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        高校城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

        2018-05-14 13:12:29金麗麗
        科技風(fēng) 2018年10期
        關(guān)鍵詞:仿真系統(tǒng)

        金麗麗

        摘要:在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的研究中,真實(shí)移動(dòng)閉塞方式的列車追蹤系統(tǒng)由于造價(jià)高、安裝難度大、直觀性差等原因并不適合應(yīng)用在高職鐵路院校的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)中,同時(shí)一些復(fù)雜情況難以在實(shí)際中做到,所以移動(dòng)閉塞方式下城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn),無(wú)論從時(shí)間和經(jīng)濟(jì)方面,還是培養(yǎng)軌道交通行業(yè)人才的高校,還是軌道交通企業(yè)進(jìn)行員工培訓(xùn)都需要一套技術(shù)上先進(jìn),功能上與行業(yè)技術(shù)水平一致的列車追蹤與仿真教學(xué)系統(tǒng)。

        關(guān)鍵詞:移動(dòng)閉塞;列車追蹤;仿真系統(tǒng)

        列車追蹤技術(shù)是列車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要技術(shù)之一。移動(dòng)閉塞是目前利用效率最高的信號(hào)閉塞方式,與固定閉塞方式相比,移動(dòng)閉塞沒(méi)有固定劃分的閉塞分區(qū),它通過(guò)先進(jìn)的通信手段來(lái)提高列車的定位精度,實(shí)現(xiàn)車地間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。由于移動(dòng)閉塞系統(tǒng)能夠比固定閉塞、準(zhǔn)移動(dòng)閉塞更好地確定列車的位置和傳輸列車信息,所以移動(dòng)閉塞系統(tǒng)可以根據(jù)列車的動(dòng)態(tài)運(yùn)行確定更小的列車間隔,這符合繁忙的城市軌道交通的需求,代表著城市軌道交通信號(hào)技術(shù)的主要發(fā)展方向。列車追蹤定位在現(xiàn)代軌道交通控制信號(hào)系統(tǒng)中是非常重要的一項(xiàng)技術(shù),所以掌握列車追蹤的原理與以及相關(guān)設(shè)備的維護(hù)方法,是軌道交通控制專業(yè)人才培養(yǎng)的一個(gè)重要目標(biāo)。

        一、城市軌道交通應(yīng)用現(xiàn)狀

        隨著鐵道通信信號(hào)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)技術(shù)與控制技術(shù)的飛速發(fā)展,基于移動(dòng)閉塞方式的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠縮小列車的行車間隔,提高行車密度,車一地之間的信息交換采用感應(yīng)環(huán)線或者無(wú)線通信,不再依賴于傳統(tǒng)的軌道電路,列車位置由列車本身測(cè)定,列車與控制中心之間保持連續(xù)地雙向通信,提供列車安全間隔保證和超速防護(hù),使列車以最高的密度,運(yùn)行于同一線路。從以硬件為基礎(chǔ)的系統(tǒng),演變?yōu)橐攒浖A(chǔ)的系統(tǒng),是全球鐵路及軌道交通信號(hào)界公認(rèn)的最先進(jìn)的信號(hào)產(chǎn)品。

        列車追蹤從根本上制約著列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度。列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)要求列車能實(shí)時(shí)獲得當(dāng)前的實(shí)際速度和位置,才能保證列車的運(yùn)行安全和準(zhǔn)點(diǎn)率。作為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的一部分,測(cè)速測(cè)距的精度太低,不僅會(huì)使列車運(yùn)行不安全,而且會(huì)造成系統(tǒng)自動(dòng)生成的安全防護(hù)距離過(guò)大,從而影響運(yùn)輸效率。所以,列車追蹤在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中都處于非常重要的地位,所以列車追蹤原理與設(shè)備維護(hù)方法的掌握,是鐵路高職院校人才培養(yǎng)的一個(gè)重要目標(biāo)。但是在學(xué)校實(shí)訓(xùn)環(huán)境中采用真實(shí)計(jì)軸設(shè)備,存在以下幾個(gè)問(wèn)題:

        (1)真實(shí)移動(dòng)閉塞列車控制系統(tǒng)造價(jià)太高,從經(jīng)濟(jì)角度考慮不太現(xiàn)實(shí)。

        (2)在學(xué)校環(huán)境中,多采用將真實(shí)站場(chǎng)模擬至沙盤(pán)上的模式,線路與列車運(yùn)行狀況并不是真實(shí)的,所以安裝真實(shí)設(shè)備比較困難。

        (3)真實(shí)設(shè)備計(jì)算機(jī)處理過(guò)程為內(nèi)部運(yùn)算,運(yùn)算過(guò)程對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)不夠直觀。

        (4)在全國(guó)的范圍內(nèi),多數(shù)鐵路院校并沒(méi)有適合高職院校教學(xué)與實(shí)訓(xùn)的仿真設(shè)備。

        綜上所述,適合高職院校教學(xué)與實(shí)訓(xùn)的仿真設(shè)備的開(kāi)發(fā)與研制迫在眉睫。

        二、研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容

        通過(guò)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)移動(dòng)閉塞方式下城軌列車追蹤仿真系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)軌道交通控制領(lǐng)域中列車定位的功能。本仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用移動(dòng)閉塞的算法,根據(jù)前行列車的尾部和安全距離得到目標(biāo)計(jì)算點(diǎn), 然后反推列車的制動(dòng)曲線,后續(xù)列車在運(yùn)行的過(guò)程中以當(dāng)前工況為基礎(chǔ)判斷是否超過(guò)限速,以確定其操縱方式。實(shí)現(xiàn)與真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)工作情況的模擬對(duì)接。

        對(duì)軌道交通企業(yè)的已經(jīng)使用的列車控制系統(tǒng)進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一套城軌列車追蹤仿真系統(tǒng),使其完成在移動(dòng)閉塞區(qū)段理想的鐵路軌道區(qū)段的空閑檢查。

        根據(jù)線路、列車的數(shù)據(jù),以確定列車運(yùn)行過(guò)程中的受力情況。然后采用移動(dòng)閉塞方式的算法計(jì)算列車的限速曲線, 之后利用前推算法通過(guò)判斷列車是否超過(guò)限速以確定列車的工況,同時(shí)根據(jù)新確定的工況計(jì)算下一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的列車速度、時(shí)分和運(yùn)行距離等數(shù)據(jù),如果列車到達(dá)終點(diǎn)站則運(yùn)行結(jié)束,否則需要根據(jù)列車的位置再次計(jì)算,直到到達(dá)終點(diǎn)站為止。

        三、發(fā)展趨勢(shì)分析

        通過(guò)對(duì)列車追蹤的仿真,教學(xué)上可達(dá)到以下目標(biāo):

        (1)可以將列車追蹤的原理、相關(guān)設(shè)備的工作過(guò)程完整、直觀的體現(xiàn)出來(lái),讓學(xué)生透徹的掌握移動(dòng)閉塞的原理、列車追蹤的原理以及相關(guān)設(shè)備的維護(hù)方法。

        (2)仿真軟件可安裝在站場(chǎng)沙盤(pán)旁的計(jì)算機(jī),直觀展示原理性的內(nèi)容。

        (3)仿真系統(tǒng)可模擬故障,可以設(shè)計(jì)不同的故障培養(yǎng)學(xué)生對(duì)故障的分析、處理能力。

        (4)此套設(shè)備能較好的與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接軌,學(xué)生通過(guò)對(duì)此設(shè)備的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練后,可基本滿足現(xiàn)場(chǎng)工作的需要。

        (5)設(shè)備造價(jià)低廉,并具有較好的可復(fù)制性,不受外部條件限制,可在鐵路院校內(nèi)大范圍推廣。

        (6)為承接軌道交通企業(yè)的技術(shù)研究、員工培訓(xùn)提供平臺(tái)支持。

        四、結(jié)論

        (1)此套設(shè)備能較好的與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接軌,學(xué)生通過(guò)對(duì)此設(shè)備的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練后,可基本滿足現(xiàn)場(chǎng)工作的需要。

        (2)設(shè)備造價(jià)低廉,并具有較好的可復(fù)制性,不受外部條件限制,可在鐵路院校內(nèi)大范圍推廣。

        (3)該系統(tǒng)可以為高校、鐵路員工等進(jìn)行城市軌道交通列車安全間隔及通過(guò)能力等方面的學(xué)習(xí)和研究提供便利條件和平臺(tái)支持.

        參考文獻(xiàn):

        [1]王晶.城市軌道交通列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)建模與仿真實(shí)現(xiàn).

        [2]鄭曉龍,寧濱.移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的有關(guān)分析.

        [3]李本剛.CBTC移動(dòng)閉塞和準(zhǔn)移動(dòng)閉塞列車運(yùn)行安全間隔時(shí)間的計(jì)算.鐵路通信信號(hào)工程技術(shù),2008(6).

        [4]劉海東,毛保華,何天健,丁勇,王璇.不同閉塞方式下城軌列車追蹤運(yùn)行過(guò)程及其仿真系統(tǒng)的研究.鐵道學(xué)報(bào),2005(2).

        [5]紀(jì)開(kāi)權(quán).基于蘇州軌道交通一號(hào)線移動(dòng)閉塞系統(tǒng)的分析.科技信息,2011(1).

        項(xiàng)目:2017年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目:移動(dòng)閉塞方式下城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) (項(xiàng)目編號(hào):2017KY1247)

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