列車固定自動閉塞范文

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編者按：本文主要從引言；固定自動閉塞系統；移動自動閉塞系統；結束語，對列車固定自動閉塞進行講述。其中，主要包括：固定自動閉塞系統、列車間隔時間是指追蹤運行的兩列火車間的最小允許間隔時間,通過計算一列車頭部到另一列車的頭部的間隔時間確定、現代軌道交通系統的制動系統通常均同時采用了摩擦制動和電阻制動,在緊急條件下要考慮力在制動開始及結束階段有一個受力逐漸變化的過程、移動自動閉塞系統的安全距離可以采用一個固定距離,再加上一個列車的計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變化的安全距離、根據上面推出的公式,在固定自動閉塞系統下,當列車進站速度為56km/h,可以計算出列車的最小間隔時間為112s;在移動自動閉塞系統下,當列車進站速度為56km/h,定位誤差為6.25m時,計算的最小間隔時間為97s，具體材料請詳見：

摘要通過對城市軌道交通系統中列車間隔的分析,提出了影響列車間隔的3大因素:安全間距,車站停留時間和運行裕量。在此基礎上推導固定自動閉塞和移動自動閉塞系統下列車間隔的計算公式。通過對兩公式的比對,得出了移動自動閉塞系統能夠縮短列車的運行間隔,提高線路的通行能力。

關鍵詞固定自動閉塞;移動自動閉塞;列車間隔

0引言

列車間隔時間是指追蹤運行的兩列火車間的最小允許間隔時間,通過計算一列車頭部到另一列車的頭部的間隔時間確定。

本文對固定自動閉塞和移動自動閉塞系統下列車間隔進行分析,從而得到線路通過能力優劣的比較,其中固定自動閉塞和移動自動閉塞系統原理的比較,如圖1所示[1,2]。

1固定自動閉塞系統

平面線路上無干擾條件下,列車正線運行間隔的計算方法為[3]

式中:Hmin為線路最小時間間隔,s;smin為列車最小間距,m;L為列車最大長度,取200m;vl為線路速度,m/s。

列車最小間距要考慮運營裕量和安全間隔,如圖2所示[3],即smin=saqzd+sjcwc+syxyl(2)

式中;saqzd為安全制動距離,m,指常用制動條件下的制動距離;sjcwc為列車檢測誤差距離,m,反映了固定閉塞條件下閉塞分區的長度因素或移動閉塞條件下每一時間/速度增量下走行的距離;syxyl為運營裕量,m,包括每一間隔時間段內的距離裕量。

安全制動距離包括以下幾部分:①常用制動條件下的制動距離,通過全額制動乘以某一比例系數K來刻畫,K推薦值取0.75(75%);②手動操作時駕駛員反應時間內列車走行距離,也為自動駕駛時的設備反應時間內列車走行距離及列車速度控制失效下的一個安全裕量。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出制動命令)列車超速的裕量。這種情況下,列車在tcs時間內持續加速直到速度檢測器檢測到過速信息并實施制動[3]。

式中:scyzd為常用制動距離,m;sfy為列車駕駛員/設備反應時間內的走行距離,m;scs為超速行使距離,m。

在常用制動條件下,列車以制動率ds從初速度vl到制動停車所走行的距離為

式中:dcy為常用制動下的減速度,m/s2。

現代軌道交通系統的制動系統通常均同時采用了摩擦制動和電阻制動,在緊急條件下要考慮力在制動開始及結束階段有一個受力逐漸變化的過程[3]。

自動駕駛條件下列車運行超速直到速度監視器動作所走行的距離scs為

式中:tcs為超速監視器動作時間,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為駕駛員反應時間或制動系統反應時間,s,tfy=sfl/vl;tyl為制動力逐漸增加到最大的過程中的時間裕量系數,一般取0.5s。

常用加速度是依據列車從初始控制速度(常用頂端、最大或設備平衡速度)減小到零時,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。

當設備的平衡速度為80km/h時,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到50~60km/h,接下來采用指數函數,直到加速度減小到零。當假定線路加速度系數近似與速度成反比時,各中間點的取值方法為[3]

式中:vmax為列車最大速度,m/s;acy為常用初始加速度,m/s2。

列車監測誤差也不易確定,一般用閉塞分區長度或者制動距離加上一個安全裕量來確定。這個量對于調整三顯示或具有多相位的機車信號系統與移動自動閉塞系統的差距非常有用,可以近似表達為[3]

式中:B為描述制動距離百分數或增量的常數,稱為安全間隔距離,也可用控制系統規定的列車間應隔離的閉塞分區數來表示。對于多相位機車信號系統,B取1.2;對于三顯示信號系統(規定列車間至少間隔兩個無車閉塞分區),B取2.4;對于移動閉塞系統,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算模型如下

然后在正線列車間隔時間的基礎上來計算車站間隔時間。

車站間隔時間是指負荷最大的車站一列車取代另一列車所需要的間隔時間。它是限制全線能力的最重要的要素。得到了線路間隔計算的數據后,可以按照以下的方法來計算車站間隔時間[4]。

1)將線路速度改為進站速度,并求出這個速度;

2)增加一列車離開并清空站臺所需要的時間;

3)增加列車在車站的停留時間;

4)增加運營裕量。

列車的站臺清空的時間可計算為

tqk再加上車站停留時間ttz和安全運行裕量taq,最后可得到車站間隔時間Hmin的計算模型為

式中:Lfq為列車停站時其車頭部到車站出口分區始端的長度,一般取10m[4];vjz為列車進站速度,m/s;vmax為線路最大速度,m/s;K為制動安全系數,最壞情況下常用制動取正常值的75%;B為安全間隔距離,等于制動距離加上一個分開列車的安全裕量;ttz為車站站停時間,s;taq為安全運行裕量,s。

對于車站,一般有兩種典型的計算模式:①三顯示信號系統,B取2.4;②多顯示機車信號系統,B取1.2。

2移動自動閉塞系統

移動自動閉塞系統的安全距離可以采用一個固定距離,再加上一個列車的計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變化的安全距離。

對移動閉塞系統來說,前行列車不一定需要出清站臺且經過一列車長度的安全距離后,后續列車才能進站,而是當前行列車出站時,后續列車可以同時進站。因此,列車清空站臺并使列車行駛一段安全距離的時間可以節省,安全間距B(即列車間的閉塞分區數量)可以降低到零。固定安全距離可以加到列車長度上,由此得到列車行駛一個列車長度和安全間距。超速監視器的動作時間也可省略,它們可以在固定安全距離內得到體現。制動反應時間可根據設備情況調整,從而,車站間隔時間可描述為[3]

式中:smb為移動閉塞安全間距,m。

確定安全間距是比較復雜的,它關系到如何去描述“最差情況”。安全間距的確定需要在各項管理規則及其決策與軌道交通系統運營(規則的執行)間進行協調。溫哥華的SkyTrain移動閉塞系統采用50m的較短安全間距,原因是其列車較短,具有高制動性能的獨立于牽引動力的磁軌制動和電動制動,因此,系統最終通過能力較大,限制系統通行能力的瓶頸主要來自車站、交叉點及運行裕量。對傳統設備來講,其安全間距往往是上述系統的3~4倍。

確定安全間距的一個折中方法是進行調整列車制動距離、牽引力大小和列車定位誤差。為了保證安全,在這里設置B為1,而不是理想狀態的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則減少,即加速度乘一個系數(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[3]。從而有

3結束語

根據上面推出的公式,在固定自動閉塞系統下,當列車進站速度為56km/h,可以計算出列車的最小間隔時間為112s;在移動自動閉塞系統下,當列車進站速度為56km/h,定位誤差為6.25m時,計算的最小間隔時間為97s。從而可以看出,移動自動閉塞系統能夠縮短列車的運行間隔,提高線路的通過能力。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車站停留時間;③運行裕量。

參考文獻

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新晨