李紫時(shí)

(通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070)

1 概述

地鐵列車運(yùn)營(yíng)中，根據(jù)運(yùn)營(yíng)壓力的大小會(huì)設(shè)置不同的運(yùn)行等級(jí)（如L1、L2、L3、L4 等級(jí)……，可分別對(duì)應(yīng)最高運(yùn)行效率的100%，95%，90%，85%……等行車），實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，當(dāng)運(yùn)營(yíng)壓力緊張時(shí)一般會(huì)選用最高的L1 等級(jí)運(yùn)營(yíng)，即按最快運(yùn)營(yíng)速度跑圖，當(dāng)運(yùn)營(yíng)壓力不太大，同時(shí)兼顧節(jié)能舒適性等需求，可采用低運(yùn)行等級(jí)行車。此外，列車運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)運(yùn)營(yíng)時(shí)刻與運(yùn)行圖時(shí)刻表有偏差時(shí)，也需要通過(guò)ATS 來(lái)修改ATO 區(qū)間運(yùn)行等級(jí)和站停時(shí)間。通過(guò)ATS 與ATO系統(tǒng)的配合來(lái)達(dá)到恢復(fù)運(yùn)營(yíng)秩序的目地。

2 ATS運(yùn)營(yíng)調(diào)整實(shí)現(xiàn)

地鐵列車按照運(yùn)行計(jì)劃調(diào)整運(yùn)行時(shí)間。列車的運(yùn)行時(shí)間應(yīng)與運(yùn)行圖中定義的列車運(yùn)行時(shí)間一致，以此時(shí)間作為列車正常運(yùn)營(yíng)的依據(jù)。

當(dāng)列車停站時(shí)，A TS 自動(dòng)判斷列車的早晚點(diǎn)狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算給出合理的發(fā)車時(shí)間和到下一站的區(qū)間運(yùn)行等級(jí)（或運(yùn)行時(shí)間），通過(guò)每個(gè)站臺(tái)的列車發(fā)車計(jì)時(shí)器傳達(dá)給列車司機(jī)停站時(shí)間，并把區(qū)間運(yùn)行等級(jí)發(fā)送給ATO。

A TS 子系統(tǒng)使用運(yùn)行圖中的停站時(shí)間決定計(jì)劃列車的發(fā)車時(shí)刻。當(dāng)列車到達(dá)站臺(tái)軌道時(shí)，就開(kāi)始計(jì)算其停站時(shí)間根據(jù)車的提前或延遲的具體情況，此停站時(shí)間可延長(zhǎng)或縮短。若列車有延遲，A TS 通過(guò)減少停站時(shí)間來(lái)彌補(bǔ)延遲時(shí)間；若列車提前了，則停站時(shí)間延長(zhǎng)一段時(shí)間。

ATS 子系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行圖中設(shè)定的站間運(yùn)行時(shí)間決定列車到達(dá)下一站的時(shí)刻。根據(jù)列車的提前或延遲具體情況，這個(gè)站的發(fā)車時(shí)間和下一個(gè)站的到達(dá)時(shí)間就計(jì)算出來(lái)，在列車停在站臺(tái)期間將相應(yīng)的站間運(yùn)行等級(jí)控制命令發(fā)送至A TO 系統(tǒng)，從而控制列車的區(qū)間運(yùn)行速度。

列車發(fā)車時(shí)，A TS 通過(guò)改變站間運(yùn)行等級(jí)來(lái)減小或增加站間運(yùn)行時(shí)間。如果不能通過(guò)一次調(diào)整達(dá)到目標(biāo)，可以在下一站重新再次調(diào)整。如圖1 所示，06102（010）車在出現(xiàn)晚點(diǎn)后，通過(guò)多個(gè)站的區(qū)間連續(xù)調(diào)整來(lái)達(dá)到與運(yùn)行計(jì)劃一致的目標(biāo)。

圖1 運(yùn)營(yíng)等級(jí)調(diào)整示意圖Fig.1 Schematic diagram of operation level adjustment

3 ATO運(yùn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)

A TO 子系統(tǒng)接收來(lái)自ATS 系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)分調(diào)整指令，即運(yùn)行等級(jí)指令。ATO 根據(jù)接收到的運(yùn)行等級(jí)指令，結(jié)合A TP 的限速曲線信息、目標(biāo)距離及目標(biāo)速度信息，實(shí)時(shí)計(jì)算控車命令速度曲線。ATO 子系統(tǒng)根據(jù)A TS 調(diào)整運(yùn)行等級(jí)指令控制列車調(diào)整速度，以滿足運(yùn)行時(shí)分要求。

ATO 子系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行線路軌道的固定限速和常用的參考制動(dòng)減速度，計(jì)算出每一個(gè)限速區(qū)間的列車允許運(yùn)行的最大速度?？剀囘^(guò)程中，ATO 結(jié)合允許速度、列車的當(dāng)前速度、參考的列車常用加速度和減速度、運(yùn)行速度等級(jí)計(jì)算列車到達(dá)下一個(gè)目標(biāo)站臺(tái)入口的最快運(yùn)行曲線。

考慮到控車的舒適性及平穩(wěn)性，不同等級(jí)下通過(guò)調(diào)整列車達(dá)到的最高運(yùn)行速度來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)間的調(diào)整，車輛在啟動(dòng)與停車階段控車策略保持不變，這樣的控制調(diào)整使得A TO 控制下的列車速度更加平均，乘客感覺(jué)更加平緩和舒適。

如圖2 所示，ATO 子系統(tǒng)在100%運(yùn)行等級(jí)下的控車曲線與90%運(yùn)行等級(jí)下的控車曲線，A TO主要通過(guò)改變巡航階段上最高速度（湖藍(lán)色曲線為ATO 的目標(biāo)控車曲線）的控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行等級(jí)下的控車調(diào)整。

在控車過(guò)程中，A TO 會(huì)實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行速度曲線，調(diào)整因車輛性能、控車延時(shí)等造成的運(yùn)行時(shí)分誤差，使列車按要求的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行。

4 各等級(jí)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算

通過(guò)調(diào)整頂棚巡航速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行等級(jí)調(diào)整，則會(huì)導(dǎo)致區(qū)間距離較短時(shí)，車輛多數(shù)時(shí)間處于加減速過(guò)程中，不同運(yùn)行等級(jí)下時(shí)間趨于一致。在大長(zhǎng)區(qū)間運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的時(shí)間偏差，不同運(yùn)行等級(jí)下兩者運(yùn)營(yíng)時(shí)間差值接近運(yùn)行等級(jí)設(shè)定值，區(qū)間越長(zhǎng)與設(shè)定值越貼近。區(qū)間越短時(shí)，調(diào)整運(yùn)行等級(jí)的作用越不明顯。

據(jù)此特點(diǎn)，根據(jù)各站間100%等級(jí)下的運(yùn)行時(shí)間可以推算出不同等級(jí)下的運(yùn)行時(shí)間如下。

其中，TLi是運(yùn)行等級(jí)為L(zhǎng)i 時(shí)的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間。

圖2 運(yùn)行曲線調(diào)整示意圖Fig.2 Schematic diagram of operation curve adjustment

T 是100%運(yùn)行等級(jí)下的區(qū)間運(yùn)行時(shí)間。

tmin是100%運(yùn)行等級(jí)下區(qū)間無(wú)惰行過(guò)程的最長(zhǎng)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間。

tmax是各等級(jí)運(yùn)行時(shí)間與100%運(yùn)行等級(jí)比接近理論值的最小時(shí)間。

Li 是運(yùn)行等級(jí)i 對(duì)應(yīng)的百分比效率。

在100%等級(jí)下，當(dāng)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間小于tmin時(shí)，各等級(jí)下運(yùn)行時(shí)間相同，在100%等級(jí)下，當(dāng)區(qū)間運(yùn)行時(shí)間大于tmax時(shí)，各等級(jí)下運(yùn)行時(shí)間等于。

運(yùn)用此公式驗(yàn)證長(zhǎng)春北湖測(cè)試數(shù)據(jù)如表1 所示。

考慮到列車反映延時(shí)誤差，區(qū)間坡度弧度等影響因素，理論推算結(jié)果與實(shí)際跑圖得出的列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)間差值在可以接受范圍內(nèi)。

運(yùn)用此公式為指導(dǎo)推算出的L2 運(yùn)行等級(jí)下區(qū)間運(yùn)行時(shí)分表，跑出的實(shí)際運(yùn)行如圖3 所示。

圖3 L2運(yùn)行等級(jí)下的實(shí)際運(yùn)行圖Fig.3 Actual operation diagram under operation level 2

表1 兩種運(yùn)行等級(jí)下的運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)Tab.1 Run time statistics under two operational levels

從運(yùn)行區(qū)線可以看出站間運(yùn)行基本符合列車的實(shí)際特性，滿足運(yùn)營(yíng)對(duì)相應(yīng)等級(jí)下行車組織的時(shí)間要求。

5 總結(jié)

本文闡述了地鐵列車運(yùn)營(yíng)調(diào)整的實(shí)現(xiàn)方式，并提出不同運(yùn)營(yíng)等級(jí)下區(qū)間運(yùn)行時(shí)間的運(yùn)算公式。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的跑圖測(cè)試運(yùn)行時(shí)刻基本滿足要求。