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        CRH高速動車組列車進(jìn)站前的制動調(diào)速

        2014-09-17 06:28:30
        關(guān)鍵詞:進(jìn)站列車運(yùn)行動車組

        (天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,天津 300240)

        隨著我國鐵路“四縱四橫”快速客運(yùn)專線的逐步落成與成功運(yùn)營,CRH高速動車組列車以其安全、準(zhǔn)時、快速、舒適、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn),如梭箭般穿行于大江南北。高速動車組轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、列車動力分配、電傳動控制技術(shù)、牽引制動性能等的設(shè)計運(yùn)用了高新技術(shù),且具有各自的高科技含量。高速動車組列車運(yùn)行具有速度高、站停短、運(yùn)行緊的鮮明特點(diǎn),其列車操縱必須滿足絕對安全、高度平穩(wěn)、貼限高速、對標(biāo)停車的時代要求。

        一、高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速的關(guān)鍵問題

        高速動車組列車的操縱直接關(guān)系著鐵路的通過能力、運(yùn)輸能力,影響著鐵路的形象與經(jīng)濟(jì)效益。單就途中運(yùn)行環(huán)節(jié)而言,因進(jìn)站前線路、設(shè)施等限速條件,加之ATP控車模式等諸多因素,往往因進(jìn)站前的調(diào)速操作不當(dāng)影響了列車的安全、準(zhǔn)時、舒適,為此,進(jìn)站前的制動調(diào)速就成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

        按照“全面引進(jìn)技術(shù),聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn),打造中國品牌”的原則,建造的CRH高速動車組有CRH2、CRH3等車型,以及技術(shù)提升的CRH380AL、CRH380BL等車型。車組編組有8輛與16輛之分,動力配置也有4M4T、5M3T、8M8T、14M2T之分,且各型車的轉(zhuǎn)向架等結(jié)構(gòu)形式,牽引制動等主要性能均存有差異。

        高速動車組既承擔(dān)200km/h客運(yùn)專線、300km/h客運(yùn)專線的主要運(yùn)輸任務(wù),還需下線運(yùn)行于速度低于160km/h的既有線路,牽引區(qū)段200km、500km、1000km長度不等,且采用跨局輪乘,車型混用,交路并存的運(yùn)用方式。

        CTCS(Chinese Train Control System)為中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng),基于傳輸信息方式和閉塞技術(shù)的不同,劃分為5個等級,分別應(yīng)用于鐵路既有線路、200-250km/h客運(yùn)專線、300-350km/h客運(yùn)專線、高速新線或特殊線路。

        CTCS在高速動車組列車運(yùn)行區(qū)段存有級間轉(zhuǎn)換,并向下兼容。動車組在C2、C3區(qū)段按ATP車載設(shè)備行車,在C0區(qū)段行車及C2地面設(shè)備故障時,按LKJ方式行車。由于傳輸信息方式和閉塞技術(shù)存有差異,加之ATP控車模式與LKJ監(jiān)控模式的不同,均為列車的安全、準(zhǔn)時、舒適的操作要求帶來影響。

        二、高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速的攻關(guān)

        施行常用制動時,必須考慮列車的速度,線路情況,限速要求,停車目標(biāo)距離等條件,準(zhǔn)確掌握制動時機(jī)和制動級位,才能保證列車均勻減速。為此,必須緊抓關(guān)鍵,掌握高速動車組制動系統(tǒng)的原理、牽引制動特性、ATP車載設(shè)備的邏輯控制原理,歸納出切合實際的操作模式。

        1.制動機(jī)的使用

        高速動車組制動系統(tǒng)采用電氣指令、微機(jī)控制直通式電空制動。制動控制單元BCU根據(jù)制動指令及車重信號計算出所需的制動力,向電氣制動控制裝置發(fā)出制動信號,并對再生制動和空氣制動進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。其中,再生制動承擔(dān)制動功率的38%,其余由拖車和動車的盤形制動裝置承擔(dān)。系統(tǒng)當(dāng)檢測到所生產(chǎn)的再生制動力不足時,電-空聯(lián)合控制以空氣制動力進(jìn)行補(bǔ)充。

        耐雪制動是防止下雪而專門設(shè)置的空氣制動,可消除閘片和制動盤面之間的間隙,制動缸壓力設(shè)定在60±20kPa。

        制動過程中過分相時,再生制動自動切除,全部轉(zhuǎn)為空氣制動,瞬間的轉(zhuǎn)換會產(chǎn)生縱向沖動。如采用耐雪制動,可使過分相前再生制動的比率下降,再輔以制動手柄的操作,可以最大地緩解過分相引起的縱向沖動。

        因電分相基本上設(shè)置在站前閉塞分區(qū)內(nèi),設(shè)置地點(diǎn)距進(jìn)站約為300-400m。

        綜上分析,高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速可行的使用方法:一是緩解過分相法,一是制動過分相法。經(jīng)實際論證,制動過分相法可比緩解過分相法節(jié)省運(yùn)行時間15s。

        2.牽引制動性能的掌握

        根據(jù)牽引計算理論,EMU動車組的制動減速度按三個速度段,分別為:

        常用7檔: 0≤V≤70km/h β=0.747m/s2

        70

        118

        EMU動車組常用制動時間、距離如表所示:

        EMU動車組制動時間表(s)

        EMU動車組制動距離表(m)

        通過對EMU動車組的制動力與速度關(guān)系曲線、制動性能指標(biāo)、制動時間與制動距離技術(shù)參數(shù)的綜合分析,EMU動車組常用制動的計算,符合列車牽引計算規(guī)程,可利用經(jīng)驗公式,采用速度分段累加進(jìn)行計算,其計算公式為:

        (m)

        緊急制動空走時間tk=1.5s,常用制動空走時間tk=2s。

        根據(jù)EMU動車組的牽引制動特性、制動性能,結(jié)合列車運(yùn)行圖與運(yùn)行環(huán)境,總結(jié)出高速動車組的制動調(diào)速規(guī)律,形成切合實際的操作模式。

        3.ATP控車模式的掌握

        列車自動保護(hù)系統(tǒng)(Automatic Train Protection,簡稱:ATP),亦稱列車超速防護(hù)系統(tǒng)。

        地面控制中心通過電纜與軌道電路、信號機(jī)、應(yīng)答器等設(shè)備相連,完成列車位置檢測、形成速度信號及目的距離信號,并將此信號傳遞給列車。車載設(shè)備接收地面限速信息,經(jīng)信息處理后與實際速度比較,當(dāng)列車實際速度超過限速后,由制動裝置控制列車制動。

        指定限速點(diǎn)前減速的兩種制動模式曲線

        其常用制動速度模式曲線計算:在車輛常用最大額度減速度上考慮偏差的下線減速度,在考慮制動等效無功時間預(yù)先計算距離速度曲線,其曲線以表形式保存。

        其計算參數(shù)如式:

        S=V2/7.2β+V0tkt/3.6

        (m)

        常用制動:β=2.0km/h/s,坡度=0‰

        根據(jù)ATP控車模式與指令,結(jié)合環(huán)境因素影響,準(zhǔn)確把握列車速度、制動力控車模式的邏輯關(guān)系,掌握高速動車組列車的制動性能與規(guī)律,提升高速動車組列車的操作能力。

        三、高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速的實施

        操縱高速動車組列車必須樹立安全正點(diǎn),平穩(wěn)操縱的理念。根據(jù)列車運(yùn)行圖,按照ATP指令與控車模式,結(jié)合站場、線路特點(diǎn),采用“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的策略,優(yōu)化操作方法與操作過程,形成高速動車組列車安全、準(zhǔn)時、舒適的操作模式。

        1.定方案

        操縱高速動車組的司機(jī),出勤時必須及時獲得相關(guān)行車信息,根據(jù)調(diào)度命令掌握行車主動權(quán)。開車前進(jìn)行充分預(yù)想,針對天氣狀況、線路條件確定最佳操縱方案。“定方案”就是在此基礎(chǔ)之上,針對制動調(diào)速環(huán)節(jié),結(jié)合列車特點(diǎn),制定關(guān)鍵區(qū)段的具體操作方法。

        如:京津城際上行線4k540m-4k061m設(shè)有電分相,處于北京南站進(jìn)站前160km/h調(diào)80km/h的制動減速區(qū)內(nèi)。為此根據(jù)列車運(yùn)行圖,結(jié)合線路設(shè)施與ATP控車模式等條件,制定了采用連續(xù)調(diào)速的方法。既制動過分相前,采用耐雪制動進(jìn)入空氣制動模式,防止過分相制動轉(zhuǎn)換的沖動,保證列車的準(zhǔn)時運(yùn)行。

        2.抓環(huán)節(jié)

        一般情況下,也就是制動1級時,車輛制動過程中所發(fā)生的沖動基本上能被車鉤緩沖裝置所吸收。隨著制動級位的增高,列車的減速度增大,舒適性也會降低?!白キh(huán)節(jié)”就是根據(jù)列車運(yùn)行圖,結(jié)合牽引制動特性、運(yùn)行環(huán)境、ATP控車模式等因素,對高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速進(jìn)行制動時機(jī)、制動初速度、制動地點(diǎn)及制動級位各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控。

        如:京滬高鐵曲阜東站上行進(jìn)站信號機(jī)的坐標(biāo)是537km037m,538k200m處有一段長1000m,坡度20‰的下坡道。圖定站停列車運(yùn)行至548km處,速度300km/h時,使用制動3級施行調(diào)速;進(jìn)站前537k200m處,速度70km/h施行緩解,列車在平穩(wěn)減速之后安全進(jìn)站。

        定地點(diǎn)、定速度、定制動力的操作方法,使制動過程中的列車降速平穩(wěn)可控,提升了列車的舒適度,既避免了由于強(qiáng)制動級位產(chǎn)生滑行的幾率,又避免了下坡道造成的長速,也防止了ATP控制引起的不必要制動。

        3.細(xì)掌握

        正常情況下,高速動車組列車在ATP完全監(jiān)控模式FS下工作時,其控車模式:

        常用制動:NBP=(SSP or TSR)+5km/h (at CSM)

        緊急制動:EBP=NBP+5km/h (at CSM)

        預(yù)警速度:W= NBP-5km/h

        ATP產(chǎn)生的控車模式曲線與列車實際速度進(jìn)行比較,如果實際速度超過常用制動模式時,下達(dá)B7N強(qiáng)制動指令,以便沿著常用制動模式減速。輸出B7N指令后,如果速度潛入常用制動模式下時,則下達(dá)B4N中制動指令。下達(dá)B1N弱制動指令時,牽引指令強(qiáng)制被切斷。

        “細(xì)掌握”就是施行制動時,既要考慮ATP的指令與控車模式,還要注意掌握初制動時機(jī)、制動級間轉(zhuǎn)換時機(jī)及制動解除時機(jī)。

        如:京津城際下行天津站進(jìn)站的制動調(diào)速,在將列車速度由280km/h制動調(diào)至160km/h后,在指定地點(diǎn),時速為155km/h,逐級提置制動4級實施制動調(diào)速。時速90km/h到達(dá)預(yù)期地點(diǎn)后,結(jié)合降速變化與ATP的顯示,逐級降低制動級位直至保持制動1級,使列車以略低于80km/h的速度進(jìn)入限速地點(diǎn)。待列車趟過應(yīng)答器后,ATP此限速控車模式解除。然后,再按照ATP的指令,結(jié)合線路特點(diǎn),繼續(xù)保持制動1級,控制列車安全貼限進(jìn)站。

        綜上所述,“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的策略,在不違背動車組設(shè)計原理、牽引制動規(guī)律、ATP控制模式的基礎(chǔ)上,采用的定速度、定地點(diǎn)、定操作方式的制動調(diào)速操作模式,不僅保證了高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速的安全、準(zhǔn)時與舒適,也為攻克其他操縱環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題創(chuàng)造了條件。

        四、結(jié)語

        通過對CRH高速動車組列車進(jìn)站前制動調(diào)速的分析研究,掌握高速動車組的高新技術(shù)。在運(yùn)用中探索高速動車組列車的操縱方法,形成高速動車組列車安全、準(zhǔn)時、舒適的操縱模式,打造高速動車時代品牌,適應(yīng)鐵路客運(yùn)市場化、多元化經(jīng)營的變化,創(chuàng)造鐵路最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]錢立新.世界高速鐵路技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

        [4]孔祥安.TGV-法國高速鐵路[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,1997.

        [5]內(nèi)田清五.日本新干線列車制動系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

        [6]彭俊彬.動車組牽引與制動[M].北京:中國鐵道出版社,2007.

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