城市軌道交通列車駕駛仿真器研究

隨著城市交通壓力不斷增大,人們的交通需求無(wú)法得到充分滿足,城市軌道交通隨之發(fā)展起來(lái)本文在建立單質(zhì)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上,進(jìn)行列車牽引計(jì)算分析,對(duì)城市軌道交通列車運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行仿真研究,希望能夠?yàn)槌鞘熊壍澜煌熊囘\(yùn)營(yíng)提供參考。

隨著城市交通壓力不斷增大,人們的交通需求無(wú)法得到充分滿足,城市軌道交通隨之發(fā)展起來(lái)本文在建立單質(zhì)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上,進(jìn)行列車牽引計(jì)算分析,對(duì)城市軌道交通列車運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行仿真研究,希望能夠?yàn)槌鞘熊壍澜煌熊囘\(yùn)營(yíng)提供參考.

隨著城市交通壓力不斷增大,人們的交通需求無(wú)法得到充分滿足,城市軌道交通隨之發(fā)展起來(lái)本文在建立單質(zhì)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上,進(jìn)行列車牽引計(jì)算分析,對(duì)城市軌道交通列車運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行仿真研究,希望能夠?yàn)槌鞘熊壍澜煌熊囘\(yùn)營(yíng)提供參考。

介紹列車自動(dòng)運(yùn)行仿真系統(tǒng)(satm)中數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊、列車自動(dòng)監(jiān)控核心部件、列車運(yùn)行仿真和列車調(diào)度終端系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，給出該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。

介紹列車自動(dòng)運(yùn)行仿真系統(tǒng)(satm)中數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊、列車自動(dòng)監(jiān)控核心部件、列車運(yùn)行仿真和列車調(diào)度終端系統(tǒng)的功能特點(diǎn),給出該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架。

城市軌道交通系統(tǒng)具有列車運(yùn)行間隔小、站間距離短、車站線路布置比較簡(jiǎn)單等特點(diǎn),一旦列車發(fā)生運(yùn)行延誤,其傳播的速度快、影響范圍大。本文在分析城市軌道交通列車運(yùn)行延誤發(fā)生的隨機(jī)性特征的基礎(chǔ)上,指出城市軌道交通列車運(yùn)行延誤具有直接性、快速性和雙向性的特點(diǎn)以及基于這些特點(diǎn)的列車運(yùn)行延誤傳播的兩種表現(xiàn)形式,然后運(yùn)用系統(tǒng)仿真的理論與方法,建立了基于列車運(yùn)行圖的城市軌道交通列車運(yùn)行延誤的仿真模型,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的列車運(yùn)行延誤統(tǒng)計(jì)指標(biāo)和仿真分析方案,以某城市軌道交通線路為背景進(jìn)行仿真分析。通過(guò)仿真分析發(fā)現(xiàn),列車運(yùn)行延誤及其傳播主要與能力利用率、緩沖時(shí)間、備車數(shù)量以及輔助線數(shù)量等因素有關(guān),并且這些參數(shù)之間應(yīng)該保持一定的合理匹配關(guān)系。

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的應(yīng)用,有效地提高了城市軌道交通的運(yùn)行效率.由于缺乏相關(guān)的技術(shù)參數(shù),應(yīng)用傳統(tǒng)牽引計(jì)算理論方法的列車運(yùn)行控制仿真系統(tǒng),若未充分考慮系統(tǒng)控車的特性,在工程應(yīng)用中控制的精度將無(wú)法保證.本文著重考慮信號(hào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的限制條件,將列車的加減速性能和速度控制策略作為主要研究對(duì)象,構(gòu)建基于能量守恒原理和信號(hào)控制條件的列車速度控制仿真模型.在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)仿真模型,實(shí)現(xiàn)所需要的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和仿真流程,并開(kāi)發(fā)形成軟件系統(tǒng).在實(shí)際運(yùn)行線路案例研究中,與采用通用列車運(yùn)行仿真系統(tǒng)獲得的結(jié)果比較,驗(yàn)證本文所建仿真模型的精度和工程適用性.

分析了列車開(kāi)行方案的特點(diǎn)和要素,運(yùn)用多質(zhì)點(diǎn)模型設(shè)計(jì)了多列車追蹤運(yùn)行計(jì)算模型,討論了多方案運(yùn)行仿真中遇到的多種問(wèn)題及其解決方案,如單交路情況、多交路情況、交路間的協(xié)調(diào)控制、不同方案間的平滑過(guò)渡等。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了仿真系統(tǒng)的總體流程,并通過(guò)算例驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性。

atc(automatictraincontrol)系統(tǒng)為列車自動(dòng)控制系統(tǒng),包括ats(auto-matictrainsupervision,列車自動(dòng)監(jiān)控)、atp(automatictrainprotection,列車自動(dòng)防護(hù))和ato(automatictrainoperation,列車自動(dòng)駕駛)三個(gè)子系統(tǒng),廣泛應(yīng)用于城市軌道交通中。本文在介紹ato系統(tǒng)的工作環(huán)境、南京地鐵設(shè)備組成和控制方式的基礎(chǔ)上,分析ato系統(tǒng)仿真平臺(tái)的功能和結(jié)構(gòu),以便于系統(tǒng)技術(shù)的推廣,便于教學(xué)、研究。

通過(guò)對(duì)城市軌道交通列車停站時(shí)間大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集,分析了城市軌道交通列車停站時(shí)間的構(gòu)成及各組成環(huán)節(jié)的用時(shí)。詳細(xì)論述了各組成環(huán)節(jié)的用時(shí)及機(jī)理。根據(jù)乘客上下車用時(shí)的統(tǒng)計(jì)與影響因素分析,推薦了其取值范圍?？偨Y(jié)出城市軌道交通列車停站時(shí)間計(jì)算式,并應(yīng)用案例對(duì)某站列車的停站時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。得到的計(jì)算式不僅便于地鐵工程設(shè)計(jì)和計(jì)算,也便于運(yùn)營(yíng)人員合理安排列車停站時(shí)間。

通過(guò)以列車編組、最小時(shí)間間隔、列車上座率等為約束條件,建立以旅客出行成本最小和企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本最小的非線性雙目標(biāo)整數(shù)規(guī)劃模型,引入平均運(yùn)距對(duì)乘客出行時(shí)間進(jìn)行求解.通過(guò)對(duì)大連市快軌3號(hào)線主線開(kāi)行方案的確定,來(lái)驗(yàn)證模型的合理性.計(jì)算結(jié)果表明,本模型得到的開(kāi)行方案滿足約束條件,符合旅客與企業(yè)雙方的利益要求.

列車牽引計(jì)算是整個(gè)城市軌道交通的重要組成部分。利用計(jì)算機(jī)對(duì)列車的牽引計(jì)算進(jìn)行模擬研究,可以較好地實(shí)現(xiàn)在整個(gè)列車運(yùn)行過(guò)程中牽引過(guò)程的模擬。

針對(duì)城市軌道交通列車能耗問(wèn)題,提出了一種基于剩余平均速度比較法的能耗計(jì)算方法,建立了列車能耗模型,并對(duì)該模型在gunplot環(huán)境中進(jìn)行了仿真,表明剩余平均速度比較法在列車區(qū)間運(yùn)行中能很好地節(jié)省能耗,為列車的能耗優(yōu)化提供了依據(jù)。

鑒于國(guó)內(nèi)軌道交通列車編號(hào)規(guī)則不統(tǒng)一,本文通過(guò)分析總結(jié)國(guó)內(nèi)各大城市軌道交通和大鐵路的列車編號(hào)規(guī)則,提出軌道交通列車編號(hào)統(tǒng)一的具體方案。

地鐵列車在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)偏離計(jì)劃運(yùn)行圖的情況,為使列車盡量正點(diǎn)運(yùn)行,提升列車的正點(diǎn)率及乘客滿意度,需對(duì)偏離運(yùn)行圖的列車進(jìn)行調(diào)整。改變列車的運(yùn)行等級(jí)是列車調(diào)整的一種重要手段。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行等級(jí)的研究,改進(jìn)了列車運(yùn)行等級(jí)劃分,將列車運(yùn)行等級(jí)劃分為p1—p8共8個(gè)等級(jí),每個(gè)運(yùn)行等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)行的速度上限,包括列車允許的最大行駛速度、最大牽引加速度及制動(dòng)減速度。并基于鄭州地鐵1號(hào)線的部分線路進(jìn)行牽引仿真計(jì)算,驗(yàn)證該運(yùn)行等級(jí)劃分的合理性。仿真結(jié)果表明,運(yùn)行等級(jí)的劃分合理,通過(guò)改變列車的運(yùn)行等級(jí),能夠在很大程度上改善列車偏離的情況。

主要對(duì)列車在區(qū)間運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行科學(xué)劃分,相應(yīng)地由信號(hào)系統(tǒng)生成不同的運(yùn)行等級(jí)。通過(guò)單車測(cè)試、載客測(cè)試等方式,測(cè)算和分析不同運(yùn)行等級(jí)與牽引能耗的關(guān)系。在滿足正線運(yùn)營(yíng)周期及單邊運(yùn)行時(shí)間的基礎(chǔ)上,分析運(yùn)行等級(jí)節(jié)能的成效,研究運(yùn)行圖編制的科學(xué)性和節(jié)能性。

針對(duì)城市軌道交通中常出現(xiàn)客流分布不均的潮汐現(xiàn)象,以乘客在途成本和企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本最小化為目標(biāo),構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型。運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu),用線性加權(quán)法對(duì)該優(yōu)化模型進(jìn)行求解,并提出在某條路線上不同列車編組運(yùn)行結(jié)果評(píng)價(jià)函數(shù)及仿真方法。以深圳地鐵四號(hào)線為例驗(yàn)證了該優(yōu)化模型的有效性。

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化快速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大,對(duì)運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量要求越來(lái)越高。而列車駕駛模式的建立及轉(zhuǎn)換操作與運(yùn)營(yíng)效率和運(yùn)營(yíng)水平直接相關(guān)。通過(guò)對(duì)上海軌道交通既有14條運(yùn)營(yíng)線路信號(hào)系統(tǒng)列車駕駛模式的調(diào)研,對(duì)信號(hào)系統(tǒng)列車駕駛模式的建立及轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換設(shè)備設(shè)置以及相關(guān)信息顯示等方面進(jìn)行分析研究,并提出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化建議,為今后規(guī)范和統(tǒng)一城市軌道交通列車駕駛模式及轉(zhuǎn)換要求提供參考。

城市軌道交通運(yùn)行中對(duì)于列車進(jìn)行精確定位是比較重要的一個(gè)方面,這種城市軌道列車的有效定位也就需要采取較為理想可靠的技術(shù)手段進(jìn)行有效布置,促使其能夠?qū)崿F(xiàn)較為實(shí)時(shí)、精確的處理,保障運(yùn)行安全性和可靠性.本文就重點(diǎn)圍繞著城市軌道交通列車定位技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述.

應(yīng)用領(lǐng)域:信號(hào)產(chǎn)生以及偵測(cè)和分析挑戰(zhàn):隨著技術(shù)的進(jìn)步,城市軌道交通系統(tǒng)的地面-列車之間通信開(kāi)始采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞?但是目前對(duì)車-地之間的無(wú)線通信設(shè)備尚缺乏理想的測(cè)試手段。應(yīng)用方案:本方案用來(lái)模擬車-地之間無(wú)線通信的衰落信道,不同無(wú)線設(shè)備通過(guò)信道仿真器進(jìn)行收發(fā),通過(guò)測(cè)試無(wú)線設(shè)備的evm、數(shù)據(jù)通信的吞吐量和丟包率來(lái)測(cè)試比較無(wú)線設(shè)備的性能。使用的產(chǎn)品:使用r&s的信道仿真器,信道仿真器由頻譜分析儀fsq和矢量信號(hào)發(fā)生器smu200a組成。

城市軌道交通電動(dòng)列車駕駛項(xiàng)目正線運(yùn)行及操作

城市軌道交通列車測(cè)速系統(tǒng)通常采用多傳感器融合方式實(shí)現(xiàn)。綜合分析了各種速度采集設(shè)備的原理、功能、性能及接口,對(duì)比了主流測(cè)速系統(tǒng)的配置方案、安裝布置及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。不同測(cè)速算法的設(shè)計(jì)思路不同:車輛參數(shù)法是在車輛防滑控制研究的基礎(chǔ)上,提煉出信號(hào)系統(tǒng)判定車輪打滑的經(jīng)驗(yàn)參數(shù);實(shí)時(shí)檢測(cè)法則是基于信號(hào)系統(tǒng)自身的速度采集設(shè)備判定車輪打滑,更加準(zhǔn)確、貼近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況。