城市轨道交通多列车运行模拟系统研究
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计
CBTC系统是一种基于通信技术的列控系统，主要用于监控和控制列车的运行。
它通过与列车之间和列车与基站之间的通信，实现对列车位置、速度、状态等信息的实时监测和
控制。
CBTC系统的性能和可靠性对保证城市轨道交通的安全和效率至关重要。
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室的主要目标是通过模拟真实的列车运行和障碍物情况，对CBTC系统进行全面的测试和优化。
实验室应具备以下核心功能：
1. 列车模拟器：实验室应设置列车模拟器，能够模拟不同类型、不同速度的列车运行，包括加速、减速、停车等操作。
列车模拟器能够生成真实的列车数据，模拟列车与基
站之间的通信。
2. 基站模拟器：实验室还应设置基站模拟器，能够模拟CBTC系统与列车之间的通信。
基站模拟器能够模拟信号发送和接收过程，测试CBTC系统对信号的接收和解析能力。
3. 网络模拟器：为了模拟真实的网络环境，实验室应设置网络模拟器，能够模拟不
同速度、延迟、丢包率等网络条件。
网络模拟器能够测试CBTC系统在不同网络环境下的性能和可靠性。
4. 数据采集与分析：实验室还应设置数据采集与分析系统，能够实时采集和记录CBTC系统的性能数据。
通过对这些数据的分析，可以评估CBTC系统的性能，并发现潜在
的问题和改进措施。
5. 视频监控系统：为了全面监控CBTC系统的测试过程，实验室应设置视频监控系统，能够实时监测列车运行和CBTC系统的运行情况。
视频监控系统还可以用于记录测试过程和分析结果。
城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程建设研究
城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程建设研究随着城市化进程的加速和经济的快速发展，城市轨道交通在我国的发展进入了高速发展阶段。
在这种情况下，城市轨道交通列车驾驶员的需求也日益增加，而列车驾驶员的培训也成为了一个亟待解决的问题。
传统的培训方式已经无法满足培训需求，开发城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程成为一种有效的解决方案。
本研究旨在探讨城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程的建设，并提出相关的实训课程建设方案，以期为城市轨道交通列车驾驶员的培训提供参考和借鉴。
本研究将从以下几个方面展开：近年来，城市轨道交通事故频发，其中很大一部分是由于列车驾驶员驾驶技术不过关、操作失误等原因造成的。
加强列车驾驶员的培训显得尤为重要。
而城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程能够很好地弥补传统培训方式的不足，提高列车驾驶员的车辆操作技能和应急处置能力，确保城市轨道交通的运行安全。
城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程还能够降低培训成本和风险。
传统的列车驾驶员培训方式需要实际的列车、轨道等设备，而这些设备的使用和维护成本很高，同时对培训人员的安全也存在一定的隐患。
而模拟器可以很好地模拟各种复杂的轨道交通场景，让学员在虚拟环境中进行练习，减少了培训成本和风险。
城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程建设具有重要的现实意义和价值。
城市轨道交通列车模拟驾驶实训课程主要包括列车驾驶技术、应急处置技能、制动系统操作、信号灯、防护设备等一系列内容。
列车驾驶技术是列车驾驶员必备的基本技能，包括启动、制动、加减速、转向等；应急处置技能是指列车驾驶员在突发情况下的处理能力，如紧急制动、故障排除等；制动系统操作是指列车驾驶员对列车制动系统的熟练操作；信号灯和防护设备则是列车驾驶员必须熟悉的安全知识。
在课程的具体内容设计上，应引入虚拟仿真技术和现代教学手段，采用实时3D仿真系统，将真实的列车驾驶场景还原到虚拟环境中，让学员在虚拟环境中进行练习。
还应该引入虚拟现实技术，使学员能够在虚拟环境中感受真实的列车驾驶场景，增强学习的趣味性和实用性。
城市轨道交通车站模拟系统的实现
行 城 市 轨 道 交通各 系统 的 实 际操 作 培 训 ，还 响城 市轨道 交通 社会效 益 的发挥
车站 的安 全机 制 。
系 统
城 市 轨 道 交 通 运
可 以利 用 系统 的联 动性 进 行 综 合 演 练 ，建 立 营商十 分重 视对运 营 管理 人 员掌 握城 市轨 道交 通车
，
～ ……
一 … 一
、
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安 全 、畅 通 、
蓑
警 系统 、 ｃ Ｔ ｃ Ｖ视 频 监 控 系 统 、 Ｐｓ乘 客 信 息 Ｉ
为 了使 城 市 轨 道 交 通 保 持 快 速
系统 和 Ｐ 广 播 系统 ６ 子 系统 ，不 但 可 以进 舒适 的特性 Ａ 个
各 项 设 备 的 管 理 尤 为 重 要 ，将 直 接 影
统 间联 动 功 能 的 模 拟 等 功 能 。 室 、 气 瓶 室 、照 明配 电室 、低 压 配 电 室等 设 备 室 ，
２ １ 总 体 结 构 ． 整 个 系 统 包 括 ＢＡＳ环 境 与 设 备 监 控 系 统 、
以 及 通 风 空 调 系 统 的 风 系 统 设 备 区 和 水 系 统 设 备 区 ；公 共 区有 信 息 指 示 牌 、地 图 、路 标 、 闸道 出 入
图 １ 城市轨道交通 车 模拟 系统模块结构 图 坫
通 过 小 风 机 、继 电器 、行 程 电机 等 小 型 电 气设 备 和 为 整 个 模 型 的主 体 。 整 个 系统 模 拟 了实 际 地 下 车 站
Ｌ Ｄ状 态 灯 实现 所 有 设 备 模 型 的 实 时 监 控 运 行 状 态 的 空 间结 构 布 局 ，包括 隧 道 、设 备 房 区 、站 厅 站 台 Ｅ 模 拟 ，采 集 各 个 监 控 信 号 ，实 现 就 地 实 时 控 制 模 公 共 区 、风 井 风 亭 等 。隧 道 为 圆形 隧 道 结 构 ，内 部 拟 ，并 采 用 以 太 网通 信 端 口连 接 至 综 合监 控 仿 真 软 布 置 了接 触 网模 型 ；设 备 房 区主 要 分 布 在 公共 区 两 件 ，实 现 车 站 内设 备 模 型 的 远 程 实 时 监 控 ，以 及 系 端 ，分 布 着 车 站 控 制 室 、综 合 监 控 室 、 环 控 监 控
城市轨道交通系统仿真及运行分析
城市轨道交通系统仿真及运行分析一、引言城市轨道交通系统是现代城市的重要交通工具之一，是城市现代化的体现。
随着城市的发展和人们对交通方式要求的提高，如何对城市轨道交通系统进行科学规划和优化建设成为一个重要的研究方向。
在这个过程中，需要借助仿真技术进行模拟分析及效果评估。
二、城市轨道交通系统仿真技术城市轨道交通系统仿真技术是指通过模拟计算等方法，对城市轨道交通系统进行模拟，分析其运行规律、研究其优化建设方案等。
在城市轨道交通系统的设计与规划中，应用仿真技术可以使城市规划者更加准确地了解城市轨道交通系统的运行状况和未来发展方向，从而为决策提供科学的依据。
三、城市轨道交通系统仿真模型城市轨道交通系统仿真模型是城市轨道交通系统仿真技术的核心。
它是通过对城市轨道交通系统的运行规律进行分析，提取关键数据，建立基于计算机的仿真模型，再对模型进行仿真模拟，分析车站间的交通流量、车站容量等信息。
仿真模型是城市轨道交通系统分析和优化的基础，直接影响到仿真结果的准确性和对城市轨道交通系统的掌握程度。
四、城市轨道交通系统仿真案例上海轨交9号线是我国一条新开通的城市轨道交通线路。
在规划和建设过程中，上海轨道交通公司采用仿真技术对线路进行了仿真模拟。
在仿真过程中，分析了不同时间段的客流情况，并根据模型进行了优化。
经过优化，上海轨交9号线的线路设计得到了有效改进，同时可以满足大量旅客的需求。
五、城市轨道交通系统运行分析城市轨道交通系统的运行分析是通过对城市轨道交通系统进行运行过程的详细分析，揭示其运行规律、易出现的问题和优化建设方案等。
城市轨道交通系统的运行过程中，需要考虑的因素包括列车调度、车站容量、列车速度等。
城市轨道交通系统的运行分析可以帮助规划者更好地掌握城市轨道交通系统的运营情况，及时调整方案，保障其安全、高效、便捷地运行。
六、城市轨道交通系统运行分析案例北京地铁2号线始于1995年建设，目前是国内运营时间最长的地铁线路之一，线路全长23.1公里，共设19个车站。
城市轨道交通列车运行控制系统中的列车调度模型设计
城市轨道交通列车运行控制系统中的列车调度模型设计随着城市交通的快速发展和人口的持续增长，城市轨道交通系统成为解决交通拥堵和提高交通效率的重要方式。
而城市轨道交通列车的调度模型设计对于确保列车的正常运行、提高运行效率和保障乘客安全具有至关重要的作用。
本文将介绍城市轨道交通列车调度模型的设计原则和方法。
首先，城市轨道交通列车调度模型的设计目标是实现列车在系统中的高效运行并保障列车间的安全距离。
为了达到这个目标，需要考虑以下几个因素。
第一，列车运行的流畅和安全。
在城市轨道交通系统中，列车的运行应该遵循一定的速度限制和安全间距。
列车调度模型应该考虑列车之间的最小安全距离，并计算列车的最大安全速度。
这样可以避免列车之间的碰撞和发生其他意外情况。
第二，乘客的需求和满意度。
城市轨道交通系统的主要服务对象是乘客，因此列车调度模型应该考虑乘客的需求和乘坐体验。
模型可以考虑乘坐高峰期的客流量、站台上的人流分布等因素，以最大化满足乘客的需求。
第三，运行效率和能源消耗。
为了提高列车运行的效率和降低能源消耗，列车调度模型应该考虑列车在不同区段的载客量、列车间的距离和速度等因素，以最大化运行的效率并降低能源的消耗。
基于以上设计目标，可以采用以下几种列车调度模型进行设计。
第一种是基于时刻表的列车调度模型。
这种模型将列车的运行时间和车次安排编制为一个时刻表，然后按照时刻表进行列车的调度。
这种模型适用于运行较为规律的路线，可以确保列车按照预定的时间安排进行运行。
但是对于乘客需求的波动较大的路线来说，这种模型的优势可能不明显。
第二种是基于动态调度的列车调度模型。
这种模型根据实时的列车运行情况和乘客需求，动态地确定列车的调度方案。
通过实时监测列车的位置和速度等数据，并结合乘客需求和运行效率的考虑，实现列车的动态调度。
这种模型可以更加灵活地适应不同情况下的列车调度需求，提高了运行效率和乘客满意度。
第三种是基于仿真模拟的列车调度模型。
这种模型利用计算机仿真技术，模拟列车的运行过程和乘客需求，通过对列车调度方案的多次模拟和优化，得出最优的列车调度方案。
城市轨道交通列车运行图编制模拟系统
城市轨道交通列车运行图编制模拟系统许王燕【摘要】列车运行图及列车时刻表作为城市轨道交通系统运输组织的基础，承担着城市轨道交通列车运行组织与列车运行调整的重要职能。
文章详细介绍了在Visual Studio2008环境下实现城市轨道交通列车运行图的自动铺画和调整功能，采用面向对象的程序设计方法，保证了系统的稳定性、可靠性和扩展性。
并从编图系统框架和数据结构设计方面详细介绍了主要功能模块的开发，分析了在这种结构下各对象成员的层次关系。
最后将该系统用于上海地铁8号线CBTC系统，实现运行图的自动铺画。
%Train operation diagram and train schedules as the basis of the transport organization of urban rail transit system, assume the important functions of the urban rail transit trains run organization and train operation adjustment. This paper describes in the environment of Visual Studio 2008 to achieve urban rail transit train operation diagram automatically lay painting and adjustments. To guarantee the system stability, reliability and scalability, the system uses object-oriented programming method, from the map compilation system framework data structure design details of the development of the major functional modules, hierarchical relationships of the members of each object in this structure. Finally, the system is realized for Shanghai Metro Line 8 CBTC system.【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P6-8)【关键词】运行图绘制;运行图调整;MFC【作者】许王燕【作者单位】同济大学电信学院，上海 201800【正文语种】中文【中图分类】TP31近年来随着城市规模的扩大和地面交通的日益拥堵，发展轨道交通成为了解决城市交通问题的重要途径。
城市轨道交通运营管理仿真实训系统
城市轨道交通运营管理仿真实训系统★城市轨道交通运营沙盘（一）、城市轨道交通运营沙盘的总体功能1.以微缩城市轨道交通设备模拟线路运行情况，可以实现线路上列车行车调度信号、指挥系统和调度系统的模拟训练。
2.能够模拟演示信号故障，演绎行车规则，训练行调和值班站长对事故处理的能力。
3.能够真实显示出操作列车运行图、列车闭塞、运行等；道岔能电控，库内调车。
4.列车运营沙盘的行车调度能反映城市轨道交通现场行车组织与相关设备之间的关联关系。
通过编制调度指挥计划和下达控制系统指令，实现列车在模拟线路上运行，直观体现出各项行车组织作业与车站、线路、车辆等运输设备之间的关联关系，完成仿真实训系统制定的行车任务。
5.实训系统载体是场站、行车、调度、信号等平台建设内容的集中体现，表现形式分为静态展示和动态演示两部分。
静态展示形象地表示地形地貌、场景绿化、城市建筑、高架桥梁、山形隧道和河流水系等基础设施；动态演示是指根据行车调度系统下达的计划，通过转化为控制系统指令，完成列车在实训系统载体上的调度运行控制，从而达到动态演示的目的。
6.车站控制设备训练系统是城市轨道交通工程训练体系的重要组成部分，能帮助学生更直观、更感性的理解信号和行车调度的理论知识，加深调度和车辆之间协调的认识，同时利于学生在脑海中快速建立线路和车辆运行的立体图。
7.轨道交通综合调度控制仿真教学系统包括ATC实训系统、联锁仿真实训系统、城市轨道交通ATS系统、轨道交通运营沙盘信息系统等，可作为轨道交通运营沙盘综合实验教学平台。
8.轨道交通运输线路仿真实训系统：集成了常见的轨道交通固定及移动设备，可仿真城轨系统的运行过程，并可与轨道交通综合调度控制仿真教学系统集成，形成软硬件结合的一体化仿真实训平台。
9.系统提供教学组织管理功能，用于教师组织学生进行教学和实验。
10.系统性能满足连续工作时间不低于12小时，能够适应-10～50摄氏度及不高于85%相对湿度的环境。
城市轨道交通列车故障运行模拟计算研究
拖车乘客数／ 人
ｎ ——列 车运 行加 速度 ， ｓ。 ｍ／。
２ 模 型 求 解
本文 以 国产 标 准 Ｂ型 车 为 例 进 行 模 拟 计 算 。计 算时 运 行 速 度 取 １ ０ ｋ ｈ 牵 引 恒 功 点 速 度 取 ５ ０ ｍ／ ， ０
作 者 简 介 ： 应 峰 （ ９ １） 男 ， 姚 １ ８一 ， 助理 工 程 师 。
通 的运 营 。
为 个 子 区间 ， 在每 个 子 区 间 内假设 列 车做 匀 加 速或
匀 减速运 动 。
１ ２ 模 型 建 立 ． １ ２ Ｉ 运 动 学模 型 ． ．
根 据 中华人 民共 和国 国家 发展 和改革委 员会最 新
颁 发的建 标 １ ４ ２ ０ ６ ０ － ０ ８ 城市 轨 道 交 通 工 程 项 目建 设 标 准 》 ］ 列 车 故 障 运 行 的 工 况 如 下 ： １ 在 定 员 口， （）
关 键 词 ： 市 轨 道 交通 车辆 ； 引 力 ； 障 工 况 城 牵 故
中 图分 类 号 ： ２ ０ １ Ｕ ６． ３ 文献 标 识 码 ： Ａ
在城市 轨道交 通工 程设 计 的前期 ， 车辆 的选 型十
的 ， 了便 于计 算 ， 列车加 速或减 速运行 的 区间划分 为 将
分重 要 。不 同的车辆 制 式及 编 组 形 式 ， 接 影 响列 车 直 故 障状 态下 的运行 和救 援模 式 ， 而 影 响城 市 轨道 交 进
（ ＡＷ２ 工 况下 ， ） 当列 车 丧 失 １ ４或 １ ３动力 时 ， 车 ／ ／ 列 仍能 维持 运 行 至 线 路 终 点 。 （ ） 定 员 （ ２在 ＡＷ２ 工 况 ） 下， 当列车丧 失 １ Ｚ动力时 ， ／ 列车仍 能在正 线最大坡 道 上启 动 ， 并行驶 至就 近 车站 ， 车 清客 后 返 回车辆 段 。 列 （） ３ 在定 员（ ＡＷ２ 工况 下 ， ） 当列 车丧 失全 部 动力 时 ， 应 能 由另一 列相 同空 载 列 车 （ ＡＷ０ 在 正线 最 大 坡 道 上 ） 牵 引 （ 推送） 临近 车站 ， 车 清客 后 被 牵 引至 车 辆 或 至 列 段 。在工程设 计 中 ， 对 超 载 ９人 ／ ＡＷ３ 工 况下 需 ｍ （ ）
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第5卷第1期2005年2月交通运输系统工程与信息Journal of TransportationSystems Engineering and Information TechnologyVol 15No 11February 2005文章编号:100926744(2005)0120079204城市轨道交通多列车运行模拟系统研究刘剑锋1,丁 勇1,刘海冬1,程文毅1,毛保华1,何天健2(1.北京交通大学交通运输学院,北京100044;21香港理工大学电机工程系,香港)摘要: 探讨了开发城市轨道交通多列车运行模拟系统的关键问题Λ研制了可用于多列车运行模拟、牵引计算、方案评价的模拟系统,该系统采用面向对象的方法和模块化的设计,具有良好的可扩展性Λ重点介绍了模拟系统的总体结构设计和多列车追踪运行的计算模型Λ此外,本文以实际线路为背景,对多列车的运行过程进行了模拟,模拟结果表明,系统可用于分析列车安全运行间隔、研究多列车运行时相互间的影响、研究不同的信号显示制式对列车运行的影响等Λ关键词: 城市轨道交通;多列车运行;列车牵引计算;系统结构与设计;计算机模拟中图分类号: U 293.32Multi -train Movement Simulation System for Urban Rail TransitLIU Jian 2feng 1,DING Yong 1,LIU Hai 2dong 1,CHENG Wen 2yi 1,MAO Bao 2hua 1,HE Tian 2jian2(1.School of Traffic and Transportation ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 100044,China ;2.Department of ElectricalEngineering ,HongKong Polytechnic University ,HongKong China )Abstract : This paper discusses the key factors related to the design of multi 2train movement simu 2lation for urban rail transit .A simulation system has been developed to apply to multi 2train simula 2tion ,train traction calculation and scheme evaluation .The system is of good expandability in that it takes the object 2oriented method and modularized design .The paper focuses on the design of the sys 2tem structure and the calculation model for multi -train movement .As a result of a case analysis based on an actual line ,the system proves to be able to analyze safety time interval between two trains ,study the interaction of running multiple trains and explore influence of different signal sys 2tems on trains movement ,etc .Key words : urban rail transit ;multi 2train movement ;train traction calculation ;system structure and design ;computer simulation CLC number : U 293.32收稿日期:2004211222基金项目:国家自然科学基金(70173014);香港理工大学研究基金(EE 900044).刘剑锋(1978-),男,内蒙古扎兰屯人,北京交通大学交通运输学院硕士研究生,主要从事交通运输系统模拟、轨道交通技术及其应用的研究1Email :liujf 78@sohu .com Λ0 引 言目前,国内、外已经研制了一些列车运行模拟系统[1],这些系统大多是针对城市间铁路列车的运行而设计的,其目的主要是从工程设计的角度探讨单列车条件下的牵引计算,而针对城市铁路多列车的运行模拟系统则相对较少Λ多列车运行模拟系统的重点是在不同信号闭塞方式和多列车相互作用的影响下,模拟多列车的双向行车和追踪运行,其目的主要是分析多列车运行时相互间的影响、研究线路上供电设备的配置及信号机的布局、探讨不同的信号显示制式对列车运行的影响等Λ同其它物体的运动一样,列车的实际运行也是在复杂多变的环境中由多种因素共同作用的结果Λ列车运行模拟系统是利用现代计算机仿真技术模拟复杂的现场环境、列车特性、列车运行的软件系统Λ因此,本文首先从软件工程的角度探讨了模拟系统的总体结构与运行流程,然后给出了列车的运动方程和多列车追踪运行时的计算模型,最后在广州地铁二号线上对多列车的追踪运行进行了案例分析Λ1 模拟系统的结构与流程系统采用面向对象的程序设计方法,以VisualC ++6.0为开发工具Λ模拟系统分为5个模块:基础数据维护模块、模拟参数定义模块、列车运行计算模块、模拟结果输出模块和系统工具模块,图1给出了系统的总体结构图Λ图1 模拟系统的总体结构图(1)基础数据维护模块Λ通过图形化的人机交互界面实现对基础数据的维护Λ基础数据包括两大部分,一是线路数据,包括坡道、曲线、车站等;二是其它数据,包括动车组参数设置、列车定义等Λ系统采用面向对象的设计思想将线路、列车等实体视为类来处理Λ本系统是通用城市列车运行模拟系统,要兼顾不同的线路条件和列车特性,因此,基础数据的完备性和可扩充性是系统通用性的一个重要标志Λ(2)模拟参数定义模块Λ模拟参数定义是让用户自己来描述所要模拟的对象及环境条件,包括线路条件、闭塞方式、列车条件、模拟策略、(多列车下的)信号配置以及牵引供变电参数等Λ(3)列车运行计算模块Λ本模块是系统的核心模块Λ这里要考虑提供各种可能的算法和列车运行模式,故算法设计比较复杂Λ系统可进行单列车的运行模拟,以确定列车在线路上运行的速度、时分情况,同时也可以进行多列车在不同闭塞方式下的双向行车模拟,用以确定列车的追踪间隔,以及相互间的影响等Λ系统提供了四种模拟策略:节时、节能、定时、巡航Λ(4)模拟结果输出模块Λ系统在进行模拟计算的同时,可在屏幕上以动画的方式同步输出列车的运行轨迹,系统可输出如下数据:V2S 曲线、T 2S 曲线、VT 2S 、H 2S (工况及手柄位曲线)、C 2S 曲线(电流曲线)等Λ(5)系统工具模块.系统工具是对模拟环境的设置,主要包括:模拟时钟设置、滚屏设置、限速显示设置等Λ在建立好系统需求分析的基础上,本文对系统的工作流程进行了总体设计,图2给出了系统的主流程图Λ图2 模拟系统的主流程图2 列车运行过程的计算模型列车的运行状态由作用于列车上的力决定Λ一般地,在进行列车的运行设计时,暂不考虑作用于列车上的横向作用力,而只研究列车沿轨道前进方向的作用力,主要包括:动车 机车牵引动力F 、列交通运输系统工程与信息2005年2月车运行阻力W、列车制动力BΛ要对列车的运行过程进行模拟,首先要计算出作用于列车上的合力C,然后再根据列车运动方程计算出列车的运行速度、运行距离、运行时分以及它们之间的相互关系Λ列车在运行时有三种工况:牵引、惰行及制动Λ每种工况下作用于列车上的合力C由不同的力组成:(1)牵引运行时,C=F-W;(2)惰行时,C=-W;(3)制动运行时,C=-(B+W)Λ显然,当C>0时,作用于列车上的合力是加速力,它的方向与列车运行方向相同,列车将加速运行;C<0时,列车将减速运行;C=0时,列车则会做匀速运行或静止不动Λ牵引时的单位合力为c=1000 C6P+G g (N kN)(1)式中 6P——机车计算质量,多机牵引时或有补机时为各机车计算质量之和,t;G——牵引重量,tΛ根据列车的受力分析与牛顿力学定律,可以进行列车运行加速度a、速度v、位置s与能耗E的计算Λ计算公式为a=1271+Χc (km h2)(2)v i+1=v i+a ∃t(3)s i+1=s i+v i ∃t+12a ∃t2(4)E i+1=E i+U w I i ∃t(5)式中 r——回转质量系数,一般取r=0.06;v i——第i个时间步长的初速度;v i+1——第i个时间步长的末速度;∃t——时间步长,取值越小计算精度越高;s i——列车在第i个时间步长初的位置;s i+1——列车第i个时间步长末的位置;E i——列车在第i个时间步长初的累加能耗;U w——受电弓处网压;I i——第i个时间步长的平均有功电流Λ3 多列车追踪运行的计算模型模拟多列车追踪运行,最终的目的是根据前行列车的运行速度和距离(移动闭塞)或前方的信号状态(固定闭塞)来判断后行列车的运行工况及手柄位Λ因此,该计算模型的目标函数应为后行列车在下一时间步长初的运行工况及手柄位Λ设列车运行的区段共有m个区间和m+1个车站,列车工况、手柄位的集合<={q1,q2,…, q i,…,q k,0,w1,w2,…,w j,…,w r,z,zw},其中:q i表示牵引手柄处于第i(i=1,2,…,k)个位置,q k表示牵引手柄的最高级位;0代表惰行; w j表示电阻制动时手柄位处于第j(j=1,2,…, r)个位置,w r表示电阻制动手柄的最高级位;zw 代表空电制动;z代表空气制动Λ在移动闭塞方式下,多列车追踪运行的计算模型为C i+1=h(C i,s i,t i,v i,s′i,v′i)(6) 0≤v i≤v m ax,0≤t i≤T,0≤s i≤S,C i∈<(7) v m ax=m in(v′m ax,v″m ax)(8) v″m ax=f(s′i)(9)若C i+1≠C i 则T Ci≥T C(10) 式(6)为多列车运行模拟系统的求解核心,与单列车的计算模型[2]不同,在移动闭塞方式下,要考虑前行列车的速度和距离对后行列车的影响Λ该式根据模拟过程中第i个时间步长初机车的工况及手柄位C i、后行列车的速度v i、距离s i、前行列车的速度v′i、距离s′i来判断第i+1个时间步长初机车的工况及手柄位C i+1Λ式(7)表明后行列车运行过程中速度、距离、时间、工况及手柄位取值的限制条件式,式(8)、式(9)为列车运行过程中限速的计算函数,v′m ax为列车的静态限速,v″m ax为列车的动态限速,在移动闭塞方式下,v″m ax只与前方列车的运行位置有关Λ手柄位转换时间T C定义了驾驶员在持续推进手柄位时、每一个中间手柄位所必须持续的时间,T Ci为列车C i手柄位实际使用时间Λ固定闭塞方式下与移动闭塞方式下的计算模型基本相同,但要考虑前方信号对后行列车运行的影响,设前方信号显示为Q,则(6)式改为C i+1=h(C i,s i,t i,v i,Q)(11) 动态限速v″m ax的计算函数也不同,式(9)应为v″m ax=f(Q),Q=g(s′i)(12) Q——前方信号,它是前行列车位置的函数Λ4 模拟案例分析基于该模拟系统,本文在广州地铁二号线上对多列车的追踪运行进行了模拟分析Λ广州地铁二号第1期城市轨道交通多列车运行模拟系统研究线线路全长23.265km ,共有20个车站ΛMTR 型列车设为两辆,同方向运行,两辆车的牵引重量和列车长度相同,分别为400t 、175m Λ除始发站和终点站外,列车在其余车站的停车时间为30s Λ本文采用了两种方案,并对结果进行了对比分析Λ在纯移动闭塞下,设定前车与后车的追踪间隔为60s ,系统模拟步长为0.2s ,模拟策略为节时Λ系统在主频为1.8MHz 的Pentium 4计算机上运行,2分钟左右完成了模拟Λ在该方案下,前车的运行时间为40分7秒;后车的运行时间为41分6秒Λ图3为在该方案下列车运行的V -S 曲线,(1)代表前车.(2)代表后车.从图中可以看出,在区间琶洲-新港东(0.994km ),当前车制动减速时,前车与后车的间隔距离不断缩小,引起后车在末达到最高限速时被迫减速,在该区间前车运行时间为1分24秒,后车运行时间为1分45秒,后车比前车多运行了21秒,前车对后车的运行有较大的影响Λ图3 方案1的V -S 曲线其它条件不变,设定前车与后车的追踪间隔为120s Λ在该方案下,前车的运行时间为40分7秒;后车的运行时间为40分8秒Λ前车对后车的运行基本没有影响Λ5 小结在Windows 操作系统下,笔者使用面向对象的开发工具Visual C ++6.0开发出了该系统Λ系统主要功能如下:(1)适合各种体制的城市轨道交通系统,这种通用性可通过系统的基础数据维护模块实现Λ (2)提供各种条件下城市轨道交通系统相关指标的自动计算并输出工程设计所需要的CAD 图纸Λ (3)提供城市轨道交通工程项目新建或改造过程中多方案比选的依据,分析最佳配置方案,计算相关的技术经济指标Λ(4)系统采用了面向对象的方法和模块化的设计,确保系统具备良好的可扩展性和可维护性Λ目前,系统已经开发完毕,并已在多项工程项目中得到应用Λ实践证明,系统仿真程度高、计算速度快、用户界面友好,可为从事城市轨道交通相关工作的设计人员和运营管理人员提供高效的辅助决策工具Λ参考文献[1] 毛保华,何天健,袁振洲,刘海东,等.通用列车运行模拟软件系统研究[J ].铁道学报,2000,22(1):1-6.[2] 丁勇,毛保华,刘海东,张鑫,王铁城.列车节能运行模拟系统的研究[J ].北方交通大学学报,2004,28(2):76-81.[3] 苏梅,李建新1我国城市铁路最高设计速度值研究[J ]1交通运输系统工程与信息,2004,4(4):64-671[4] 程瑞琪,蒋光远,高溥.列车运行监控联机仿真系统研究[J ].铁道学报,2004,26(2):42-46.[5] 毛保华,姜帆,刘迁,等.城市轨道交通[M ].北京:科学出版社,2001.[6] 饶忠.列车牵引计算[M ].北京:中国铁道出版社,1996.[7] T K Ho ,B H Mao ,Z Z Yuan ,H D Liu ,Y F Fung(2002).Computer Simulation and Modelling in Rail 2way Applications [J ].Computer Physics Communi 2cations ,2002,143:1-10.[8] 刘海东,陈绍宽,褚琴,等.具有固定运行时分的列车运行控制系统研究[J ].北方交通大学学报,2002,26(5):24-27.[9] 李立明,罗晓峥,沈祥林.地铁电动车组交流牵引计算与仿真分析[J ].机车电传动,2003,3:30-34.[10] 张波,马大伟.中高速列车共线运行的仿真研究[J ].中国铁道科学,2003,24(3):119-124.交通运输系统工程与信息2005年2月。