTC)是一种能够直接运用先进高新的连续控制、通讯、计算机等技术及时监视检测地铁高速列车在运行时的位置并通过计算机计算移动授权的移动闭塞系统REF_Ref24911\r\h[10],是一种能够直接实现对于高速列车地面的控制与对高速列车所需要传递实时数据,并且传输速度极快的双向传送系统。近年来,我国大范围使用的高速列车信号控制系统主要采用“车-地”通讯方式,通过轨道旁边的设备和前方正在运行中列车之间直接进行互相的远程通讯,这样就可以达到对正在运行中列车速度一个监视督促和动态的闭环控制效果,属于特殊封闭式的信息传输。其实我们现在所采用的CBTC系统“就是将固定电话换成了移动电话”,它能够时时准确地正常把握一辆高速列车的正常和运行的位置,最小轨道交通运营区间的长度和距离运行的时间从技术设计上来说至少能被简单地缩短90秒以内,很大的程度地提高了铁路和轨道交通的工作效率与交通能力,简单来说就是提高了区间的通过能力。与此同时,cbtc也具有整个系统的可靠性和延展性良好、施工和维修方便简单、传输方式更优厚等特点。除此之外,我国的准移动闭塞系统也是常用于城市轨道交通运输中,那么它和我们的移动闭塞又有什么区别呢?哪个区间闭塞控制系统能更加的适用于符合我国国情的轨道交通呢?这都需要探索研究来寻找答案,因此,这就需要对比下高速列车在移动闭塞和准移动闭塞两种不同闭塞方式下的最小追踪间隔时间,分析得出哪个系统能更好地提升高速列车的区间贯穿越过能力。2选题背景城市轨道交通(以地铁为例)由于其具有方便,速度快和客流量大等特点REF_Ref25003\r\h[1],已经逐渐发展成了我国缓解交通重要运输手段之一,而地铁高速列车的信号控制系统则是确保了地铁高速列车安全正常运行和提高其运营效率的重要装置。随着科技进步和自动化的发展,我国的移动自动闭塞的信号控制系统早已成长成为一种以当代无线通讯技术、实时定位等技术和计算机科学与网络等技术应用为基础和核心的能监视检测地铁高速列车在运行时的位置并通过计算机计算移动授权的移动闭塞系统,对于移动自动闭塞的信号系统进行研究和设计的应用代表着二十一世纪时期铁路建设与发展的一个重要方向REF_Ref25528\r\h[4]REF_Ref25535\r\h[5]。中国铁路组织目前对于城市的轨道自动闭塞系统的一些相关技术进行了研究已经比较深透,但是由于城市轨道交通系统在一些特殊情形下,铁路高速列车在各个站点之间的跟踪时间间隔太多,导致该系统整体性能落后而下降很多问题,所以如何评判并且对比不同闭塞系统进行一个选择,那如何评估标准移动闭塞控制系统和移动闭塞控制系统两种不同条件下的轨道交通系统线路的运行通过能力,以及最大程度地减少高速列车运行时间,这样才能够充分利用移动封闭的区间和通过运输能力较高的优势,这对于我们来说具有重要的研究和应用价值。3移动闭塞信号系统3.1闭塞的基本概念和分类闭塞控制是指在铁路上有效地防止旅客高速列车发生相互碰撞或者追赶(跟踪)的控制方式,也是在铁路上有效地保障安全运行的主要手段之一。由于目前我国的铁路机车制动距离比普通汽车长得多,当在高速列车运行途中我们会发现前方的线路上没有任何危险的状态时,大多数情况下我们会认为这些状态是我们从根本上来不及在后方进行紧急停车,所以把我国的铁路线划分成为一个个的区域或者地段(称之为闭塞区),以为了我们能够有效地防止在同一辆高速列车上的线路中发生交通事故时在相邻的区域内相对于在同一时段内不可以再进行驶入两列以上的旅客高速列车,这样也称之为闭塞。目前,我国对于闭塞的分类主要有几个大类,站间闭塞、以车辆在地面上进行信号传输为主的车辆自动闭塞、以及另一种自动闭塞(车辆上带有列车运行控制系统的)等。列车运行控制系统,简称列控系统,它是一种能有效地保证乘客的人身安全、迅速运转的系统。高速列车运行自动控制系统的主要技术作用就是对所有高速列车运行间隙长度进行自动控制和高速列车速度进行管理。一个完整的高速列车运营控制体系应该由车载装置与地面器件组成。高速列车在运行的过程中一定要注意空隙间距必须要满足两个条件,第一个条件是要一个确保有一个安全的制动距离,第二个条件就是我们需要综合考虑恰当的安全距离与确定在相关信号期间内的行驶距离。这就造成了对高速列车运营的自动控制系统如果采用了不同的控制方式,将产生各种不一样的闭塞方式。如果说高速列车之间的跟踪运转间隔越短,就可以在更快的时间内通过更过的车辆,总的来说就是高速列车的通过能力与高速列车直接的追踪间隔成一个正比例的关系。从自动闭塞操作方式的不同角度出发,带有高速列车运行自动控制系统的自动闭塞大致可以划分为三种类型:固定闭塞、准移动闭塞和移动闭塞。(1)固定闭塞:该系统主要是将我们的铁路轨道划分为很多个闭塞分区,每个闭塞分区都只可以被一趟高速列车控制和占用,并且各个闭塞分区的时间长度必须符合驾驶员确认的信号与高速列车停止制动时间相同的要求。闭塞划分区域的长短主要根据高速列车运行时的最高速度,刹车曲线和信号表现出来的数字等。在所有的固定式闭塞系统中,由于每一辆高速列车的停靠地点都是由其所需要占据的一个闭塞分隔区域来进行决定的,因此闭塞分区的时间长度与数目便直接决定着这条线路的贯穿越过性。一般意义上,闭塞划分区域的长短应小于驾驶员确认的信号与制动时停车需要行驶的高度之和。一般情况下,在相邻的闭塞区域内最多只可以有一辆高速列车。一种固定闭塞方式的速度信号控制系统,高速列车所获取的速度信息只能作为将要运行时进入闭塞划分区域的速度级别命令,高速列车对速度的控制模型是采用如图3.1所示的分级速度模型。图3.1分级速度模式曲线(2)准移动闭塞:我国的准移动闭塞采用的是目标距离模式,该系统可以直接凭借高速列车的目标制动距离、目标制动速度以及各种高速列车自身的高速制动系统性能情况来直接确定各种高速列车的实际制动速度曲线,不过还需要根据设定各种闭塞运行区域的制动速度进行级别分配,采用一次制动。次制动方式。准移动闭塞的起点跟踪目标和终点一般是要泛指机车前行移动高速列车所处的需要制动占用的闭塞空间分隔器区域的一个起点和终点,当然也可能会为其保留一定的安全制动距离,而后面的移动行列在机车从最低制动速度开始出发时就已经可以直接进行减速制动的,而计算目标点则主要是通过根据高速列车目标制动距离、目标制动速度和前行高速列车自身的特殊制动性能情况进行综合的计算和分析得出的。其实在这个闭塞方式里因为其空间中各个闭塞空隙之间的距离长短都可能是不固定的,由于它们需要与移动式闭塞方式之间进行一个明确的区别,因此又被人们称为标准化的移动式闭塞,但这不是真正的移动闭塞。很明显,我们标准化的移动式闭塞跟踪间隙的时间要比固定式的闭塞区间要更小一些,如果没有特殊情况的话,轨道交通的闭塞分区的长度是用计算轴的设备和信号联锁的室外重要设备(轨道电路)来对其进行准确划分的,它们都分别具有对高速列车轨道进行准确定位和降低占用和对轨道电路进行安全检查的重要功能。准移动的闭塞区间示意如图3.2所示。3.2准移动的闭塞区间示意图(3)移动闭塞:这种移动式的闭塞区间控制系统是一种利用了我国现代高新的无线通讯技术的闭塞方式,它是利用高速列车所发出的司机室内指示列车前方运行条件的信号代替了轨道上的固定信号,将高速列车所在地点的位置、车速等数据传给计算机,透过计算机进行运算,计算得出接下来的高速列车时刻、间隔、速度等,回传到其他车辆。有利于组织间隔小、密度大的连续运输。采用了移动式的闭塞控制方式的高速列车控制系统亦认为可以用来采取两个目标间车速距离移动控制(有时亦可以叫做为连续式一次性的车速距离控制)。目标运行距离速度控制制动的模式可以直接凭借高速列车的一个目标运行距离、目标正在运行时候的速度以及该列车自身的性质和功能来确定一次制动高速列车的自身制动速度曲线。移动闭塞的决定跟踪目标计算点主要原理是在前方正在行驶的列车的尾部,当然也同时会注意保持尾部要留有一定的安全制动距离,目标最高速度和后行高速列车自身的特殊制动性能等来进行制动计算点并得出制动决定。而且高速列车制动的最终出发点也是随着高速列车线路制动参数和前行高速列车自身的制动性能而发生变化。由于时间空隔在一个地面上的闭塞长度是随高速列车的移动而移动的,因此就被广泛的称作移动式的区间闭塞系统。它的移动追踪实现操作的时间隔比普通的准移动式的闭塞小一些,通常我国的移动式的区间闭塞系统主要是通过利用计算机无线通讯和无线卫星定位等多种高新技术手段和应用来对其进行追踪实现。移动闭塞示意如图3.3。图3.3移动闭塞示意图3.2区间闭塞的发展历史、现状及发展趋势而且能够实现密度差异化的大区间和全封闭的铁路设施也是近年伴随着现代我国高速铁路交通运输管理事业的快速进步而不断发展应用起来的,闭塞式铁路设施改造技术在大大提高我国高速列车线路运行的区间密度与同时提升我国铁路运输的运行效率上也是占据很大量的比例。以下分别详细的阐述了五种不同的闭塞设备技术研究与应用发展的全过程REF_Ref26126\r\h[13]REF_Ref26139\r\h[14]。(1)人工闭塞设备早期的人工闭塞设备主要目的就是专门保证列车的安全,并且是采用电话和电报的方式的来进行闭塞的,并且经过了很长时间的研究和应用后也随着科技的发展,又先后开发出了传统的电气路签机和一种传统的电气路牌机,实现了传统的电气路签和电气路牌闭塞两种方式。因为路签和路牌的运行效率不够高,并且他们的安全性也不够好,不是很安全,因此他们正在逐渐替换成了其他的闭塞技术。然而,使用电话去进行闭塞的方式依然被保留。(2)半自动闭塞设备半自动闭塞主要的目的就是为了通过对进行区间的人工操作去对其进行处理闭塞和对于出站的信号机也会打开,而由于旅客在出发高速列车则会自动地将其全部或者多个区间的信号机,所以可以实现因为旅客在各个区间之所以进行闭塞的一种操作方式。中国以前的双线铁路,与单线铁路不同,多数使用的是64f型的半自动设备。半自动闭塞跟上面提到的人工闭塞相比较,它具有更多的优点,比人工闭塞要更加的更好的安全,而且可以更好的提高我们高速列车的行车效率。(3)以地面信号为主的自动闭塞设备上文提到的半自动允许闭塞由于在对高速列车司机进行了人工电机处理后在完成一次高速列车的闭塞后再对高速列车信号机进行关闭手续,高速列车在出站的时候必须要有出站信号机的允许信号,只有出站信号机发出了允许信号,该高速列车才可以出发,只有当该高速列车出站后该信号机就会自动关闭,高速列车即可开始抵达后再一次接入终点站进行了人工处理后,在确认为整列的高速列车已经完全抵达后再对高速列车进行复原,解除了封闭。半自动或全封闭式的一个路口隔离是利用各个高速列车站的一个路口宽度而设计的,目的是为了有效地隔离高速列车,也就是说两个高速列车站间隔离区间的一个路口同时仅仅只能够用来让一列高速列车正常的行驶,这是为了提高高速列车的运行安全。而且因为闭塞的区间内根本没有任何足够空闲的时间来检查控制装备是否良好,所以就必须要由人工来检查确认该高速列车有没有整列的到达车站,如果列车不小心发生了事故,我们事故复原的安全得不到保证,这就会导致不能很好的恢复行车,并且会使我们的行车效率不高。以控制地面信号机和控制传动系统两个方法为主的一种高速列车自动闭塞控制设备装置,这种自动闭塞设备主要的功能就是根据所有停在高速列车上的自动运行及所有停在高速列车上的高速列车车辆有关自动闭塞各个分区的运转状态,自动变矩功能由铁路控制自动转矩信号机才能对其进行自动转矩显示,通过铁路控制自动转矩信号机后才能实现高速列车驾驶员只有依靠控制信号机能够实现自动驾驶和行车时闭塞式自动控制的系统设计方法。自动封闭区间控制是泛指在一辆高速列车在运行驾驶的时候,它是能自己自动的去完成控制区间的作用的我们的铁路信号系统仅仅是给列车驾驶员提供一个视觉的信号,驾驶员的作用是驾驶列车并由他来定义轨道铁路信号,在我们列车驾驶员疲劳的驾驶或者疏忽大意操纵不当时,可能会导致使得机车的信号丧失或者无法起到控制的作用,这样会导致机车在前方时红灯不应该继续行驶的时候却继续行驶了,为了改善这种情况,提高机车的运行安全,这就需要我们在机车上面添加一个能够让高速列车自动报警或停止运行的装置。当列车驾驶员疲劳的驾驶或者疏忽大意操纵不当时,这个自动停车的装置就会立刻发出警报,以此来提醒驾驶员。并且要是驾驶员没有在紧急的情况下采取适当的措施,该自动停车的装置就会立刻被触发,强制列车马上完成减速停车的动作,以防发生一些本应该避免的轨道交通意外和人员伤亡。因为这样,研究人员就在我们以地面信号为主的自动区间控制闭塞的系统中,加入一个能自动发出警报和停车的装置,以此来提高机车在区间运行时的运营安全和运行效率。(4)带有高速列车运行控制系统的自动闭塞随着近年来我国高速铁路的发展越来越迅速,高速列车运营中采用的列车的自动控制设备及其装置技术水平也在不断地提升,我国以前在列车中装备的是列车超速防护系统,但是现在的技术已经不同于以前,我们的技术提高到了列车不需要人工干预,能自动限速和自动运行。随着我国互联网的发展、以及无线传导技术漏泄,以及卫星的GPS定位等高新技术对于高速列车数据传导要求的提升,依靠以上提及到的和并提到的这些技术能够实现高速列车与地面监控中心、高速列车与高速列车之间数据信息传送的效果。并且因为如此就不必再需要把一个闭塞区间分割成固定的若干个闭塞分区,来有效调整两个高速列车之间的跟踪间距。而是两个高速列车之间通过数据进行传输,自动准确地计算得出一个实时高速列车跟踪的安全间距,然后将这个间距反馈给后行的列车,那后行列车就会根据该跟踪间隙来判断要以什么运行速度去运行,这样子就会使两个高速列车之间的间距达到最小,从而就能够大大的提升我国现代轨道交通的行车密度与区间运行通过的时间。(5)基于通信的列控系统的自动闭塞拥有CBTCREF_Ref24911\r\h[10]车型能够可以让高速旅客列车在较短的运行区间内正常可靠运行,并且同时可以有效保证其与相应高速旅客列车之间的安全运行区域。CBTC这个系统不是向标准式的移动闭塞方式来根据城市轨道交通中的轨道电路设备或计轴控制装置来判断列车运行到哪了,而是通过轨道旁边的设备和前方正在运行中列车之间直接进行互相的远程通讯,这样就可以达到对正在运行中列车速度一个监视督促和动态的闭环控制效果。CBTC安全系统把每个轨道线区分割开来划分并成为若干个用于逻辑闭塞的安全分区,并且在用计算机的安全信息数据库里也经常会对其分区进行明确的安全定义。该种系统设计处理方法的主要技术优势之一也就是使该系统设计者不仅能够自动分割尽可能多的空间封闭和敞开空隙,而且也可以无需额外花费太大技术成本。闭塞式数据分区的主要结构改变可能是对整个数据库系统结构的一次改变,该种结构改变不会直接涉及考虑到系统物理上的任何局限性或者设备的成本。不仅如此,而且基于无线通信的这种列车运行控制系统也不再需要用城市轨道交通地面轮轨电路设备来确定列车到底行驶在哪个地方,而是利用了我国先进的网络通讯和计算机网络数据传输技术来定位列车,正因如此,CBTC安全系统突破了固定式闭塞的技术限制,具有更大的优越性和特点,为其能够实现在轨道中后续列车凭借前方行驶列车的位置和速度自动调整列车速度的这种方式提供了一种可能。而移动闭塞它以列车所发出的信号替代轨道上的固定信号,将位置、车速等资料实时传给电脑,透过电脑运算,算出接下来的列车间距、速度等,并且通过自动计算机给出一个后续的快速高速列车事故发生率曲线即同时可以准确地及时给出最优化的制动速度曲线,既大大增强了区间快速高速列车的自动通过的能力,减少了频繁的需要降低高速列车制动力的操作,又有效地大大改善了高速列车乘务员的后勤工作,提高了高速旅客列车的舒适性。由于高速列车停站与基地间的车载可编程通讯网络信息量不断加大,地面上车辆可以实时向车载自动信号控制装置和高速列车控制器等通讯设备实时发送命令车辆根据运行前方高速线路上限速的实际条件,那后方正在驾驶的列车就会根据该命令匀速、减速或者加速行驶,这样就可以减小列车与列车之间的追踪间隔,从而提升列车的运行中的一个安全性和通过能力。总之,CBTC是聚集了各种不同的当代高新技术在轨道交通中的综合应用,并使得列控系统向以下几个不同的方向去发展:1)推进技术管理体系现代化。现代化的城市轨道网络交通自动列控控制系统不再仅仅简单是对道路调度系统联锁闭塞器和信号机等列控装置的简易自动组合,而是朝着集轨道铁路调度联锁指挥、运营管理控制及高速列车能自己行驶于三位一体、功能较为齐全、层次分明的新型综合性道路自动化列控系统的发展方向不断进行创新发展。2)实现产品的流程智能化。智能化的管理方式使得快速调度的高速列车指挥系统完全能够根据我国城市轨道交通系统的实际正常运营和工作状态进行管理,借助先进的智能电子数控计算机和自动控制器等技术手段的功能来及时地自动完成和调度所有快速高速列车的正常运营,最终我们完全可以彻底地实现所有快速高速列车的正常运营全程自动无人驾驶(或者者说是自动无人驾驶),使整个中国的城市轨道交通系统都能够可以实现最大的优化,提高了高速列车运营时的工作效率,降低了劳动强度。3)实现了通讯和信号集成的一体化。通信技术已经被广泛应用到了城市轨道和铁路的交通信号系统中,使得通信和铁路的数据传输趋于整合,基于通信技术的高速列车自动控制系统将会是今后我国铁路和铁路交通数据传输系统的研究和发展重点。4)标准化和开放化。CBTC系统的标准化和开放化还不够完善,需要得到进一步的研究。5)实现了通讯和信号集成的一体化。通信技术已经被广泛应用到了城市轨道和铁路的交通信号系统中,使得通信和铁路的数据传输趋于整合,列车系统将会称为今后我国铁路和铁路交通数据传输系统的研究和发展的一个重点。3.3移动闭塞系统的原理和特性(1)移动闭塞系统的原理移动式的闭塞区间控制系统是一种采用了我国现代高新的无线通讯技术的闭塞方式,它是利用高速列车所发出的司机室内看到的指示列车前方运行条件的信号代替了轨道上的固定信号,将高速列车所在地点的位置、车速等数据传给计算机,透过计算机进行运算,计算得出接下来的高速列车时刻、间隔、速度等,回传到其他车辆REF_Ref26648\r\h[3]REF_Ref25535\r\h[5]。在高速列车移动闭塞通讯系统中,前行旅客高速列车和同时跟随运载的后行高速列车之间已经进行了实时的移动通信,所以也被广泛称为以高速列车移动闭塞通讯为基础的新型高速列车移动控制网络系统。沿用很久的固定闭塞控制系统,通过自动轨道电路向前行乘客高速列车传递道路控制位置信息的一种方式是用来直接自动获得前行旅客和其他高速列车的道路位置控制信息,而不是采用移动式闭塞控制系统,使用先进的车载GPS、路面应答器等车载自动化测速定位控制技术直接自动获取前行旅客和其他高速列车的道路位置控制信息,使用车载及其他地面自动测速定位传感器直接自动获取前行旅客和其他高速列车的运行速度等特殊道路情况位置信息,前行旅客高速列车和曾经跟随过的旅客高速列车之间经过车载地面测速控制信息中心将该位置信息转换作为高速列车位置信息中转该旅客车站后并采用了旅客高速列车间双向自动通讯。它的具体基本原理如下图3.4所示。图3.4移动闭塞系统原理图由图3.4可以清楚地看出,移动式闭塞系统所跟踪得到的位置应该是前方运行高速列车的尾部,并将其记录下来作为一个目标点。依据前行列车的运行速度,后方高速列车与前行高速列车的运行距离和两辆高速列车的性能,计算可以得出两辆跟踪高速列车启动或停止制动时的计算点,从而确保跟踪的高速列车与前方行驶的高速列车的之间应该存在一定的能让列车避免发生碰撞事故的距离。因此,制动点不但与跟踪高速列车的引擎发动机及其制造技术都有着紧密联系,还与前进高速列车速度、发动机和制造工艺的性能、及跟踪目标距离等因素有关,都是实时发生变化的。随着当前我国国内高速铁路系统科学与工程技术的深入研究和连续不断发展,目前国内的高速移动闭塞控制技术及其应用在基础理论、系统软件设计等各个方面都已经非常成熟,并大量地将其投入到实际的技术应用当中,在其车辆组织和铁路运输管理方面、高速列车和车辆调度控制系统的设计集成等各个方面都已经基本达到了一种国际先进技术水平。不仅我们对于我国单列高速列车的旅客运营操作管理和运行优化控制问题已经有很多深入的理论研究,对于我国移动网络封闭下的旅客高速列车运营操作和运行控制系统问题也已经初步达到了较高的研究水平。(2)移动闭塞系统的特性1)闭塞制动分区系统是可以移动的,高速列车在该区间内运行的每时各刻都应该具备一条属于它们自己的制动曲线,即属于列车根据自己的制动曲线有一个闭塞制动分区,这个闭塞制动分区的最小长度必须要求保证该高速列车在停止运行的时候不会停止到安全防护的距离外。2)闭塞式高速列车分区的初始时间间隔长度与国际高速列车运行高速列车初始的速度密切可分相关,初始的速度系数越高,要满足该条件的分区的安全距离就越长,反过来也是一样。3)移动式闭塞分区的安全距离长度还与一辆高速列车的最高载重量密切相关,如果其它运行条件都相同,那么,高速列车的承载的重量越大,则分区移动式闭塞分区的安全距离长度也就越长,反过来也是一样。4)列车开始停车的时刻和列车将车完全停下来的时候均是移动,不会因为列车停车而停止,而且跟踪的目标点是前方正在行驶的高速列车。3.4移动闭塞与准移动闭塞的区别以前我国采用的是固定式的闭塞制度,但是这种闭塞制式有比较大的缺点,列车控制系统不能定位到高速列车的位置,不能监控列车的实时运行,这就导致高速列车停止行车的起始点和终止点老是位于某一闭塞区间的边界,不能很好的保证列车之间的行驶安全,可能会导致列车碰撞事故的发生。因此,通过发展研究,要想使列车运行更加的安全,就一定要在两列列车之间添加一个能保证列车安全的区段。这样就可能使得每一列中的车间安全使用防护路段区间直线距离较大,会对该闭塞区间轨道线路的正常运转和通过能力更高的指标产生一定的影响。准移动式的区间闭塞控制具有信息量大的特点,准移动闭塞的追踪目标点是前行列车所占用闭塞分区的始端。而移动闭塞的追踪目标点是前行列车的尾部,它是利用现代无线通信技术的新型闭塞方式,它以列车所发出的信号替代轨道上的固定信号,将位置、车速等资料传给电脑,透过电脑运算,算出接下来的列车间距、速度等,回传给车辆。4建模与算法分析4.1车站追踪间隔模型当前后两辆区间高速列车以非常不同时停靠的运行方式同时继续通过一个中间站时,那么这种运行情况跟一列后行的高速列车在闭塞区间内追踪前方的高速列车情况相似,追踪点的间距也因此可按照不同区间高速列车跟踪运行方法分类来确定进行综合考虑。以下只是为了充分说明考虑到前后每列地铁普通高速列车经过中间站都会需要至少一列地铁高速列车在一个中间站停靠的情况。我们区间的通过能力的因素有很多,追踪间隔是其一个比较重要的因素,而且我们的两列车之间的追踪间隔是有满足条件的,就是需要达到城市轨道闭塞区间当列车在运行的时候要符合区间内和列车在车站内进行停车状态的最小的标准。根据探索研究得出,只有当前方正在行驶的高速列车在减速进入车站停止行车的时候才会使前行列车与后方的列车之间的追踪间隔变得最小。当前方的列车进入站台,需要将列车停下来时,一定会产生减速制动这个过程,然后接着就是将高速列车停止于站台,当高速列车准备离开站台,就会有一个启动加速的过程,每次高速列车在进行上面提到的停站作业时,都会经历这三个过程。所以本论文只针对准移动式的闭塞区间和移动式闭塞区间两种不同情况建立模型,建立两种类似但又不相同闭塞情况下的车站追踪间隔的模型,并根据该模型仿真对比列车在移动闭塞和准移动闭塞两种不同闭塞方式下的最小追踪间隔时间,分析得出哪个系统能更好地提高高速列车的区间通过能力。4.2准移动闭塞下的车站追踪间隔准移动闭塞REF_Ref27115\r\h[19]的最小定位长度单元(量化单位)为,在准移动闭塞中,列车之间的轨道间隔距离L表示为的整数倍。即:(4.1)(4.2)考虑最不利的情况,N的值取:(4.3)分为四个组成部分:(1):先行列车出清车站并驶过安全防护区段;的计算又分两种情况:当时,有:(4.4)即前行列车以速度a离开车站并驶过有:(4.5)b)当有:(4.6)即前行列车以加速度a运行达到,然后以速度匀速运行,共驶过距离,则是有:(4.7)(2):后续高速列车以开始制动到停稳的时间,其值为;(3)后续列车以匀速驶过的距离所消耗时间的值为;(4.8)(4):后续高速列车的停站时间:准移动闭塞条件下的为:当时,当时,(4.9)4.3移动闭塞条件下的车站追踪间隔在一个车辆高速移动和完全封闭道路条件下,前后两个方向的高速列车之间的最小安全制动区间距离所指的也就是:如果前行一个方向的高速列车刚刚从一个车站完全驶出,且已经高速地驶过了最大的安全制动区间防护段,然后在后面的高速列车则以闭塞区间可以接受所允许的最大速度继续运行,并且其起点位于距该一个车站主要进入口区间的距离正好也就相当于其他后续高速列车可能需要高速行驶的区间距离再次就是如果我们加上了在高速列车制动速度响应短的一段时间内,那么这些可能会导致后续高速列车所有可能需要以较高速度驶过REF_Ref26857\r\h[2]REF_Ref26857\r\hREF_Ref27011\r\h[21]REF_Ref27275\r\h[18]。其结构示意图如下下图4.1所示:图4.1移动闭塞条件下车站追踪间隔示意图所以,可将高速列车的追踪间隔时间分成四个组合,分别表示为:(1):在前方的高速列车整列车全都离开了车站并且高速驾驶过一段安全保护的距离;(2):后续高速列车以驾驶的一段时间间隔,包含高速列车驾驶员、高速列车装置及设备进行响应的时间;(3):后续高速列车以开始制动到停稳的时间,其值为(4):后续高速列车的站停时间;因此,移动式的闭塞为其中:为列车追踪间隔时间;为列车司机、设备的反应时间;为最大速度;b为列车的制动减速度;为站台停站时间;为列车离开站台的一段距离;为列车的长度;a为列车的起动加速度;
有两种情况:
1)当时,有:(4.10)也就是前面的那辆高速列车以a的速度慢慢启动然后运行到最大速度并且以该速度驾驶通过离开站台的一段距离,那么:(4.11)2)当有:(4.12),也就是前面的那辆高速列车以a的速度在闭塞区间运行,然后一直加速运行达到最大速度,然后以速度匀速运行,共驶过距离,则有:(4.13)于是,移动闭塞情况下的高速列车的跟踪距离时间为:当时,当,(4.14)4.4仿真及结果分析4.4.1仿真计算假设:高速列车长度:=120m;=60m;a=1;b=0.9;=1s;=30s根据上式分别可以计算当为50m和80m两个不同长度移动闭塞情况下及准移动闭塞运行情况下的。随运动速度的变化而产生的情况REF_Ref27651\r\h[11]REF_Ref27651\r\hREF_Ref27657\r\h[12]REF_Ref27602\r\h[16]REF_Ref27540\r\hREF_Ref27540\r\h[22],如图4-2所示。并且也仿真得出了在准移动闭塞情况下当当为50m和80m两个不同长度的车站跟踪间隙时间的相差比列。如图4.3所示。图4.2移动闭塞和准移动闭塞下的高速列车车站追踪间隔图4-3车站追踪间隔时间差4.4.2仿真结果分析
从上面这两个图我们可以得到结论:(1)移动闭塞下的与无关,只与有关,在=6km/h时取得最小值,这时=65.11s;(2)准移动闭塞下的与有关,在一定时,随着的增大,追踪间隔的时间也跟着增大,如表4.1、表4.2所示;表4.1=50m时,不同速度下两种移动闭塞情况下的追踪间隔移动闭塞下的准移动闭塞下的差值1571.0875.324.243289.9792.582.61表4.2=150m时,不同速度下两种移动闭塞情况下的追踪间隔移动闭塞下的准移动闭塞下的差值1571.0876.785.73289.9793.423.45(3)当增大,准移动闭塞和移动闭塞两种不同闭塞情况下的追踪间隔时间差也跟着增大了,越大,移动闭塞下追踪间隔时间要短一些:(4)当一定,越大,两闭塞条件下的追踪间隔就越接近,如表4.3、表4.4所示。表4.3=34km/h时两种移动闭塞情况下的追踪间隔移动闭塞下的准移动闭塞下的差值5092.293.771.578092.295.353.15表4.3=45km/h时两种移动闭塞情况下的追踪间隔移动闭塞下的准移动闭塞下的差值50104.4105.81.480104.4107.22.85总结移动闭塞制式下后续列车的最大制动目标点可比准移动闭塞更靠近先行列车,从而大大降低了高速列车跟踪先行高速列车之间的运行时分,缩短了高速列车跟踪先行高速列车之间的运行时间,增加了高速旅客列车行车时间密度,提高了不同线路的旅客输送承载能力,能减少高速列车旅客的漫长等待高速列车时间,缩小了未确定高速列车平台的运行宽度与占用空间。因此,我们列车运行控制系统在选择闭塞系统的时候应该要选择移动闭塞的方式,它相比于准移动闭塞,有更大的优点,更加适合我国的城市轨道交通的运营。6参考文献[1]孙章,蒲琪.城市轨道交通概论[M].北京
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