列车追踪间隔时间的分解及影响分析.pdf
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1、1技术创新TECHNOLOGICAL INNOVATION列车追踪间隔时间的分解及影响分析江 明1,张万强1,张嘉扬2(1北京全路通信信号研究设计院集团有限公司,北京 100070;2北京理工大学,北京 100081)摘要:综合考虑列车性能、线路条件、信号系统、运输作业等影响列车追踪间隔时间的因素,深入分析列车追踪间隔时间的构成,将其分解为列车性能运行时间、线路条件附加运行时间、信号附加运行时间和其他附加运行时间,给出各运行时间及其对列车追踪间隔时间贡献率的定义。以 CR400BF 型动车组及其运行参数为例,采用仿真计算软件计算不同运行速度、不同坡度、不同闭塞分区长度等组合条件下各运行时间对列
2、车追踪间隔时间的贡献率,定量分析各因素及其组合对不同列车追踪间隔时间的影响。对于区间追踪间隔时间和通过追踪间隔时间,运行速度较低时主导因素为信号系统,运行速度较高时主导因素为列车性能;对于出发追踪间隔时间和到达追踪间隔时间,主导因素为线路条件。关键词:区间通过能力;列车追踪间隔时间;影响因素;贡献率中图分类号:U292.91+4;U292.4+1 文献标志码:A 文章编号:1673-4440(2023)07-0001-09Decomposition of Train Tracking Interval and Its Impact AnalysisJiang Ming1,Zhang Wanqi
3、ang1,Zhang Jiayang2(1.CRSC Research&Design Institute Group Co.,Ltd.,Beijing 100070,China)(2.Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China)Abstract:The composition of train tracking interval is analyzed in depth with comprehensively considering of various infl uencing factors,including train p
4、erformance,line conditions,signal system,transportation operation.Train tracking interval is accordingly decomposed into train performance operation time,additional operation time under line conditions,additional operation time under signal system and other additional operation time.Defi nitions of
5、each operation time and its contribution rate to train tracking interval are proposed.Taking CR400BF EMU and its operation parameters as an example,the contribution rate of each operation time to each train tracking interval is calculated using simulation calculation software,under the combination c
6、onditions of diff erent operation speeds,diff erent gradients and diff erent block section lengths.The infl uence of each factor and its combination DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2023.07.001收稿日期:2023-04-19;修回日期:2023-07-02基金项目:国家自然科学基金高铁联合基金项目(U2034211)第一作者:江明(1978),男,正高级工程师,博士,主要研究方向:列控系统及安全控制技术,邮箱:。
7、铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年7月,第20卷第7期2T技术创新ECHNOLOGICAL INNOVATIONon train tracking interval is quantitatively analyzed.Conclusion:For train interval tracking time and train passing tracking interval,the leading factor is signal system when the operation speed is low,and the leading factor is train perfor
8、mance when the operation speed is high.For departure tracking interval and arrival tracking interval,the leading factor is line conditions.Keywords:interval throughput;train tracking interval;infl uencing factors;contribution rate1概述近年来,国内铁路干线运输供需矛盾逐渐凸显。列车追踪间隔时间直接影响发车频率,对其进行压缩能显著提高铁路的通过能力。对列车追踪间隔时间进
9、行压缩的基础是明晰其影响因素及影响机理,从而有针对性地采取改进措施。列车追踪间隔时间(I)是指在自动闭塞区段同一方向追踪运行的两列车间的最小间隔时间,是列车区间追踪间隔时间 I追、列车出发追踪间隔时间 I发、列车到达追踪间隔时间 I到和列车通过追踪间隔时间 I通中的最大者。列车追踪间隔时间是列车运行图的重要组成要素和计算区间通过能力的主要依据,是反映铁路运输能力水平的重要指标。影响列车追踪间隔时间的因素很多,主要包括列车性能(列车长度、列车牵引特性、列车制动特性等)、线路条件(线路坡度、咽喉区长度、线路速度等)、信号系统(安全防护距离、闭塞分区长度、ATP 制动曲线、应答器布置、系统内附加时分
10、等)、其他(运输作业、电分相设置等)多种类型,涉及铁路的机务、车辆、工务、电务、供电、运输等多个专业。国内外许多学者聚焦列车追踪间隔时间进行了相关研究,包括检算高速铁路列车追踪间隔时间-,研究高速铁路列车追踪间隔影响因素及测试方法-,研究电分相、线路条件-、四显示自动闭塞固定设备、延续进路、移动闭塞等因素对列车追踪间隔时间的影响,提出在降速至速度控制值的制动起始点前提前惰行降速、缩短一离去长度和在咽喉区内设置进路信号机、准移动闭塞条件下的列车运行时空轨迹优化模型、优化到发线运用方案等压缩列车追踪间隔的方法和策略。上述研究主要都是分析单个因素对列车追踪间隔时间的影响,缺乏组合条件下的全面分析。实
11、际上,影响列车追踪间隔时间的因素众多,且各因素相互交织、共同影响,实现组合条件下的全面分析才能更好地理解列车追踪间隔时间的主要影响因素及影响机理。本文综合考虑列车性能、线路条件、信号系统、运输作业等影响列车追踪间隔时间的因素,深入分析列车追踪间隔时间的构成,将其分解为列车性能运行时间、线路条件附加运行时间、信号附加运行时间和其他附加运行时间,给出各运行时间及其对列车追踪间隔时间贡献率的定义。采用仿真计算软件计算了不同运行速度、不同坡度、不同闭塞分区长度等组合条件下各运行时间对列车追踪间隔时间的贡献率,定量分析了各因素及其组合对不同列车追踪间隔时间的影响,为后续采取压缩列车追踪间隔时间的措施提供
12、科学依据。2列车追踪间隔时间的分解考虑到列车性能、线路条件、信号系统及其他因素均会影响列车追踪间隔时间,对于任意一种列车追踪间隔时间 IX(可为列车区间追踪间隔时间 I追、列车出发追踪间隔时间 I发、列车到达追踪间隔时间I到或列车通过追踪间隔时间 I通),可以将 IX按照不同类型的影响因素分解成 4 部分的运行时间,如公式()所示。IX tX 列 tX 线 tX 信 tX 其他 ()公式(1)中:tX 列为列车性能运行时间:列车在平坡区段上运行时,因列车性能导致的列车运行时间。该部分影响因素包括列车长度、列车牵引特性、列车制动特铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年7月3技术创新TECHN
13、OLOGICAL INNOVATION性等,体现的是机辆因素导致的列车运行时间影响。一旦列车类型和运行速度选定,该部分恒定不变。tX 线为线路条件附加运行时间:在 tX 列的基础上,因线路条件导致的对列车追踪间隔时间的附加影响。该部分影响因素包括线路坡度、咽喉区长度、线路速度等,体现的是工务因素带来的列车追踪间隔时间增量。一旦线路确定,该部分取值恒定不变,但在线路建设之前可统筹考虑建设成本与列车追踪间隔时间之间的平衡。tX 信为信号附加运行时间:在 tX 列+tX 线的基础上,因信号系统导致的对列车追踪间隔时间的附加影响。该部分影响因素包括安全防护距离、闭塞分区长度、ATP 制动曲线、应答器布
14、置、系统内附加时分等,体现的是电务因素带来的列车追踪间隔时间增量,可用于衡量信号系统的性能。tX 其他为其他附加运行时间:在 tX 列+tX 线+tX 信的基础上,因其他因素导致的对列车追踪间隔时间的附加影响。该部分影响因素涵盖了除列车性能、线路条件、信号系统 类因素之外的所有因素,包括运输作业时间(司机操作习惯、股道运用方案)等运输因素、电分相等牵引供电因素等,体现的是运输、供电等其他因素带来的列车追踪间隔时间增量。下面以列车区间追踪间隔时间 I追为例,说明上述各运行时间的含义。按照文献 中给出的计算,如公式()所示。()则可得下列计算,如公式()()所示。.().().()上述公式中的变量
15、含义如图 所示,其中 L制(ATP)为列车在线路坡度、ATP 监控曲线等工务、电务因素的影响下,从 v区间制动到 的距离,m;L防为安全防护距离,m;L闭为闭塞分区长度,m;L列为列车长度,m;v区间为列车区间运行速度,km/h;t附加为列车区间追踪运行附加时间,s;L制(平坡)为列车在平坡区段从 v区间制动到 的距离,m;L制为列车仅在线路坡度等工务因素的影响下,从 v区间制动到 的距离,m;.是单位换算系数。本示例中,t追其他。为了衡量上述各运行时间在 IX中所占的比例,定义列车性能贡献率 RX 列 tX 列/IX,线路条件贡献率 RX 线 tX 线/IX,信号贡献率 RX 信 tX 信/
16、IX,其他贡献率 RX 其他 tX 其他/IX,分别表示列车性能、线路条图列车区间追踪间隔时间分解示例Fig.1 Example of decomposition of train interval tracking time列车常用制动控制曲线(ATP)t附加L制(平坡)L制L制(平坡)L制(ATP)L制L防L闭L制L制(ATP)L列列车常用制动距离(坡度)列车常用制动距离(平坡)v区间No.7江明,张万强,张嘉扬:列车追踪间隔时间的分解及影响分析4T技术创新ECHNOLOGICAL INNOVATION件、信号系统及其他因素对列车追踪间隔时间 IX的贡献率。各贡献率间的关系如公式()所示。
17、RX 列 RX 线 RX 信 RX 其他 1 ()定义 RXmax maxRX 列,RX 线,RX 信,RX 其他 表示列车追踪间隔时间 IX各种贡献率中的最大者,对应的影响因素称为主导因素;如果 RXmax 0.5,对应的影响因素称为支配因素,即占绝对优势的主导因素。每种条件下都存在主导因素,但不一定存在支配因素。例如,对于某种条件下的列车区间追踪间隔时间 I追,如果 R追列 20%,R追线 15%,R追信 60%,R追其他5%,则R追max 60%,信号因素既为主导因素,也为支配因素。再如,对于某种条件下的列车出发追踪间隔时间 I发,如果 R发列 25%,R发线 45%,R发信 20%,R
18、发其他 10%,则 R发 max 45%,线路条件因素为主导因素,但不存在支配因素。定义贡献主导因子 ClF 为表征主导因素的序号,定义贡献支配因子 CdF 为表征支配因素的序号。当不存在支配因素时,CdF 取值为 0;当列车性能因素为主导/支配因素时,ClF/CdF 取值为 ;当线路条件因素为主导/支配因素时,ClF/CdF 取值为 ;当信号因素为主导/支配因素时,ClF/CdF取值为 ;当其他因素为主导/支配因素时,ClF/CdF 取值为。3影响列车追踪间隔时间的因素分析选用 CRBF 动车组参数(编组,列车长度 m)、CTCS-T 型列控车载设备参数,假定咽喉区长度 m,道岔侧向限速 k
19、m/h,采用仿真计算软件(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司研制的列车牵引计算与闭塞分区划分系统)来计算不同运行速度、不同坡度、不同闭塞分区长度等组合条件下的列车追踪间隔时间,包括列车区间追踪间隔时间 I追、列车通过追踪间隔时间 I通、列车出发追踪间隔时间 I发和列车到达追踪间隔时间 I到,并针对每种列车追踪间隔时间计算列车性能运行时间 t列、线路条件附加运行时间 t线、信号附加运行时间 t信,进而分别计算不同组合条件下各运行时间对列车追踪间隔时间的贡献率,从而确定贡献主导因子 ClF 和贡献支配因子 CdF 的取值。事实上,不同的咽喉区长度、道岔侧向限速、电分相设置、运输作业时间等因素也
20、会影响到各种运行时间和贡献率的计算,因篇幅所限,本文不展开讨论,后续进一步研究。运行速度、坡度、闭塞分区长度的组合取值情况如下:选取 km/h、km/h、km/h、km/h、km/h、km/h、km/h、km/h、km/h 共 个 速 度 等 级,其 中 km/h 和 km/h 是在 km/h 附近补充的两个速度等级,其他均为常用的线路速度等级;按照工程中常见的线路坡度,选取-、-、-、-、-、-、等 个坡度值;选取闭塞分区长度分别为 m 和 m 的两种情况,其中 m 是工程中常见的闭塞分区长度,m用于模拟移动闭塞的场景。3.1主导因素分析列车追踪间隔时间 IX的主导因素在不同组合条件下的分布
21、情况如图 所示。其中,浅蓝色区域代表列车性能因素为主导因素,绿色区域代表线路条件因素为主导因素,黄色区域代表信号因素为主导因素。)区间追踪间隔时间 I追的主导因素从图 中(a)、(b)可以看出,I追的主导因素主要是列车性能因素和信号因素,线路条件因素为主导因素的占比不大。当闭塞分区长度为 m 时,主导因素为信号因素的占比%,主导因素为列车性能因素的占比%。其中,如果运行速度不高于 km/h,在各种坡度条件下,信号因素均为主导因素;当运行速度高于 km/h 时,列车性能因素逐渐成为主导因素。当闭塞分区长度为 m 时,主导因素为信号因素的占比%,主导因素为列车性能因素的占比%。其中,列车性能因素为
22、主导因素的比例显著增大,仅在-及以下大下坡条件下存在信号因铁路通信信号工程技术(RSCE)2023年7月5技术创新TECHNOLOGICAL INNOVATION素为主导因素的情况,其他情况下主要是列车性能因素为主导因素。)通过追踪间隔时间 I通的主导因素从图 中(c)、(d)可以看出,I通的主导因素主要是列车性能因素和信号因素,线路条件因素为主导因素的占比不大。No.7江明,张万强,张嘉扬:列车追踪间隔时间的分解及影响分析图贡献主导因子Fig.2 Contribution leading factor贡献主导因子(a)区间追踪间隔(闭塞分区长度 m)(a)Interval tracking
23、time(block section length:,m)坡度/速度/(km/h)-贡献主导因子(b)区间追踪间隔(闭塞分区长度 m)(b)Interval tracking time(block section length:m)坡度/速度/(km/h)-贡献主导因子(c)通过追踪间隔(闭塞分区长度 m)(c)Train passing tracking interval(block section length:,m)坡度/速度/(km/h)-贡献主导因子(d)通过追踪间隔(闭塞分区长度 m)(d)Train passing tracking interval(block section
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