基于制动距离表的高速铁路ATP常用制动曲线研究

常用制动曲线作为自动防护系统(ATP)的重要组成部分,对于保证列车运行安全和提高运输效率具有重要意义。首先根据受力分析和动力学公式,通过基于时间步长的逆推方法建立常用制动曲线理论计算模型。但实际应用中,受计算能力限制,车载系统在计算ATP常用制动曲线时,需要对繁琐的理论计算模型进行简化。据此,基于制动距离表从目标停车点进行查表迭代计算,从而建立基于制动距离表的ATP常用制动曲线计算模型。以郑州—武汉高铁线路许昌东站为例,应用Matlab平台对本文模型和理论计算模型进行求解。案例结果表明,本文模型比理论计算模型的计算时分减少77. 98%,安全余量波动稳定在8%左右,通过能力损失较小,在保证较小的安全余量波动的同时,兼顾运输效率和运行安全,有较好实用性。     

基于CBTC的车载ATP安全制动曲线计算模型研究

车载ATP系统是保证列车运行安全的系统,其中的关键技术之一是安全制动曲线计算模型。根据IEEE 1474.1TM标准的规定[1],车载ATP安全制动曲线由GEBR制动曲线和ATP紧急制动触发曲线组成。GEBR制动曲线是根据GEBR计算得出的,而ATP紧急制动触发曲线则是根据GEBR制动曲线计算出来的。针对该问题,本文分析了各种影响列车制动距离的因素和GEBR制动曲线与ATP紧急制动触发曲线的关系,建立了CBTC车载ATP安全制动曲线的计算模型。仿真证明,本文提出的计算模型满足IEEE 1474.1TM基于CBTC的车载ATP安全制动模型的要求。     

城市轨道交通国产ATP车载设备超速防护功能的仿真实现

在城市轨道交通列车自动控制系统（ATC）中，列车自动防护（ATP）系统担负着列车运行间隔控制，进路控制，超速防护的重要作用，是列车运行自动控制的基础，其中，ATP车载设备是ATP系统中保证行车安全的关键设备。它根据地面信息和机车信息生成列车速度控制曲线，并与列车实际速度进行比较，监督列车运行，实现超速防护，零速检测，无意识移动防护，制动确认和车门防护等功能。本文在介绍ATP系统仿真的基础上，重点阐述了ATP车载设备列车速度控制模式曲线的仿真计算方法，并以北京地铁一号线的线路参数为例，对ATP车载设备的速度控制模式曲线进行了仿真，实现了车载ATP的超速防护功能，目前，整个ATP仿真系统已正式投入运行，取得了预期的效果。     

高速铁路列车制动曲线速度分段方法

针对使用欧标法计算列车制动曲线时速度分段个数多带来的负面影响,提出1种减速度曲率分段与等间隔分段相结合的速度分段方法。采用3点求曲率方法,计算所有基本速度分段点的减速度曲率,将其突变点作为分段点,得到基于减速度曲率的速度分段;然后在高速阶段跨度较大的速度分段内,再进行等间隔速度分段,得到最终的速度分段。以CRH 380AL高速动车组为例,基于该型动车组的车辆制动参数,按本文方法分别进行2等份和3等份等间隔速度分段并计算制动曲线,与采用基本速度分段计算得到的制动曲线对比制动距离偏差绝对值。结果表明:本文方法能够以较少的速度分段计算得到较高精确度的列车制动曲线,且在列车制动曲线计算结果的精确度和计算效率之间取得良好平衡,在保证列车运行安全的同时,不会降低列车运行效率。     

高速铁路列车制动曲线计算精确度与效率分析

在高速铁路列车控制系统中,车载设备依据行车许可、线路数据和列车制动参数计算目标距离连续速度控制模式曲线,对列车位置和速度进行实时监控,保证列车安全、高效运行.在不同速度下,高速铁路列车具有不同的制动能力.在现有的高速列车控制系统中,对速度进行有限数量分段,分段内采用固定减速度,以较少速度分段计算速度监控曲线.如何对列车...     

基于车长的CBTC车载ATP安全制动曲线模型的研究

安全制动曲线计算模型是CBTC(基于通信的列车控制)车载ATP(列车自动防护)的关键技术。影响该模型计算精度的因素有许多,其中列车长度是最基本也是不能忽略的因素之一。在分析了GEBR(最小紧急制动率)制动曲线与ATP紧急制动触发曲线关系的基础上,考虑了列车长度在附加阻力计算中的影响,将列车模型构造为由多个质点构成的质点链,建立了基于车长的CBTC车载ATP安全制动曲线计算模型。采用B型6节编组列车运行环境对该模型进行仿真。仿真结果表明,多质点列车计算模型比单质点计算模型更符合车载ATP安全制动模型的要求。     

车载列车自动保护系统安全防护距离计算模型

安全防护距离的计算模型是车载ATP(列车自动保护)的关键技术之一.影响车载ATP安全防护距离的因素包括列车位置不确定因素、ATP设备反应时间、列车制动性能等.分析了这些因素与安全防护距离之间的关系,建立了移动闭塞系统和准移动闭塞系统的ATP安全防护距离的计算模型.仿真结果表明,计算模型与实际工程数据存在较小的误差,模型...     

考虑制动性能差异的重载列车模式化操纵方法

重载列车在长大下坡道循环制动时,空气制动的性能差异较大、列车纵向冲动较大,偶发断钩事故,给机车乘务员操作造成极大困难。以LKJ2000机车运行监控装置记录的朔黄铁路数据和相关线路条件为基础,建立重载列车牵引计算模型,对不同制动性能的列车提出相应的优化操作方案。采用理论分析与现场运用需求相结合的研究方法,分析重载列车长大下坡线路操作规程,并基于重载列车空气制动线路的试验数据模型,以50 kPa减压量下的空气制动性能为基准,计算不同制动速度下的空气制动等效效率;以具体案例为对象,分析不同操作方案对列车运行速度曲线变化的影响规律,并在此基础上,以列车安全运行、避免停缓为目标,根据制动时的速度变化判断空气制动效率,对列车操作控制策略进行优化。经过大量仿真计算和数据分析,提出“北大牛—原平南”区间不同空气制动操作方案的判断条件,并制定相应的优化操作示意图,为重载列车安全高效地运行提供理论支撑。     

速度250 km/h中国标准动车组常用制动减速度曲线设计

动车组制动系统减速度是依据运营线路情况(黏着)和车辆追踪间隔时间要求,确定的列车顶层技术指标。制动控制系统减速度曲线设计,必须满足减速度顶层指标确保制动距离安全,还需统筹考虑黏着利用降低滑行风险、最优化电制动利用;兼顾司机操作及乘客的舒适度、基础制动磨耗的经济性,使列车安全舒适,制动系统经济效益最大化。以速度250km/h中国标准动车组常用制动减速度曲线设计为例,介绍动车组制动系统常用制动减速度曲线设计方法及关键点。     

城市轨道交通线路限速与列车自动防护顶篷速度匹配性设计探讨

上海城市轨道交通1~10号线的设计速度为80km/h,但在运营时部分线路列车实际最高运行速度达不到此设计值。这主要是因为车辆、限界、线路、结构、信号等专业之间未能进行充分的匹配,各自都留有安全余量,使得ATP(列车自动防护)顶篷速度设置过于保守,ATO(列车自动运行)速度无法达到线路设计速度,降低了线路的运行效率。基于线路ATO速度能达到80km/h的设计目标,提出了3个等级的线路限速值以及与ATP顶篷速度匹配的设计思路,在确保仍能实现信号安全防护的前提下,通过提高ATP顶篷速度,来实现设计速度目标。     

ATP安全制动模型在地铁列车三维仿真中的应用

基于MSTS开源平台,建立了郑州地铁1号线的列车运行三维仿真系统,将ATP安全制动模型应用于三维仿真中。本文介绍了三维仿真系统的结构和功能;选取了IEEE1474.1标准规定的ATP安全制动模型;对ATP安全制动曲线的算法进行了研究。以三维仿真系统中的线路数据为例,对速度控制模式曲线进行了仿真验证,实现了列车的ATP超速防护功能。列车运行控制原理与三维仿真系统深入结合的仿真研究,提高了三维仿真的真实性,为轨道交通控制系统的仿真研究和测试提供了参考。     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

列控车载设备的控车核心算法

针对高速列车运行超速安全防护,提出列控车载设备的控车核心算法,总体架构包括动车组制动参数导入、线路数据输入、安全距离预留、模式曲线生成和速度监控处理。算法功能模块划分为制动参数处理、线路数据处理、模式曲线处理和速度监控处理4个模块,其中控车曲线计算公式为列控车载设备控车核心算法关键,分别给出紧急制动曲线、常用制动曲线、紧急制动触发曲线和常用制动触发曲线的计算公式。在真实设备实验室内进行不同线路坡度和线路速度条件下的动车组制动实验,测得列控车载设备模式曲线制动距离,并将其与仿真算法软件计算的距离进行对比验证。结果表明:列控车载设备控车核心算法仿真结果与真实列控车载设备实时监测结果误差率不大于0.08%。将控车核心算法应用于新建铁路客运专线闭塞分区的符合性验证可知,该算法简化了仿真数据配置,减少了测试工作量,有利于缩短检算周期,并能及时反馈闭塞分区符合性检算结果,具有理论和实用价值。     

基于列车制动性能的车载控制曲线动态调整技术研究

目前高铁列控车载设备在控车时主要考虑车辆在最不利工况下的制动性能,而不能根据车辆制动性能动态调整控车策略。本文研究在现有车载设备控制曲线制动模型的基础上,增加制动力切除信息,来动态调整控制曲线,以使控制曲线仍不超过列车真实制动性能,保障行车安全,并有效提升车载设备的运行效率。     

基于CPTA实现报文数据与车载系统契约关系的研究

线路数据是驱动列控系统安全运行的基础。目前,有关列控数据安全的研究多集中于验证数据自身的完整性与合理性,却很少关注数据与其宿主系统间的契约关系,这可能会忽视由于数据没有满足宿主系统需求而产生的安全隐患。针对此问题,分析车载ATP在计算动态监控曲线过程中对报文语法、语义和时效性三方面的需求,并将其形式化为PVS公理,作为列车状态迁移条件来构建报文-车载CPTA契约模型,借助PVS定理证明工具证明该契约模型的正确性。实验结果表明,基于报文-车载的契约模型能够实现高效且可靠的报文验证,从而减少由于报文数据失效而引发的列车异常制动或降速的次数。     

基于车辆制动延时的列车自动防护系统防护距离优化

简要阐述了城市轨道交通ATP(列车自动防护)系统防护距离计算原理,计算分析了车辆制动延迟时间参数优化前后的列车ATP系统最小防护距离.经对实际项目计算,当车辆制动延时减少30％时,列车的ATP系统最小防护距离缩短24.7％,单条停车线长度实际可减少6 m.研究结果表明:通过缩短车辆制动延时,可有效减少列车的ATP系统最...     

基于Stateflow的城际铁路列控系统车载控制子系统建模与分析

根据城际铁路列控系统中离散逻辑跳转和连续时间行为交织的特征,采用Matlab软件中的Simulink和Stateflow结合的方式实现车载控制子系统混成行为的建模与仿真,分析不同速度下列车超过紧急制动触发速度后产生的紧急制动距离以及列车实际运行曲线。结果表明:建立的紧急制动触发模型所产生的制动距离满足动车组厂家给出的要求,并且具有一定的安全余量;该建模方法直观高效,易于理解,模型能够很好的描述系统特性。仿真结果也可为车载控制子系统的设计和实现提供一定的支持。     

列车制动减速度控制问题的探讨

针对高速列车或城市轨道交通列车高精度停车距离的要求,依靠ATP或司机根据前方停车距离不断修正制动指令来实施停车制动这一方法大多情况下是有效的,但是对于弯道和坡道等特殊情况下的制动,这一方法难以满足要求.为了更好地在各种路况下精确停车,本文首先对目前各列车制动控制模式进行比较,并分析各自不足,提出减速度控制方法;分析减速度控制采用车体减速度的必要性,并分析建立了直线下坡道以及下坡道和弯道同时存在情况下减速度计算模型,运用Matlab软件对模型进行了计算.计算结果表明:制动减速度可以用列车绝对纵向减速度近似代替.这一结果为减速度控制中减速度的获取提供了理论依据.最后对减速度控制作了展望.     

城市轨道交通特定安全防护距离下的极限进站方案研究

针对城市轨道交通信号控制系统线路终端安全防护距离较短的情况,提出通过车载ATO(列车自动运行)实时计算并调整列车进站时的制动率来控制列车高效进站的一种技术方案,并对该方案进行了仿真分析。结果表明,该方案可以缩短线路终端的安全防护距离,降低建设成本;同时在线路安全防护距离一定的情况下,可提高列车的进站效率。     

高铁车载ATP制动控车模式曲线计算方法的研究

我国高铁车载ATP制动控车模式曲线计算方法基本可以分为两种:一种是根据国际铁路联盟(UIC)制定的UIC544-1标准进行研究开发的计算方法;另一种是日立公司研发的计算方法。针对这两种计算方法的优缺点,研究并提出了自己的计算方法。该计算的制动控车模式曲线更合理、更安全、更高效。它不仅可以用于高铁的车载上,也可以用于其他线路(包括城轨)的车载上,是一种应用广泛的计算方法。