列車固定自動(dòng)閉塞范文
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編者按：本文主要從引言；固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)；移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)；結(jié)束語(yǔ)，對(duì)列車固定自動(dòng)閉塞進(jìn)行講述。其中，主要包括：固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)、列車間隔時(shí)間是指追蹤運(yùn)行的兩列火車間的最小允許間隔時(shí)間,通過(guò)計(jì)算一列車頭部到另一列車的頭部的間隔時(shí)間確定、現(xiàn)代軌道交通系統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)通常均同時(shí)采用了摩擦制動(dòng)和電阻制動(dòng),在緊急條件下要考慮力在制動(dòng)開(kāi)始及結(jié)束階段有一個(gè)受力逐漸變化的過(guò)程、移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的安全距離可以采用一個(gè)固定距離,再加上一個(gè)列車的計(jì)算間隔距離或安全距離,或可隨列車速度及坡度變化而連續(xù)變化的安全距離、根據(jù)上面推出的公式,在固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)下,當(dāng)列車進(jìn)站速度為56km/h,可以計(jì)算出列車的最小間隔時(shí)間為112s;在移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)下,當(dāng)列車進(jìn)站速度為56km/h,定位誤差為6.25m時(shí),計(jì)算的最小間隔時(shí)間為97s，具體材料請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)：
摘要通過(guò)對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)中列車間隔的分析,提出了影響列車間隔的3大因素:安全間距,車站停留時(shí)間和運(yùn)行裕量。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)固定自動(dòng)閉塞和移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)下列車間隔的計(jì)算公式。通過(guò)對(duì)兩公式的比對(duì),得出了移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)能夠縮短列車的運(yùn)行間隔,提高線路的通行能力。
關(guān)鍵詞固定自動(dòng)閉塞;移動(dòng)自動(dòng)閉塞;列車間隔
0引言
列車間隔時(shí)間是指追蹤運(yùn)行的兩列火車間的最小允許間隔時(shí)間,通過(guò)計(jì)算一列車頭部到另一列車的頭部的間隔時(shí)間確定。
本文對(duì)固定自動(dòng)閉塞和移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)下列車間隔進(jìn)行分析,從而得到線路通過(guò)能力優(yōu)劣的比較,其中固定自動(dòng)閉塞和移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)原理的比較,如圖1所示[1,2]。
1固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)
平面線路上無(wú)干擾條件下,列車正線運(yùn)行間隔的計(jì)算方法為[3]
式中:Hmin為線路最小時(shí)間間隔,s;smin為列車最小間距,m;L為列車最大長(zhǎng)度,取200m;vl為線路速度,m/s。
列車最小間距要考慮運(yùn)營(yíng)裕量和安全間隔,如圖2所示[3],即smin=saqzd+sjcwc+syxyl(2)
式中;saqzd為安全制動(dòng)距離,m,指常用制動(dòng)條件下的制動(dòng)距離;sjcwc為列車檢測(cè)誤差距離,m,反映了固定閉塞條件下閉塞分區(qū)的長(zhǎng)度因素或移動(dòng)閉塞條件下每一時(shí)間/速度增量下走行的距離;syxyl為運(yùn)營(yíng)裕量,m,包括每一間隔時(shí)間段內(nèi)的距離裕量。
安全制動(dòng)距離包括以下幾部分:①常用制動(dòng)條件下的制動(dòng)距離,通過(guò)全額制動(dòng)乘以某一比例系數(shù)K來(lái)刻畫,K推薦值取0.75(75%);②手動(dòng)操作時(shí)駕駛員反應(yīng)時(shí)間內(nèi)列車走行距離,也為自動(dòng)駕駛時(shí)的設(shè)備反應(yīng)時(shí)間內(nèi)列車走行距離及列車速度控制失效下的一個(gè)安全裕量。速度控制失效是假定在最壞條件下(即列車在最大加速度下發(fā)出制動(dòng)命令)列車超速的裕量。這種情況下,列車在tcs時(shí)間內(nèi)持續(xù)加速直到速度檢測(cè)器檢測(cè)到過(guò)速信息并實(shí)施制動(dòng)[3]。
式中:scyzd為常用制動(dòng)距離,m;sfy為列車駕駛員/設(shè)備反應(yīng)時(shí)間內(nèi)的走行距離,m;scs為超速行使距離,m。
在常用制動(dòng)條件下,列車以制動(dòng)率ds從初速度vl到制動(dòng)停車所走行的距離為
式中:dcy為常用制動(dòng)下的減速度,m/s2。
現(xiàn)代軌道交通系統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)通常均同時(shí)采用了摩擦制動(dòng)和電阻制動(dòng),在緊急條件下要考慮力在制動(dòng)開(kāi)始及結(jié)束階段有一個(gè)受力逐漸變化的過(guò)程[3]。
自動(dòng)駕駛條件下列車運(yùn)行超速直到速度監(jiān)視器動(dòng)作所走行的距離scs為
式中:tcs為超速監(jiān)視器動(dòng)作時(shí)間,一般取3s;axl為線路加速度,m/s2。
將式(4),式(5)代入式(3),然后把式(3)代入式(2),再把式(2)代入式(1)并整理,可得到式中:tfy為駕駛員反應(yīng)時(shí)間或制動(dòng)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間,s,tfy=sfl/vl;tyl為制動(dòng)力逐漸增加到最大的過(guò)程中的時(shí)間裕量系數(shù),一般取0.5s。
常用加速度是依據(jù)列車從初始控制速度(常用頂端、最大或設(shè)備平衡速度)減小到零時(shí),牽引曲線的軌跡取值。某一具體速度下的加速度率不易得到,可采用近似法求解。
當(dāng)設(shè)備的平衡速度為80km/h時(shí),從初始速度到10~20km/h,可以維持初始速度,然后逐漸變小,以近似線性的方法增長(zhǎng)到50~60km/h,接下來(lái)采用指數(shù)函數(shù),直到加速度減小到零。當(dāng)假定線路加速度系數(shù)近似與速度成反比時(shí),各中間點(diǎn)的取值方法為[3]
式中:vmax為列車最大速度,m/s;acy為常用初始加速度,m/s2。
列車監(jiān)測(cè)誤差也不易確定,一般用閉塞分區(qū)長(zhǎng)度或者制動(dòng)距離加上一個(gè)安全裕量來(lái)確定。這個(gè)量對(duì)于調(diào)整三顯示或具有多相位的機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)與移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的差距非常有用,可以近似表達(dá)為[3]
式中:B為描述制動(dòng)距離百分?jǐn)?shù)或增量的常數(shù),稱為安全間隔距離,也可用控制系統(tǒng)規(guī)定的列車間應(yīng)隔離的閉塞分區(qū)數(shù)來(lái)表示。對(duì)于多相位機(jī)車信號(hào)系統(tǒng),B取1.2;對(duì)于三顯示信號(hào)系統(tǒng)(規(guī)定列車間至少間隔兩個(gè)無(wú)車閉塞分區(qū)),B取2.4;對(duì)于移動(dòng)閉塞系統(tǒng),B則不能大于1。
將式(8)代入式(6),可得到列車間隔的最終計(jì)算模型如下
然后在正線列車間隔時(shí)間的基礎(chǔ)上來(lái)計(jì)算車站間隔時(shí)間。
車站間隔時(shí)間是指負(fù)荷最大的車站一列車取代另一列車所需要的間隔時(shí)間。它是限制全線能力的最重要的要素。得到了線路間隔計(jì)算的數(shù)據(jù)后,可以按照以下的方法來(lái)計(jì)算車站間隔時(shí)間[4]。
1)將線路速度改為進(jìn)站速度,并求出這個(gè)速度;
2)增加一列車離開(kāi)并清空站臺(tái)所需要的時(shí)間;
3)增加列車在車站的停留時(shí)間;
4)增加運(yùn)營(yíng)裕量。
列車的站臺(tái)清空的時(shí)間可計(jì)算為
tqk再加上車站停留時(shí)間ttz和安全運(yùn)行裕量taq,最后可得到車站間隔時(shí)間Hmin的計(jì)算模型為
式中:Lfq為列車停站時(shí)其車頭部到車站出口分區(qū)始端的長(zhǎng)度,一般取10m[4];vjz為列車進(jìn)站速度,m/s;vmax為線路最大速度,m/s;K為制動(dòng)安全系數(shù),最壞情況下常用制動(dòng)取正常值的75%;B為安全間隔距離,等于制動(dòng)距離加上一個(gè)分開(kāi)列車的安全裕量;ttz為車站站停時(shí)間,s;taq為安全運(yùn)行裕量,s。
對(duì)于車站,一般有兩種典型的計(jì)算模式:①三顯示信號(hào)系統(tǒng),B取2.4;②多顯示機(jī)車信號(hào)系統(tǒng),B取1.2。
2移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)
移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的安全距離可以采用一個(gè)固定距離,再加上一個(gè)列車的計(jì)算間隔距離或安全距離,或可隨列車速度及坡度變化而連續(xù)變化的安全距離。
對(duì)移動(dòng)閉塞系統(tǒng)來(lái)說(shuō),前行列車不一定需要出清站臺(tái)且經(jīng)過(guò)一列車長(zhǎng)度的安全距離后,后續(xù)列車才能進(jìn)站,而是當(dāng)前行列車出站時(shí),后續(xù)列車可以同時(shí)進(jìn)站。因此,列車清空站臺(tái)并使列車行駛一段安全距離的時(shí)間可以節(jié)省,安全間距B(即列車間的閉塞分區(qū)數(shù)量)可以降低到零。固定安全距離可以加到列車長(zhǎng)度上,由此得到列車行駛一個(gè)列車長(zhǎng)度和安全間距。超速監(jiān)視器的動(dòng)作時(shí)間也可省略,它們可以在固定安全距離內(nèi)得到體現(xiàn)。制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間可根據(jù)設(shè)備情況調(diào)整,從而,車站間隔時(shí)間可描述為[3]
式中:smb為移動(dòng)閉塞安全間距,m。
確定安全間距是比較復(fù)雜的,它關(guān)系到如何去描述“最差情況”。安全間距的確定需要在各項(xiàng)管理規(guī)則及其決策與軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)(規(guī)則的執(zhí)行)間進(jìn)行協(xié)調(diào)。溫哥華的SkyTrain移動(dòng)閉塞系統(tǒng)采用50m的較短安全間距,原因是其列車較短,具有高制動(dòng)性能的獨(dú)立于牽引動(dòng)力的磁軌制動(dòng)和電動(dòng)制動(dòng),因此,系統(tǒng)最終通過(guò)能力較大,限制系統(tǒng)通行能力的瓶頸主要來(lái)自車站、交叉點(diǎn)及運(yùn)行裕量。對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備來(lái)講,其安全間距往往是上述系統(tǒng)的3~4倍。
確定安全間距的一個(gè)折中方法是進(jìn)行調(diào)整列車制動(dòng)距離、牽引力大小和列車定位誤差。為了保證安全,在這里設(shè)置B為1,而不是理想狀態(tài)的0,可以得到
式中:Pwc為定位誤差。
將坡度綜合到車站間隔后,坡度每增加1%,常用加速度的取值就也按重力加速度值的1%增大,常用減速度則按類似規(guī)則減少,即加速度乘一個(gè)系數(shù)(1-gG/100)。式中:g為重力加速度,取9.807m/s2;G為坡度值,%,下坡取負(fù)[3]。從而有
3結(jié)束語(yǔ)
根據(jù)上面推出的公式,在固定自動(dòng)閉塞系統(tǒng)下,當(dāng)列車進(jìn)站速度為56km/h,可以計(jì)算出列車的最小間隔時(shí)間為112s;在移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)下,當(dāng)列車進(jìn)站速度為56km/h,定位誤差為6.25m時(shí),計(jì)算的最小間隔時(shí)間為97s。從而可以看出,移動(dòng)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)能夠縮短列車的運(yùn)行間隔,提高線路的通過(guò)能力。從上面的分析也可以看出,影響列車間隔的因素主要有:①安全間距;②車站停留時(shí)間;③運(yùn)行裕量。
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新晨