齊向春，李博，楊曉

（中國鐵道科學研究院 運輸及經濟研究所，北京 100081）

高速鐵路運行試驗列車追蹤間隔測試體系研究

齊向春，李博，楊曉

（中國鐵道科學研究院 運輸及經濟研究所，北京 100081）

高速鐵路列車追蹤間隔測試是在聯調聯試及運行試驗階段，驗證新建高速鐵路是否滿足線路通過能力設計的一個重要測試項目。借鑒以往追蹤測試實踐經驗，剖析追蹤測試場景設計的影響因素，分析采用TAX箱通訊卡和高精度GPS進行運行數據采集的有效性。從列車出發(fā)追蹤間隔卡控、列車運行速度控制、列車區(qū)間追蹤間隔調控、測試項點分析等方面，研究列車追蹤間隔測試過程控制。在此基礎上，研究二分查找與信號影響時間補償相結合的測試分析方法，提出一套完整的高速鐵路運行試驗列車追蹤間隔測試體系，為列車追蹤測試提供參考和依據。

高速鐵路；列車追蹤間隔；間隔測試；二分查找；信號影響時間補償

1 概述

列車追蹤間隔時間是列車運行圖編制的重要參數之一，也是體現高速鐵路能夠實現高頻率、高密度運行的關鍵指標。《高速鐵路設計規(guī)范條文說明》規(guī)定，列車通通、發(fā)發(fā)、到到追蹤間隔均取3 min，一般在新線初步設計的運輸組織通過能力部分也標明“動車組最小追蹤間隔按3 min設計”。

在線路設計時，設計院以滿足列車追蹤間隔為前提，一般采用仿真方法進行信號布局設計。在高速鐵路運行試驗階段，以實車測試的方式通過采集前、后行追蹤列車的運行時間、速度、里程數據進行對比分析，加以驗證。與仿真模擬環(huán)境相比，各環(huán)節(jié)上無法做到無縫銜接，具有不確定性，特別是兩組動車組追蹤運行時，司機的操控習慣不同，也為測試結果的分析和判斷增加了難度。因此為提高列車追蹤間隔測試效率，有必要對追蹤測試體系進行系統(tǒng)研究。

2 測試場景設計

為滿足運行圖編制和日常運營要求，列車追蹤間隔測試的動車組一般采用鐵路局配屬的、在該線運營的主型車；車站進路排列以自動觸發(fā)模式為主。為了提升追蹤測試效率，選取對追蹤間隔影響較大的車站和區(qū)段進行場景設計。具體到發(fā)線安排如下：

（1）出發(fā)追蹤間隔，前行出發(fā)列車選取離正線最遠的到發(fā)線停留，后行追蹤列車選取離正線臨近的到發(fā)線停留。此場景前行列車在咽喉所經道岔數量較多，咽喉區(qū)占用時間長，且道岔轉換數量多，進路排列和信號開放時間長。

（2）到達追蹤間隔，前、后行到達列車均選取離正線最遠的到發(fā)線停留，前后行列車共同走行，徑路最長，且前行列車在咽喉所經過道岔數量較多，咽喉區(qū)占用時間長。

（3）區(qū)間追蹤間隔，一般選取有長大下坡道的區(qū)段進行測試。

3 數據采集

列車追蹤間隔測試主要通過對比前、后行追蹤列車在關鍵點的時間進行判定，但為了保證追蹤測試的有效性，還需連續(xù)記錄列車運行速度和里程，所以數據采集設備需要具有能夠實時采集列車運行時間、速度和里程數據的功能。同時，由于采用鐵路局配屬的動車組充當試驗列車，不具備加裝速度傳感器等需破壞車體的設備條件，所以數據采集設備需滿足便于攜帶和安裝、自動采集數據、帶電量能夠滿足18 h的測試需求?；诖颂攸c，開發(fā)適用于200～250 km/h動車組的TAX箱通訊卡和300～350 km/h動車組的高精度GPS兩種數據采集設備，實現了列車運行時間、速度、里程的實時采集（見圖1）。此外，為了提高追蹤過程中列車間隔的調整效率，研發(fā)了列車運行關鍵數據采集系統(tǒng)APP（見圖2）。

4 列車追蹤間隔測試過程控制

圖1 運行試驗數據采集系統(tǒng)界面

圖2 列車運行關鍵數據采集系統(tǒng)APP界面

列車追蹤間隔測試過程控制是在列車出發(fā)、區(qū)間運行、到達3個階段對列車追蹤間隔進行全程控制，通過列車出發(fā)追蹤間隔卡控、列車運行速度控制、列車區(qū)間追蹤間隔調控，以及測試項點分析，完成列車追蹤間隔測試過程組織（見圖3）。

4.1 列車出發(fā)追蹤間隔卡控

列車出發(fā)追蹤間隔按3 min卡控，若始發(fā)站不具備3 min連發(fā)條件時，后行列車接收出站信號后立即發(fā)車，為達到3 min追蹤間隔的試驗目的，需在區(qū)間進行列車運行速度調整。

4.2 列車運行速度控制

試驗指揮人指示司機按以下要求控制列車運行速度：

（1）列車提速、降速、區(qū)間運行中均按ATP限速曲線貼線運行，如咽喉限速80 km/h時，列車按不低于77 km/h運行；

（2）列車在運行途中或減速進站過程中，越過限速區(qū)段、分相后，應立即提速，恢復貼線運行；

（3）司機在制動過程中，需觸摸制動。

4.3 列車區(qū)間追蹤間隔調控

前、后行列車試驗指揮人通過GSM-R手持臺實時溝通，保證列車追蹤運行的安全間隔。當追蹤間隔大于3 min時，通過調控兩車運行速度恢復3 min追蹤間隔。例如對于速度300 km/h線路，動車組在區(qū)間按3 min追蹤時，理論間隔距離為15 km（后車信號為綠4碼）。當間隔距離大于15 km時，試驗指揮人控制前車降速，同時實時掌握后行列車機車信號以及兩車間隔距離；當后行列車機車信號在綠5、綠4間交替變換或兩車間距為15 km時，通知前車立即提速，恢復最高速度正常運行。

4.4 測試項點分析

（1）出發(fā)追蹤間隔時間。分析前車發(fā)車至車站具備為后車辦理出站信號條件、車站具備為后車辦理出站信號條件至后車出站信號開放、后車出站信號開放至后車發(fā)車3段時間，以及列車在道岔限速區(qū)段的運行速度。若存在優(yōu)化因素并具有可行性，則安排補測。

（2）到達追蹤間隔時間。分析車站具備為后車辦理進站信號條件至后車進站信號開放時間，前、后行列車是否做到觸摸制動，以及降速與過岔過程中是否貼線運行。若存在優(yōu)化因素并具有可行性，則安排補測。

圖3 列車追蹤間隔測試過程組織

5 列車追蹤間隔測試分析方法

列車追蹤間隔測試的實質是尋找前后行兩列車最小間隔時間的臨界狀態(tài)，可采用二分查找與信號影響時間補償相結合的方法，對列車追蹤間隔進行測試。

5.1 二分查找測試法

采用二分查找測試法進行列車追蹤間隔測試的步驟如下：

（2）在理論計算的基礎上，確定列車追蹤間隔的初始測試區(qū)間。

（6）循環(huán)以上步驟，得到列車追蹤間隔。

5.2 信號影響時間補償分析法

在實測中，采用二分查找測試法逐步逼近列車追蹤間隔，效率較低。為提高測試效率、降低試驗成本，通過二分查找安排緊追蹤試驗，在此基礎上進行信號影響時間補償分析，較快得到列車追蹤間隔。

以某高速鐵路A站到達追蹤間隔實測過程為例，研究信號影響時間補償分析法（見圖4）。

圖4 某高速鐵路A站列車到達追蹤運行曲線

由圖4看出，前行列車運行至減速點位置K2處正常降速；后行列車運行至臨界點位置K1處受進站信號未及時開放影響而提前降速，待到達K3處接收到進站信號后，憑車載信號進站停車，后行列車從位置K1到位置K3經過的時間為其受信號未及時開放影響的時間，表示為Δt后。假設后行列車提前Δt后運行至臨界點位置K1處，則其保持與前行列車相同的運行曲線進站停車，這種情況下前后行兩列車在位置K1處的通過間隔時間與在A站的到達間隔時間近似相等。

到達A站的列車追蹤間隔按下式計算：

二分查找與信號影響時間補償相結合的方法，已在多條高速鐵路運行試驗中得到應用，較好地提高了測試效率，降低了試驗成本。

6 結束語

以提高列車追蹤間隔測試效率、提升測試數據采集和分析的準確性為目標，在剖析列車追蹤間隔影響因素的基礎上，從測試場景設計、運行數據采集、追蹤過程控制、測試分析方法等角度，提出高速鐵路列車追蹤間隔測試體系，為高速鐵路追蹤間隔測試提供參考和依據。

責任編輯 李鳳玲

Study on the Headway Test System for Operation Test of High Speed Railway

QI Xiangchun，LI Bo，YANG Xiao
（Transportation & Economics Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

The headway test for high speed train is an important test item to verify whether the newly-built high speed railway meets the design requirement of track carrying capacity in the phases of integration test and commissioning as well as trial operation. This paper analyzes the validity of the data collection via TAX box communication card and high precision GPS by referring to the previous test experience and discussing the inf uencing factors of scenario design for headway test. The paper studies the headway test process control from the aspects of headway control for train departure, control of train operation speed, headway regulation related with sections, and test item analysis, etc. Based on what is mentioned above, this paper analyzes the test analysis method combining binary search and signal influence time compensation and proposes a complete headway test system for the operation test of high speed railway, providing references and evidence for headway test.

high speed railway；headway；headway test；binary search；signal inf uence time compensation

U292

A

1001-683X（2017）02-0007-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.02.007

2017-01-16

齊向春（1974—），男，高級工程師，碩士。E-mail：qxc@rails.cn