《移動閉塞下的高速列車的運行控制優(yōu)化研究》12000字（論文）

移動閉塞下的高速列車的運行控制優(yōu)化研究目錄TOC\o"1-2"\h\u23878移動閉塞下的高速列車的運行控制優(yōu)化研究 1244051引言 110782選題背景 2235773移動閉塞信號系統(tǒng) 2270853.1閉塞的基本概念和分類 214753.2準移動的閉塞區(qū)間示意圖 448943.2區(qū)間閉塞的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 5302163.3移動閉塞系統(tǒng)的原理和特性 9246483.4移動閉塞與準移動閉塞的區(qū)別 1132694建模與算法分析 1164024.1車站追蹤間隔模型 1112434.2準移動閉塞下的車站追蹤間隔 12324024.3移動閉塞條件下的車站追蹤間隔 13196694.4仿真及結果分析 1557035總結 18107356參考文獻 181引言以移動式自動化區(qū)間閉塞為基礎的高速列車通訊控制與管理系統(tǒng)（CBTC）是一種能夠直接運用先進高新的連續(xù)控制、通訊、計算機等技術及時監(jiān)視檢測地鐵高速列車在運行時的位置并通過計算機計算移動授權的移動閉塞系統(tǒng)REF_Ref24911\r\h[10]，是一種能夠直接實現(xiàn)對于高速列車地面的控制與對高速列車所需要傳遞實時數(shù)據(jù)，并且傳輸速度極快的雙向傳送系統(tǒng)。近年來，我國大范圍使用的高速列車信號控制系統(tǒng)主要采用“車-地”通訊方式，通過軌道旁邊的設備和前方正在運行中列車之間直接進行互相的遠程通訊，這樣就可以達到對正在運行中列車速度一個監(jiān)視督促和動態(tài)的閉環(huán)控制效果，屬于特殊封閉式的信息傳輸。其實我們現(xiàn)在所采用的CBTC系統(tǒng)“就是將固定電話換成了移動電話”，它能夠時時準確地正常把握一輛高速列車的正常和運行的位置,最小軌道交通運營區(qū)間的長度和距離運行的時間從技術設計上來說至少能被簡單地縮短90秒以內(nèi),很大的程度地提高了鐵路和軌道交通的工作效率與交通能力，簡單來說就是提高了區(qū)間的通過能力。與此同時,cbtc也具有整個系統(tǒng)的可靠性和延展性良好、施工和維修方便簡單、傳輸方式更優(yōu)厚等特點。除此之外，我國的準移動閉塞系統(tǒng)也是常用于城市軌道交通運輸中，那么它和我們的移動閉塞又有什么區(qū)別呢？哪個區(qū)間閉塞控制系統(tǒng)能更加的適用于符合我國國情的軌道交通呢？這都需要探索研究來尋找答案，因此，這就需要對比下高速列車在移動閉塞和準移動閉塞兩種不同閉塞方式下的最小追蹤間隔時間，分析得出哪個系統(tǒng)能更好地提升高速列車的區(qū)間貫穿越過能力。2選題背景城市軌道交通(以地鐵為例)由于其具有方便，速度快和客流量大等特點REF_Ref25003\r\h[1]，已經(jīng)逐漸發(fā)展成了我國緩解交通重要運輸手段之一，而地鐵高速列車的信號控制系統(tǒng)則是確保了地鐵高速列車安全正常運行和提高其運營效率的重要裝置。隨著科技進步和自動化的發(fā)展，我國的移動自動閉塞的信號控制系統(tǒng)早已成長成為一種以當代無線通訊技術、實時定位等技術和計算機科學與網(wǎng)絡等技術應用為基礎和核心的能監(jiān)視檢測地鐵高速列車在運行時的位置并通過計算機計算移動授權的移動閉塞系統(tǒng)，對于移動自動閉塞的信號系統(tǒng)進行研究和設計的應用代表著二十一世紀時期鐵路建設與發(fā)展的一個重要方向REF_Ref25528\r\h[4]REF_Ref25535\r\h[5]。中國鐵路組織目前對于城市的軌道自動閉塞系統(tǒng)的一些相關技術進行了研究已經(jīng)比較深透，但是由于城市軌道交通系統(tǒng)在一些特殊情形下，鐵路高速列車在各個站點之間的跟蹤時間間隔太多,導致該系統(tǒng)整體性能落后而下降很多問題,所以如何評判并且對比不同閉塞系統(tǒng)進行一個選擇，那如何評估標準移動閉塞控制系統(tǒng)和移動閉塞控制系統(tǒng)兩種不同條件下的軌道交通系統(tǒng)線路的運行通過能力，以及最大程度地減少高速列車運行時間，這樣才能夠充分利用移動封閉的區(qū)間和通過運輸能力較高的優(yōu)勢，這對于我們來說具有重要的研究和應用價值。3移動閉塞信號系統(tǒng)3.1閉塞的基本概念和分類閉塞控制是指在鐵路上有效地防止旅客高速列車發(fā)生相互碰撞或者追趕(跟蹤)的控制方式，也是在鐵路上有效地保障安全運行的主要手段之一。由于目前我國的鐵路機車制動距離比普通汽車長得多，當在高速列車運行途中我們會發(fā)現(xiàn)前方的線路上沒有任何危險的狀態(tài)時，大多數(shù)情況下我們會認為這些狀態(tài)是我們從根本上來不及在后方進行緊急停車，所以把我國的鐵路線劃分成為一個個的區(qū)域或者地段(稱之為閉塞區(qū))，以為了我們能夠有效地防止在同一輛高速列車上的線路中發(fā)生交通事故時在相鄰的區(qū)域內(nèi)相對于在同一時段內(nèi)不可以再進行駛入兩列以上的旅客高速列車,這樣也稱之為閉塞。目前,我國對于閉塞的分類主要有幾個大類，站間閉塞、以車輛在地面上進行信號傳輸為主的車輛自動閉塞、以及另一種自動閉塞（車輛上帶有列車運行控制系統(tǒng)的）等。列車運行控制系統(tǒng)，簡稱列控系統(tǒng)，它是一種能有效地保證乘客的人身安全、迅速運轉的系統(tǒng)。高速列車運行自動控制系統(tǒng)的主要技術作用就是對所有高速列車運行間隙長度進行自動控制和高速列車速度進行管理。一個完整的高速列車運營控制體系應該由車載裝置與地面器件組成。高速列車在運行的過程中一定要注意空隙間距必須要滿足兩個條件，第一個條件是要一個確保有一個安全的制動距離，第二個條件就是我們需要綜合考慮恰當?shù)陌踩嚯x與確定在相關信號期間內(nèi)的行駛距離。這就造成了對高速列車運營的自動控制系統(tǒng)如果采用了不同的控制方式，將產(chǎn)生各種不一樣的閉塞方式。如果說高速列車之間的跟蹤運轉間隔越短，就可以在更快的時間內(nèi)通過更過的車輛，總的來說就是高速列車的通過能力與高速列車直接的追蹤間隔成一個正比例的關系。從自動閉塞操作方式的不同角度出發(fā),帶有高速列車運行自動控制系統(tǒng)的自動閉塞大致可以劃分為三種類型:固定閉塞、準移動閉塞和移動閉塞。(1)固定閉塞：該系統(tǒng)主要是將我們的鐵路軌道劃分為很多個閉塞分區(qū)，每個閉塞分區(qū)都只可以被一趟高速列車控制和占用，并且各個閉塞分區(qū)的時間長度必須符合駕駛員確認的信號與高速列車停止制動時間相同的要求。閉塞劃分區(qū)域的長短主要根據(jù)高速列車運行時的最高速度，剎車曲線和信號表現(xiàn)出來的數(shù)字等。在所有的固定式閉塞系統(tǒng)中,由于每一輛高速列車的?？康攸c都是由其所需要占據(jù)的一個閉塞分隔區(qū)域來進行決定的,因此閉塞分區(qū)的時間長度與數(shù)目便直接決定著這條線路的貫穿越過性。一般意義上,閉塞劃分區(qū)域的長短應小于駕駛員確認的信號與制動時停車需要行駛的高度之和。一般情況下,在相鄰的閉塞區(qū)域內(nèi)最多只可以有一輛高速列車。一種固定閉塞方式的速度信號控制系統(tǒng)，高速列車所獲取的速度信息只能作為將要運行時進入閉塞劃分區(qū)域的速度級別命令，高速列車對速度的控制模型是采用如圖3.1所示的分級速度模型。圖3.1分級速度模式曲線(2)準移動閉塞：我國的準移動閉塞采用的是目標距離模式，該系統(tǒng)可以直接憑借高速列車的目標制動距離、目標制動速度以及各種高速列車自身的高速制動系統(tǒng)性能情況來直接確定各種高速列車的實際制動速度曲線,不過還需要根據(jù)設定各種閉塞運行區(qū)域的制動速度進行級別分配，采用一次制動。次制動方式。準移動閉塞的起點跟蹤目標和終點一般是要泛指機車前行移動高速列車所處的需要制動占用的閉塞空間分隔器區(qū)域的一個起點和終點,當然也可能會為其保留一定的安全制動距離,而后面的移動行列在機車從最低制動速度開始出發(fā)時就已經(jīng)可以直接進行減速制動的，而計算目標點則主要是通過根據(jù)高速列車目標制動距離、目標制動速度和前行高速列車自身的特殊制動性能情況進行綜合的計算和分析得出的。其實在這個閉塞方式里因為其空間中各個閉塞空隙之間的距離長短都可能是不固定的，由于它們需要與移動式閉塞方式之間進行一個明確的區(qū)別，因此又被人們稱為標準化的移動式閉塞，但這不是真正的移動閉塞。很明顯,我們標準化的移動式閉塞跟蹤間隙的時間要比固定式的閉塞區(qū)間要更小一些，如果沒有特殊情況的話，軌道交通的閉塞分區(qū)的長度是用計算軸的設備和信號聯(lián)鎖的室外重要設備（軌道電路）來對其進行準確劃分的,它們都分別具有對高速列車軌道進行準確定位和降低占用和對軌道電路進行安全檢查的重要功能。準移動的閉塞區(qū)間示意如圖3.2所示。3.2準移動的閉塞區(qū)間示意圖(3)移動閉塞：這種移動式的閉塞區(qū)間控制系統(tǒng)是一種利用了我國現(xiàn)代高新的無線通訊技術的閉塞方式，它是利用高速列車所發(fā)出的司機室內(nèi)指示列車前方運行條件的信號代替了軌道上的固定信號，將高速列車所在地點的位置、車速等數(shù)據(jù)傳給計算機，透過計算機進行運算,計算得出接下來的高速列車時刻、間隔、速度等,回傳到其他車輛。有利于組織間隔小、密度大的連續(xù)運輸。采用了移動式的閉塞控制方式的高速列車控制系統(tǒng)亦認為可以用來采取兩個目標間車速距離移動控制(有時亦可以叫做為連續(xù)式一次性的車速距離控制)。目標運行距離速度控制制動的模式可以直接憑借高速列車的一個目標運行距離、目標正在運行時候的速度以及該列車自身的性質(zhì)和功能來確定一次制動高速列車的自身制動速度曲線。移動閉塞的決定跟蹤目標計算點主要原理是在前方正在行駛的列車的尾部，當然也同時會注意保持尾部要留有一定的安全制動距離，目標最高速度和后行高速列車自身的特殊制動性能等來進行制動計算點并得出制動決定。而且高速列車制動的最終出發(fā)點也是隨著高速列車線路制動參數(shù)和前行高速列車自身的制動性能而發(fā)生變化。由于時間空隔在一個地面上的閉塞長度是隨高速列車的移動而移動的，因此就被廣泛的稱作移動式的區(qū)間閉塞系統(tǒng)。它的移動追蹤實現(xiàn)操作的時間隔比普通的準移動式的閉塞小一些，通常我國的移動式的區(qū)間閉塞系統(tǒng)主要是通過利用計算機無線通訊和無線衛(wèi)星定位等多種高新技術手段和應用來對其進行追蹤實現(xiàn)。移動閉塞示意如圖3.3。圖3.3移動閉塞示意圖3.2區(qū)間閉塞的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢而且能夠實現(xiàn)密度差異化的大區(qū)間和全封閉的鐵路設施也是近年伴隨著現(xiàn)代我國高速鐵路交通運輸管理事業(yè)的快速進步而不斷發(fā)展應用起來的，閉塞式鐵路設施改造技術在大大提高我國高速列車線路運行的區(qū)間密度與同時提升我國鐵路運輸?shù)倪\行效率上也是占據(jù)很大量的比例。以下分別詳細的闡述了五種不同的閉塞設備技術研究與應用發(fā)展的全過程REF_Ref26126\r\h[13]REF_Ref26139\r\h[14]。(1)人工閉塞設備早期的人工閉塞設備主要目的就是專門保證列車的安全，并且是采用電話和電報的方式的來進行閉塞的，并且經(jīng)過了很長時間的研究和應用后也隨著科技的發(fā)展,又先后開發(fā)出了傳統(tǒng)的電氣路簽機和一種傳統(tǒng)的電氣路牌機，實現(xiàn)了傳統(tǒng)的電氣路簽和電氣路牌閉塞兩種方式。因為路簽和路牌的運行效率不夠高,并且他們的安全性也不夠好，不是很安全,因此他們正在逐漸替換成了其他的閉塞技術。然而,使用電話去進行閉塞的方式依然被保留。(2)半自動閉塞設備半自動閉塞主要的目的就是為了通過對進行區(qū)間的人工操作去對其進行處理閉塞和對于出站的信號機也會打開，而由于旅客在出發(fā)高速列車則會自動地將其全部或者多個區(qū)間的信號機，所以可以實現(xiàn)因為旅客在各個區(qū)間之所以進行閉塞的一種操作方式。中國以前的雙線鐵路，與單線鐵路不同，多數(shù)使用的是64f型的半自動設備。半自動閉塞跟上面提到的人工閉塞相比較，它具有更多的優(yōu)點，比人工閉塞要更加的更好的安全，而且可以更好的提高我們高速列車的行車效率。(3)以地面信號為主的自動閉塞設備上文提到的半自動允許閉塞由于在對高速列車司機進行了人工電機處理后在完成一次高速列車的閉塞后再對高速列車信號機進行關閉手續(xù)，高速列車在出站的時候必須要有出站信號機的允許信號，只有出站信號機發(fā)出了允許信號，該高速列車才可以出發(fā)，只有當該高速列車出站后該信號機就會自動關閉，高速列車即可開始抵達后再一次接入終點站進行了人工處理后，在確認為整列的高速列車已經(jīng)完全抵達后再對高速列車進行復原，解除了封閉。半自動或全封閉式的一個路口隔離是利用各個高速列車站的一個路口寬度而設計的,目的是為了有效地隔離高速列車，也就是說兩個高速列車站間隔離區(qū)間的一個路口同時僅僅只能夠用來讓一列高速列車正常的行駛，這是為了提高高速列車的運行安全。而且因為閉塞的區(qū)間內(nèi)根本沒有任何足夠空閑的時間來檢查控制裝備是否良好，所以就必須要由人工來檢查確認該高速列車有沒有整列的到達車站，如果列車不小心發(fā)生了事故，我們事故復原的安全得不到保證，這就會導致不能很好的恢復行車，并且會使我們的行車效率不高。以控制地面信號機和控制傳動系統(tǒng)兩個方法為主的一種高速列車自動閉塞控制設備裝置，這種自動閉塞設備主要的功能就是根據(jù)所有停在高速列車上的自動運行及所有停在高速列車上的高速列車車輛有關自動閉塞各個分區(qū)的運轉狀態(tài)，自動變矩功能由鐵路控制自動轉矩信號機才能對其進行自動轉矩顯示，通過鐵路控制自動轉矩信號機后才能實現(xiàn)高速列車駕駛員只有依靠控制信號機能夠實現(xiàn)自動駕駛和行車時閉塞式自動控制的系統(tǒng)設計方法。自動封閉區(qū)間控制是泛指在一輛高速列車在運行駕駛的時候，它是能自己自動的去完成控制區(qū)間的作用的我們的鐵路信號系統(tǒng)僅僅是給列車駕駛員提供一個視覺的信號，駕駛員的作用是駕駛列車并由他來定義軌道鐵路信號，在我們列車駕駛員疲勞的駕駛或者疏忽大意操縱不當時,可能會導致使得機車的信號喪失或者無法起到控制的作用，這樣會導致機車在前方時紅燈不應該繼續(xù)行駛的時候卻繼續(xù)行駛了，為了改善這種情況，提高機車的運行安全，這就需要我們在機車上面添加一個能夠讓高速列車自動報警或停止運行的裝置。當列車駕駛員疲勞的駕駛或者疏忽大意操縱不當時，這個自動停車的裝置就會立刻發(fā)出警報，以此來提醒駕駛員。并且要是駕駛員沒有在緊急的情況下采取適當?shù)拇胧?，該自動停車的裝置就會立刻被觸發(fā)，強制列車馬上完成減速停車的動作，以防發(fā)生一些本應該避免的軌道交通意外和人員傷亡。因為這樣，研究人員就在我們以地面信號為主的自動區(qū)間控制閉塞的系統(tǒng)中，加入一個能自動發(fā)出警報和停車的裝置，以此來提高機車在區(qū)間運行時的運營安全和運行效率。(4)帶有高速列車運行控制系統(tǒng)的自動閉塞隨著近年來我國高速鐵路的發(fā)展越來越迅速，高速列車運營中采用的列車的自動控制設備及其裝置技術水平也在不斷地提升，我國以前在列車中裝備的是列車超速防護系統(tǒng)，但是現(xiàn)在的技術已經(jīng)不同于以前，我們的技術提高到了列車不需要人工干預，能自動限速和自動運行。隨著我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、以及無線傳導技術漏泄，以及衛(wèi)星的GPS定位等高新技術對于高速列車數(shù)據(jù)傳導要求的提升，依靠以上提及到的和并提到的這些技術能夠實現(xiàn)高速列車與地面監(jiān)控中心、高速列車與高速列車之間數(shù)據(jù)信息傳送的效果。并且因為如此就不必再需要把一個閉塞區(qū)間分割成固定的若干個閉塞分區(qū)，來有效調(diào)整兩個高速列車之間的跟蹤間距。而是兩個高速列車之間通過數(shù)據(jù)進行傳輸，自動準確地計算得出一個實時高速列車跟蹤的安全間距，然后將這個間距反饋給后行的列車，那后行列車就會根據(jù)該跟蹤間隙來判斷要以什么運行速度去運行，這樣子就會使兩個高速列車之間的間距達到最小，從而就能夠大大的提升我國現(xiàn)代軌道交通的行車密度與區(qū)間運行通過的時間。(5)基于通信的列控系統(tǒng)的自動閉塞擁有CBTCREF_Ref24911\r\h[10]車型能夠可以讓高速旅客列車在較短的運行區(qū)間內(nèi)正?？煽窟\行，并且同時可以有效保證其與相應高速旅客列車之間的安全運行區(qū)域。CBTC這個系統(tǒng)不是向標準式的移動閉塞方式來根據(jù)城市軌道交通中的軌道電路設備或計軸控制裝置來判斷列車運行到哪了，而是通過軌道旁邊的設備和前方正在運行中列車之間直接進行互相的遠程通訊，這樣就可以達到對正在運行中列車速度一個監(jiān)視督促和動態(tài)的閉環(huán)控制效果。CBTC安全系統(tǒng)把每個軌道線區(qū)分割開來劃分并成為若干個用于邏輯閉塞的安全分區(qū)，并且在用計算機的安全信息數(shù)據(jù)庫里也經(jīng)常會對其分區(qū)進行明確的安全定義。該種系統(tǒng)設計處理方法的主要技術優(yōu)勢之一也就是使該系統(tǒng)設計者不僅能夠自動分割盡可能多的空間封閉和敞開空隙，而且也可以無需額外花費太大技術成本。閉塞式數(shù)據(jù)分區(qū)的主要結構改變可能是對整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構的一次改變，該種結構改變不會直接涉及考慮到系統(tǒng)物理上的任何局限性或者設備的成本。不僅如此，而且基于無線通信的這種列車運行控制系統(tǒng)也不再需要用城市軌道交通地面輪軌電路設備來確定列車到底行駛在哪個地方，而是利用了我國先進的網(wǎng)絡通訊和計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸技術來定位列車，正因如此，CBTC安全系統(tǒng)突破了固定式閉塞的技術限制，具有更大的優(yōu)越性和特點，為其能夠實現(xiàn)在軌道中后續(xù)列車憑借前方行駛列車的位置和速度自動調(diào)整列車速度的這種方式提供了一種可能。而移動閉塞它以列車所發(fā)出的信號替代軌道上的固定信號，將位置、車速等資料實時傳給電腦，透過電腦運算，算出接下來的列車間距、速度等，并且通過自動計算機給出一個后續(xù)的快速高速列車事故發(fā)生率曲線即同時可以準確地及時給出最優(yōu)化的制動速度曲線，既大大增強了區(qū)間快速高速列車的自動通過的能力，減少了頻繁的需要降低高速列車制動力的操作，又有效地大大改善了高速列車乘務員的后勤工作，提高了高速旅客列車的舒適性。由于高速列車停站與基地間的車載可編程通訊網(wǎng)絡信息量不斷加大，地面上車輛可以實時向車載自動信號控制裝置和高速列車控制器等通訊設備實時發(fā)送命令車輛根據(jù)運行前方高速線路上限速的實際條件，那后方正在駕駛的列車就會根據(jù)該命令勻速、減速或者加速行駛，這樣就可以減小列車與列車之間的追蹤間隔，從而提升列車的運行中的一個安全性和通過能力?？傊?，CBTC是聚集了各種不同的當代高新技術在軌道交通中的綜合應用，并使得列控系統(tǒng)向以下幾個不同的方向去發(fā)展：1)推進技術管理體系現(xiàn)代化?，F(xiàn)代化的城市軌道網(wǎng)絡交通自動列控控制系統(tǒng)不再僅僅簡單是對道路調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)鎖閉塞器和信號機等列控裝置的簡易自動組合，而是朝著集軌道鐵路調(diào)度聯(lián)鎖指揮、運營管理控制及高速列車能自己行駛于三位一體、功能較為齊全、層次分明的新型綜合性道路自動化列控系統(tǒng)的發(fā)展方向不斷進行創(chuàng)新發(fā)展。2)實現(xiàn)產(chǎn)品的流程智能化。智能化的管理方式使得快速調(diào)度的高速列車指揮系統(tǒng)完全能夠根據(jù)我國城市軌道交通系統(tǒng)的實際正常運營和工作狀態(tài)進行管理，借助先進的智能電子數(shù)控計算機和自動控制器等技術手段的功能來及時地自動完成和調(diào)度所有快速高速列車的正常運營，最終我們完全可以徹底地實現(xiàn)所有快速高速列車的正常運營全程自動無人駕駛(或者者說是自動無人駕駛)，使整個中國的城市軌道交通系統(tǒng)都能夠可以實現(xiàn)最大的優(yōu)化，提高了高速列車運營時的工作效率，降低了勞動強度。3)實現(xiàn)了通訊和信號集成的一體化。通信技術已經(jīng)被廣泛應用到了城市軌道和鐵路的交通信號系統(tǒng)中，使得通信和鐵路的數(shù)據(jù)傳輸趨于整合，基于通信技術的高速列車自動控制系統(tǒng)將會是今后我國鐵路和鐵路交通數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究和發(fā)展重點。4)標準化和開放化。CBTC系統(tǒng)的標準化和開放化還不夠完善，需要得到進一步的研究。5)實現(xiàn)了通訊和信號集成的一體化。通信技術已經(jīng)被廣泛應用到了城市軌道和鐵路的交通信號系統(tǒng)中,使得通信和鐵路的數(shù)據(jù)傳輸趨于整合,列車系統(tǒng)將會稱為今后我國鐵路和鐵路交通數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究和發(fā)展的一個重點。3.3移動閉塞系統(tǒng)的原理和特性（1）移動閉塞系統(tǒng)的原理移動式的閉塞區(qū)間控制系統(tǒng)是一種采用了我國現(xiàn)代高新的無線通訊技術的閉塞方式，它是利用高速列車所發(fā)出的司機室內(nèi)看到的指示列車前方運行條件的信號代替了軌道上的固定信號，將高速列車所在地點的位置、車速等數(shù)據(jù)傳給計算機，透過計算機進行運算,計算得出接下來的高速列車時刻、間隔、速度等,回傳到其他車輛REF_Ref26648\r\h[3]REF_Ref25535\r\h[5]。在高速列車移動閉塞通訊系統(tǒng)中，前行旅客高速列車和同時跟隨運載的后行高速列車之間已經(jīng)進行了實時的移動通信，所以也被廣泛稱為以高速列車移動閉塞通訊為基礎的新型高速列車移動控制網(wǎng)絡系統(tǒng)。沿用很久的固定閉塞控制系統(tǒng)，通過自動軌道電路向前行乘客高速列車傳遞道路控制位置信息的一種方式是用來直接自動獲得前行旅客和其他高速列車的道路位置控制信息，而不是采用移動式閉塞控制系統(tǒng)，使用先進的車載GPS、路面應答器等車載自動化測速定位控制技術直接自動獲取前行旅客和其他高速列車的道路位置控制信息，使用車載及其他地面自動測速定位傳感器直接自動獲取前行旅客和其他高速列車的運行速度等特殊道路情況位置信息，前行旅客高速列車和曾經(jīng)跟隨過的旅客高速列車之間經(jīng)過車載地面測速控制信息中心將該位置信息轉換作為高速列車位置信息中轉該旅客車站后并采用了旅客高速列車間雙向自動通訊。它的具體基本原理如下圖3.4所示。圖3.4移動閉塞系統(tǒng)原理圖由圖3.4可以清楚地看出，移動式閉塞系統(tǒng)所跟蹤得到的位置應該是前方運行高速列車的尾部，并將其記錄下來作為一個目標點。依據(jù)前行列車的運行速度，后方高速列車與前行高速列車的運行距離和兩輛高速列車的性能，計算可以得出兩輛跟蹤高速列車啟動或停止制動時的計算點，從而確保跟蹤的高速列車與前方行駛的高速列車的之間應該存在一定的能讓列車避免發(fā)生碰撞事故的距離。因此，制動點不但與跟蹤高速列車的引擎發(fā)動機及其制造技術都有著緊密聯(lián)系，還與前進高速列車速度、發(fā)動機和制造工藝的性能、及跟蹤目標距離等因素有關，都是實時發(fā)生變化的。隨著當前我國國內(nèi)高速鐵路系統(tǒng)科學與工程技術的深入研究和連續(xù)不斷發(fā)展，目前國內(nèi)的高速移動閉塞控制技術及其應用在基礎理論、系統(tǒng)軟件設計等各個方面都已經(jīng)非常成熟，并大量地將其投入到實際的技術應用當中，在其車輛組織和鐵路運輸管理方面、高速列車和車輛調(diào)度控制系統(tǒng)的設計集成等各個方面都已經(jīng)基本達到了一種國際先進技術水平。不僅我們對于我國單列高速列車的旅客運營操作管理和運行優(yōu)化控制問題已經(jīng)有很多深入的理論研究，對于我國移動網(wǎng)絡封閉下的旅客高速列車運營操作和運行控制系統(tǒng)問題也已經(jīng)初步達到了較高的研究水平。(2)移動閉塞系統(tǒng)的特性1)閉塞制動分區(qū)系統(tǒng)是可以移動的，高速列車在該區(qū)間內(nèi)運行的每時各刻都應該具備一條屬于它們自己的制動曲線，即屬于列車根據(jù)自己的制動曲線有一個閉塞制動分區(qū)，這個閉塞制動分區(qū)的最小長度必須要求保證該高速列車在停止運行的時候不會停止到安全防護的距離外。2)閉塞式高速列車分區(qū)的初始時間間隔長度與國際高速列車運行高速列車初始的速度密切可分相關，初始的速度系數(shù)越高，要滿足該條件的分區(qū)的安全距離就越長，反過來也是一樣。3)移動式閉塞分區(qū)的安全距離長度還與一輛高速列車的最高載重量密切相關，如果其它運行條件都相同，那么，高速列車的承載的重量越大，則分區(qū)移動式閉塞分區(qū)的安全距離長度也就越長，反過來也是一樣。4)列車開始停車的時刻和列車將車完全停下來的時候均是移動，不會因為列車停車而停止，而且跟蹤的目標點是前方正在行駛的高速列車。3.4移動閉塞與準移動閉塞的區(qū)別以前我國采用的是固定式的閉塞制度，但是這種閉塞制式有比較大的缺點，列車控制系統(tǒng)不能定位到高速列車的位置，不能監(jiān)控列車的實時運行，這就導致高速列車停止行車的起始點和終止點老是位于某一閉塞區(qū)間的邊界，不能很好的保證列車之間的行駛安全，可能會導致列車碰撞事故的發(fā)生。因此，通過發(fā)展研究，要想使列車運行更加的安全，就一定要在兩列列車之間添加一個能保證列車安全的區(qū)段。這樣就可能使得每一列中的車間安全使用防護路段區(qū)間直線距離較大，會對該閉塞區(qū)間軌道線路的正常運轉和通過能力更高的指標產(chǎn)生一定的影響。準移動式的區(qū)間閉塞控制具有信息量大的特點，準移動閉塞的追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區(qū)的始端。而移動閉塞的追蹤目標點是前行列車的尾部，它是利用現(xiàn)代無線通信技術的新型閉塞方式，它以列車所發(fā)出的信號替代軌道上的固定信號，將位置、車速等資料傳給電腦，透過電腦運算，算出接下來的列車間距、速度等，回傳給車輛。4建模與算法分析4.1車站追蹤間隔模型當前后兩輛區(qū)間高速列車以非常不同時?？康倪\行方式同時繼續(xù)通過一個中間站時，那么這種運行情況跟一列后行的高速列車在閉塞區(qū)間內(nèi)追蹤前方的高速列車情況相似，追蹤點的間距也因此可按照不同區(qū)間高速列車跟蹤運行方法分類來確定進行綜合考慮。以下只是為了充分說明考慮到前后每列地鐵普通高速列車經(jīng)過中間站都會需要至少一列地鐵高速列車在一個中間站?？康那闆r。我們區(qū)間的通過能力的因素有很多，追蹤間隔是其一個比較重要的因素，而且我們的兩列車之間的追蹤間隔是有滿足條件的，就是需要達到城市軌道閉塞區(qū)間當列車在運行的時候要符合區(qū)間內(nèi)和列車在車站內(nèi)進行停車狀態(tài)的最小的標準。根據(jù)探索研究得出，只有當前方正在行駛的高速列車在減速進入車站停止行車的時候才會使前行列車與后方的列車之間的追蹤間隔變得最小。當前方的列車進入站臺，需要將列車停下來時，一定會產(chǎn)生減速制動這個過程，然后接著就是將高速列車停止于站臺，當高速列車準備離開站臺，就會有一個啟動加速的過程，每次高速列車在進行上面提到的停站作業(yè)時，都會經(jīng)歷這三個過程。所以本論文只針對準移動式的閉塞區(qū)間和移動式閉塞區(qū)間兩種不同情況建立模型，建立兩種類似但又不相同閉塞情況下的車站追蹤間隔的模型，并根據(jù)該模型仿真對比列車在移動閉塞和準移動閉塞兩種不同閉塞方式下的最小追蹤間隔時間，分析得出哪個系統(tǒng)能更好地提高高速列車的區(qū)間通過能力。4.2準移動閉塞下的車站追蹤間隔準移動閉塞REF_Ref27115\r\h[19]的最小定位長度單元(量化單位)為，在準移動閉塞中，列車之間的軌道間隔距離L表示為的整數(shù)倍。即:（4.1）（4.2）考慮最不利的情況，N的值取：（4.3）分為四個組成部分:（1）:先行列車出清車站并駛過安全防護區(qū)段；的計算又分兩種情況:當時，有：（4.4）即前行列車以速度a離開車站并駛過有:（4.5）b)當有:（4.6）即前行列車以加速度a運行達到，然后以速度勻速運行，共駛過距離，則是有：（4.7）（2）:后續(xù)高速列車以開始制動到停穩(wěn)的時間，其值為；（3）后續(xù)列車以勻速駛過的距離所消耗時間的值為；（4.8）(4)：后續(xù)高速列車的停站時間：準移動閉塞條件下的為：當時，當時，（4.9）4.3移動閉塞條件下的車站追蹤間隔在一個車輛高速移動和完全封閉道路條件下，前后兩個方向的高速列車之間的最小安全制動區(qū)間距離所指的也就是：如果前行一個方向的高速列車剛剛從一個車站完全駛出，且已經(jīng)高速地駛過了最大的安全制動區(qū)間防護段，然后在后面的高速列車則以閉塞區(qū)間可以接受所允許的最大速度繼續(xù)運行，并且其起點位于距該一個車站主要進入口區(qū)間的距離正好也就相當于其他后續(xù)高速列車可能需要高速行駛的區(qū)間距離再次就是如果我們加上了在高速列車制動速度響應短的一段時間內(nèi)，那么這些可能會導致后續(xù)高速列車所有可能需要以較高速度駛過REF_Ref26857\r\h[2]REF_Ref26857\r\hREF_Ref27011\r\h[21]REF_Ref27275\r\h[18]。其結構示意圖如下下圖4.1所示:圖4.1移動閉塞條件下車站追蹤間隔示意圖所以，可將高速列車的追蹤間隔時間分成四個組合，分別表示為:（1）:在前方的高速列車整列車全都離開了車站并且高速駕駛過一段安全保護的距離;（2）:后續(xù)高速列車以駕駛的一段時間間隔，包含高速列車駕駛員、高速列車裝置及設備進行響應的時間;（3）:后續(xù)高速列車以開始制動到停穩(wěn)的時間，其值為（4）:后續(xù)高速列車的站停時間;因此，移動式的閉塞為其中:為列車追蹤間隔時間;為列車司機、設備的反應時間;為最大速度;b為列車的制動減速度;為站臺停站時間;為列車離開站臺的一段距離;為列車的長度;a為列車的起動加速度;

有兩種情況:

1)當時，有:（4.10）也就是前面的那輛高速列車以a的速度慢慢啟動然后運行到最大速度并且以該速度駕駛通過離開站臺的一段距離，那么:（4.11）2)當有:（4.12），也就是前面的那輛高速列車以a的速度在閉塞區(qū)間運行，然后一直加速運行達到最大速度，然后以速度勻速運行，共駛過距離，則有：（4.13）于是，移動閉塞情況下的高速列車的跟蹤距離時間為：當時，當，（4.14）4.4仿真及結果分析4.4.1仿真計算假設：高速列車長度：=120m;=60m;a=1;b=0.9;=1s;=30s根據(jù)上式分別可以計算當為50m和80m兩個不同長度移動閉塞情況下及準移動閉塞運行情況下的。隨運動速度的變化而產(chǎn)生的情況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]，如圖4-2所示。并且也仿真得出了在準移動閉塞情況下當當為50m和80m兩個不同長度的車站跟蹤間隙時間的相差比列。如圖4.3所示。圖4.2移動閉塞和準移動閉塞下的高速列車車站追蹤間隔圖4-3車站追蹤間隔時間差4.4.2仿真結果分析

從上面這兩個圖我們可以得到結論:(1)移動閉塞下的與無關，只與有關，在=6km/h時取得最小值，這時=65.11s;(2)準移動閉塞下的與有關，在一定時，隨著的增大，追蹤間隔的時間也跟著增大，如表4.1、表4.2所示;表4.1=50m時，不同速度下兩種移動閉塞情況下的追蹤間隔移動閉塞下的準移動閉塞下的差值1571.0875.324.243289.9792.582.61表4.2=150m時，不同速度下兩種移動閉塞情況下的追蹤間隔移動閉塞下的準移動閉塞下的差值1571.0876.785.73289.9793.423.45(3)當增大，準移動閉塞和移動閉塞兩種不同閉塞情況下的追蹤間隔時間差也跟著增大了，越大，移動閉塞下追蹤間隔時間要短一些：(4)當一定，越大，兩閉塞條件下的追蹤間隔就越接近，如表4.3、表4.4所示。表4.3=34km/h時兩種移動閉塞情況下的追蹤間隔移動閉塞下的準移動閉塞下的差值5092.293.771.578092.295.353.15表4.3=45km/h時兩種移動閉塞情況下的追蹤間隔移動閉塞下的準移動閉塞下的差值50104.4105.81.480104.4107.22.85總結移動閉塞制式下后續(xù)列車的最大制動目標點可比準移動閉塞更靠近先行列車，從而大大降低了高速列車跟蹤先行高速列車之間的運行時分，縮短了高速列車跟蹤先行高速列車之間的運行時間，增加了高速旅客列車行車時間密度，提高了不同線路的旅客輸送承載能力，能減少高速列車旅客的漫長等待高速列車時間，縮小了未確定高速列車平臺的運行寬度與占用空間。因此，我們列車運行控制系統(tǒng)在選擇閉塞系統(tǒng)的時候應該要選擇移動閉塞的方式，它相比于準移動閉塞，有更大的優(yōu)點，更加適合我國的城市軌道交通的運營。6參考文獻[1]孫章,蒲琪.城市軌道交通概論[M].北京