编组站调机自动化车列性能测算算法研究

按照当前调机控车走行存在的ATO模式(自动停车模式)、ATP模式(安全停车模式)给出确保安全停车的前提下,车列达到最佳制动的条件。通过算法研究,给出以下两类问题的解算方案:根据已知列车制动能力(换算制动率)和制动距离计算车列当前运行速度(ATO模式);根据已知列车制动能力(换算制动率)和必须保证的车列安全停车的制动距离,解算平道或下坡道允许的紧急制动限速(ATP模式)。并给出缺少部分输入条件时保证计算数据安全、可用的解决方案。     

我国铁道列车紧急制动距离限值核定原则的探讨

列车紧急制动距离限值涉及列车制动限速、信号机布置、速度监控模式等相关重大技术问题,并受粘着条件、非粘制动介入程度以及制动减速度等条件限制。基于列车动能与列车制动力功(含阻力功)相等的条件,建立了普遍的铁道列车紧急制动距离限值的核定原则及计算模式,分析与选择了回转质量系数、制动粘着系数、粘着系数利用程度、列车单位基本阻力、非粘制动比例系数、安全距离、制动空走时间以及制动减速度等相关参数。描述并阐明:我国制动粘着系数公式(湿轨)可扩展应用于更高速度范围;粘着系数利用程度因制动装备技术水平而异;非粘制动比例系数可达20%～40%;旅客列车的紧急制动平均减速度宜控制在0 08g～0 1g以内,最大不宜超过0 12g,货物列车的紧急制动平均减速度可按旅客列车的60%～70%考虑。推荐的核定原则与计算模式适用于所有轮轨系列车。     

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.     

城轨交通设置安全线浅析

安全线只是对受控列车在制动过程中发生偏差、使停车点前移而可能造成列车冲突进行防护,所以其防护距离和作用是有一定限度的,对失控列车并不具备防护功能,不起避难线的作用.但也不能因此而否定安全线在城市轨道交通中的作用.     

高速列车风阻制动风翼板气动性能影响研究

当速度大于300 km/h的高速列车紧急制动时,风阻制动是一种行之有效的辅助制动措施.基于三维定常不可压的黏性流场N-S和k-ε双方程模型,采用计算流体动力学方法对带制动风翼板的高速列车气动性能做初步分析,分别从列车所受气动阻力、垂向力、横向力、流场气动干扰效应、气动噪声等方面对首排制动风翼板在不同纵向位置、不同迎风角度和不同组风翼板纵向布置的选择做了详细计算说明.初步研究表明:①当头车车顶安装单排制动风翼板的高速列车在行驶速度为350 km/h的过程中采取紧急制动时,列车所受的空气制动阻力比未安装风翼板时增大约45％,所受垂向升力增大约70％;②采用风阻制动时制动风翼板迎风面所受最大压力和平均压力随着速度增大从远环境压力值呈抛物线形式增加,所受最小压力从远环境压力值呈倒抛物线形式减小;③在首排风翼板安装位置距离头车司机室前端流线型尾端连接处2m范围内,列车空气阻力随着距离的增大而降低,所受垂向升力基本保持不变,风翼板前后形成的正负压区范围逐渐变小减弱;④首排制动风翼板迎风角在45°～90°内逐渐扩大时,列车所受空气阻力基本保持不变,垂向升力呈先增大后缓降的趋势,气动干扰效应和风翼板迎风面的高压区域逐步减弱;⑤在列车头车车顶最大等间距布置多组制动风翼板时,随着风翼板布置组数的增多,列车承受的空气阻力缓慢增加,垂向升力基本保持不变,制动风翼板间气动干扰效应逐渐增强,风翼板迎风面受压呈现出第1组的受压最大,后续各组压力峰值基本保持一致,略有波动.     

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。     

高铁车站出站信号机与停车标设置方案探讨

研究目的:为解决高铁部分车型的16节长编组和重联动车组在司机按照ATP行车曲线控车进站停车时,由于信号机、应答器和站台停车标设置距离不理想,导致尾部车厢不能完全停进站台,尾部车门无法上下旅客的问题,本文将列车出发的追踪时间间隔和列车运行控制系统行车的距离作为研究对象,进行数学建模并经过详细的计算,提出高铁车站出站信号机-停车标最小及合理距离设置方案。研究结论:(1)高速铁路车站的信号平面设计与站场、轨道、车辆等专业密切相关;(2)列车停车标至出站信号机间的距离为满足出发列车出发及列车追踪时间间隔的关键因素之一;(3)车站到发线有效长650 m,450 m站台,出站信号机距停车标距离为65 m;(4)车站到发线有效长大于650 m,出站信号机距停车标合理距离宜为80 m;(5)本研究成果可为高铁车站信号平面图设计提供借鉴或参考。     

横风对列车通过曲线限制速度影响的数值研究

在简化列车外形的情况下,针对列车在不同风速下的气动力进行计算.为计算气动力,将三维雷诺平均N-S方程(RANS)结合k-ε湍流模型,用有限体积法将控制方程离散求解.用SIMPLE法耦合压力-速度场.在得出气动力的基础上,使用本文推导的横风作用下列车通过曲线轨道的限制速度公式,分析了气动升力、气动阻力对限制速度的影响.模拟计算结果显示,增大列车运行速度或横风速度都会增大列车的气动升力和气动阻力,并使之呈非线性增大的趋势.列车在高速、大横风情况下运行,以上2种非线性风险的影响使行车的安全性受到严重的威胁.升力的作用一般使列车通过曲线轨道的限制速度降低,而阻力对限制速度的影响主要取决于风向.     

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...     

高速铁路进站超6‰安全线设置必要性探讨

安全线是铁路的重要安全设备,是保障铁路运输安全的重要措施之一。高速铁路速度目标值达250~350 km/h,线路纵坡达20‰及以上,进站信号机前制动距离内超过6‰坡度的情况较多,按《高速铁路设计规范(试行)》(TB 10621-2009)要求,在接车线末端需设置安全线。文中对此进行了较为详细的分析、探讨,提出该安全线设置必要性不足,从列车运行控制模式、站场设计及列车运行舒适度等方面考虑,建议取消。     

动车组制动安全性研究

动车组制动的安全性是列车安全运行的根本保障。为此需要列车有足够的制动能力来保证列车在规定的制动距离内安全停车。制动系统在安全性上具有高度冗余性,即使制动系统出现故障,也能保证列车安全停车,或在可控状态下安全运行。动车组制动系统具有良好的故障诊断功能,使制动系统始终处于受控状态,可以及时查找故障并分析故障成因。     

探究列控系统对动车组制动系统故障后的安全防护作用

介绍了我国CRH系列动车组制动系统的结构、特点,并按照动车组制动系统故障后是否可以继续安全行车的分类原则,将制动系统故障归纳为4类,之后对涉及到运行安全的第Ⅲ、Ⅳ类故障进行制动距离计算,得出的结论:只要动车组的剩余制动力小于列控系统车载设备计算采用的理论制动力,即使列控系统处于完全监控模式,也不能保证动车组列车不冒进停车信号,而且列车速度较低时,冒进信号的几率较大,速度较高时,冒进信号的距离较大;另外,当制动力下降到一定程度后,列车在侧向进站的过程中还有可能超过道岔规定限速,存在侧翻的危险隐患.针对这些安全隐患,提出了CRH系列动车组可只考虑最多2辆车的制动系统发生故障的合理运营条件,并设计出将列控系统车载设备计算采用的理论制动力使用系数值调整到1-2/M(M表示动车组车辆总数)的解决方案,最后通过理论计算,分析了该方案对运输能力的影响程度.     

货物列车紧急制动距离延长对通过能力的影响

120 km/h货物列车紧急制动距离从1400 m延长到1600 m,相应的常用制动距离也要延长,这涉及信号机布置、列车操纵、车轮踏面损伤、对通过能力影响等许多方面,是一个十分重要的技术问题。本文首先检算了120 km/h货物列车不同条件下的紧急制动距离和常用制动距离,根据制动距离确定闭塞分区长度,根据闭塞分区长度采用牵引计算的方法确定追踪列车间隔时间,从而判定紧急制动距离延长对追踪间隔时间的影响。同时,还采用牵引计算的方式确定紧急制动距离延长前后的列车停车附加时分,计算停车附加时分延长对通过能力的影响程度。认为120 km/h货物列车紧急制动距离放宽到1600 m后,闭塞分区计算长度要增加70 m,这对新线信号机布置有重要影响,既有线不满足要求的,需要限速,或者改造。同时还造成货物列车90 km/h初速时紧急制动距离超过800 m,新车和既有货车的制动率不一致,当新旧车混编时会加剧列车纵向冲动。因此建议对《铁路技术管理规程》这一条款的修订应慎重。     

到发线有效长度及信号系统适用性分析

对我国普速铁路、高速铁路、时速200 km客货共线铁路、城际铁路和动车段(所)的到发线或存车线有效长度,从标准规范和信号系统适应性两个角度进行分析。对于机车牵引列车运行线路,结合LKJ停车安全距离的计算,对相关标准规范做出补充建议。对于动车组列车运行线路,结合列控系统停车安全距离和列车过走防护距离的计算,对相关标准规范进行分析,并给出必要的优化设计建议。对于动车段(所),结合出入段(所)方式和是否设置调车应答器组,确定不同情况下的存车线有效长度。     

多跨简支梁桥上Ⅲ型板式无砟轨道制动力传递规律研究

为探究列车制动荷载作用下轨道、桥梁结构纵向受力特性及其影响因素,基于有限元法和梁-板-轨相互作用原理,建立多跨简支梁桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,对列车制动荷载作用下结构纵向受力特性、传递规律及其影响因素进行分析。结果表明:以全桥列车制动加载作为计算轨道及桥梁结构制动受力与变形时的最不利工况是偏安全的,并应以有载侧计算数据进行检算;桥上扣件需依据轨道板快速相对位移试算结果进行比选, WJ-8型小阻力扣件可适用于多跨简支梁桥且有较大安全冗余;桥上采用小阻力扣件或墩顶纵向刚度较小时均会使得列车制动荷载作用下的轨道板快速相对位移较大,不利于扣件的长期服役;轨道和桥梁结构制动检算过程中建议将桥跨数简化为10～15跨;需保证土工布隔离层的滑动性能,且应将其摩擦系数应控制在合理范围内。     

动车组制动系统故障对行车安全影响的分析

以CRH2为例,介绍我国CRH系列动车组制动系统的结构特点、工作模式,对动车组制动系统中的各子系统(如制动控制系统、风源、基础制动系统、电制动系统等)自身的安全保障措施进行了详细剖析,并以此为基础,按照动车组制动系统故障后是否可以继续安全行车的分类原则将制动系统故障归纳为四类,之后对涉及到运行安全的第Ⅲ、Ⅳ类故障进行制动距离计算,得出的结论是:只要动车组的制动力下降幅度≥1/8,列控系统即使处于完全监控模式,也不能保证动车组列车不冒进停车信号;而且列车速度较低时,冒进信号的几率较大,速度较高时,冒进信号的距离较大;另外,当制动力下降到一定程度后,列车在侧向进站的过程中还有可能超过道岔规定限速,存在侧翻的危险隐患。因此,动车组制动系统故障后仅用人工限速的措施并不能保证行车安全,必须采取更加有效的安全防护对策。     

城市轨道交通进站制动算法研究

城市轨道交通列车制动问题解算的核心是制动距离的计算.在常用算法的基础上提出一种采用运行距离与进站制动点并进的求解方法.这种求解方法不需要反复试凑就可获得进站制动点,能更快速、准确地确定进站制动点及制动距离,且可使计算速度大幅度提高.     

再生制动能量回馈系统的能量回馈效率影响因素分析

详细分析了城市轨道交通项目在选取再生能量回馈系统时需要考虑的因素。能量回馈系统的安装间隔直接影响再生制动能量利用率的高低,列车制动时与能量回馈系统的距离也影响能量回馈效率,能量回馈系统安装点与轨道的距离也会影响能量回馈效率。