关键词:
列车运行安全(精选十篇)
列车运行安全 篇1
根据客车运行的实际经验, 旅客列车运行安全在确保旅客列车出库质量合格率100%的前提下, 影响旅客列车运行安全的因素主要是客车在运行过程中, 发生列车车钩分离、热轴、普通列车火灾、发电车火灾;全列车制动主管风压突然升高情况、发生紧急制动情况、异物将制动软管、主管打坏;发生制动缓解不良等。以上各因素按其变化情况, 可以分为在运行过程中的非正常因素和在运行过程中随时变化的因素两大类。
1.1 运行过程中的非正常因素
(1) 列车车钩分离;
(2) 列车运行中车辆发生热轴;
(3) 普通旅客列车发生火灾;
(4) 发电车发生火灾。
1.2 运行过程中随时变化的因素
(1) 全列车制动主管风压突然升高;
(2) 发生紧急制动停车;
(3) 发生意外紧急制动停车;
(4) 异物将制动软管打破;
(5) 异物将制动支管打坏;
(6) 发生制动缓解不良。
2 对非正常因素的分析及对策
2.1 列车车钩分离
旅客列车在运行途中, 由于车钩配件折断、车钩被障碍物撞击、两车钩钩差过限都有可能造成列车车钩分离。运行中的列车发生车钩分离时, 车辆乘务员立即到达现场进行调查处理。主要采取以下方法:一是确认车钩无破损, 技术状态良好, 立即连挂。二是分离车辆如果车钩、钩舌、钩舌销、钩锁铁、下锁销等配件断裂折损无法使用时, 可使用备用件, 若无备用件时可将机车前部车钩借用。三是制动软管及软管连接器如损坏时应使用备用件更换, 无备用件时可借用机车前部的制动软管。四是处理完后对连接状态进行检查, 并对列车制动机进行简略试验, 通知运转车长等有关人员开车。五是预报前方列检所, 要求彻底处理并恢复借用机车和车辆配件。六是及时将车钩分离及处理情况汇报车间值班室, 听从段调度安排是否拍发电报给上级监察室、车辆部门, 并及时填写客车故障登记表。
2.2 列车运行中车辆发生热轴
旅客列车运行途中出现轴温报警器报警, 乘务员必须跟踪观察, 监控运行, 不得关机。沿途各站停车时, 乘务员须用测温仪测试轴温, 并进行外观检查, 轴箱外部有异状时, 必要时开盖检查。在监控运行中如出现温度持续升高, 轴温达到外温加60℃或轴温达100℃时, 应立即通知运转车长或司机立即停车, 如遇有特殊情况不能及时通知运转车长或司机或已确定为轴温高, 危及行车安全情况下, 可使用车长阀紧急停车, 检查处理。在检查中如发现轴温与轴报器温度一致或在开盖检查中发现轴承零件破损、油脂变质、混砂、混有金属粉末等异状, 不能保证行车安全时应做摘车处理, 不得强行带车, 防止事故性质的扩大。当客车发生轴温报警时, 乘务员应详细记录报警时间、列车运行区间、报警车号、轴位、外温、轴温变化情况, 并将详细信息报告段调度。
2.3 普通旅客列车火灾
车辆乘务长 (员) 接到火情报告后, 应立即携带灭火器材赶赴起火车辆, 列车长是火场总指挥, 车辆乘务长 (员) 在列车长的领导下, 开展灭火工作, 必要时应立即使用紧急制动阀停车处理。车辆乘务长 (员) 须及时向本车间值班室报告情况, 车间值班员接报后及时向上级领导汇报。
2.3.1 乘务长 (员) 报告情况的内容
(1) 车辆起火时间、地点、部位、火势情况;
(2) 起火车辆数量;
(3) 现场采取的扑救措施等。
2.3.2 乘务长 (员) 的扑救方法
(1) 车辆乘务员在参加灭火扑救时, 要设法保证非起火车厢的夜间照明。对发生在车壁板、车顶内的火情, 由车辆乘务员决定如何进行破拆。
(2) 当火势难以控制时, 乘务员应果断拉下紧急制动阀, 停车扑救。
(3) 当列车长做出列车分离决定时, 发电车值机乘务员要停止供电, 检车乘务员携带齐全工具 (钳子、扳子、改锥、锤子) 赶赴分离车辆连接部位, 剪断折角塞门钩提杆捆绑铁丝, 发电车乘务员分解电力连接线, 为运转车长进行列车分离提钩做好准备。当运转车长未到达现场时, 列车长已经做出分离指令时, 车辆乘务长 (员) 可以提钩, 将列车进行分离。
(4) 列车分离后, 由运转车长和机车乘务员设置防护, 车辆乘务长 (员) 按照列车长的指令开展灭火自救工作。
(5) 火灾扑救后, 协助列车长、公安机关开展调查取证工作。
(6) 列车分离顺序为:应选择安全、易于扑救的地点、尽量避开桥梁、隧道、长大坡道, 按列车前进方向, 先将起火车厢后部未被蔓延车辆摘开, 列车带起火车辆前行50m, 摘下起火车辆后再前行50m以上, 对区间停留的列车须采取止轮措施。
(7) 火势熄灭后根据具体情况和上级指示办理列车继续运行。
2.4 发电车发生火灾
发电车在运行途中, 发生火灾事故时, 发电车值机乘务员发现火情后, 根据火势情况, 立即采取果断措施。
(1) 断电一关机一使用发电车配备的灭火器材开展自救, 同时向车长 (列车长、运转车长) 、乘务长 (员) 报告。
(2) 当班值机乘务员根据火情应果断采取紧急制动停车扑救。同时做好自救工作, 当列车长做出列车分离指令时, 及时将电源连接线摘除, 检车乘务长 (员) 对列车连接部位进行拆除。
(3) 发电车乘务长 (员) 及时向本车间值班室、车间主任或值班主任、段调度报告火灾事故情况, 并听取段领导的指示。
3 对随时变化因素的分析与对策
3.1 列车运行途中, 全列车制动主管风压突然升高
制动主管风压突然升高, 一般为司机操作不当或机车制动系统故障所致。故障发生后, 乘务员要迅速确认风表压力, 如风压超过650kPa以上, 应及时与运转车长联系, 要求司机就近停车进行检查。列车停车后, 乘务员应要求司机反复进行缓解一制动一缓解, 排出副风缸内部分压力空气, 直至制动压力趋于正常。
3.2 列车运行途中, 发生紧急制动停车
乘务员应及时下车会同有关人员联系, 查明紧急制动原因。如有人使用紧急制动阀, 须索取有关证明并对紧急制动阀进行补封;乘务员须对车辆进行检查, 重点检查车钩、缓冲、牵引、转向架等部位配件有无脱落折损, 轮对有无擦伤。如发现车辆有部位损坏时, 要及时修复或进行临时处理。确认车辆良好后, 如停车超过20min, 应会同运转车长、司机进行制动机简略试验, 确认制动机良好后开车。开车后, 乘务员要加强巡视, 如发现不良技术状态要及时修复, 对不能修复但能保证安全的故障可运行至前方列检所处理。
3.3 列车运行途中, 发生意外紧急制动停车
车辆乘务员要会同运转车长、司机等有关人员进行制动机全部测试, 并首先迅速判断出机车故障或车辆故障 (可关闭机次1位车辆折角塞门进行判断) 。确认车辆无故障后, 车辆乘务员应要求运转车长、列车长出具证明, 并记录好机车型号、机车号、司机、运转车长、列车长及有关人员姓名或代号。发生车辆故障时要正确判断, 果断处理。必要时预报前方客列检处理。确认为车辆制动机故障时, 按照分段查找的原则, 应先关闭列车中部车辆折角塞门, 判断出故障在车辆的前半部或后半部。如故障在列车前半部, 可再关闭前3辆车的折角塞门, 直至判断出故障车辆;如故障在列车后半部, 由中部顺延3辆车关闭折角塞门, 直至判断出故障车辆;当故障在列车中部时, 可做关门排风处理;故障在列车尾部时, 可将列车队中其他车辆相同型号的制动配件拆下, 移置该车上, 拆下配件车辆做关门排风处理。
3.4 列车运行途中, 异物将制动软管打破
异物将制动软管打破时, 应及时使用车上备用软管替换, 如备品不够时, 可将机车前端软管卸下换上, 损品带回。故障处理完毕后, 如停车超过20min, 应会同运转车长、司机对制动机进行简略试验, 确认制动机良好后, 要求运转车长签字取得证明, 同意开车。
3.5 列车运行途中, 异物将制动支管打坏
若被打坏的支管在截断塞门以外 (制动缸侧) , 可关闭截断塞门, 排除副风缸余风继续运行;若被打坏打支管在截断塞门以内 (靠主管侧) , 可将支管一端拆下, 同时卸下截断塞门和可利用的短节将其移装于其接头上, 关闭截断塞门继续运行;如靠端头丝扣折断, 可使用绞锥和尖铲将端头剔出后, 安装备用短管或管堵并紧固;如列车尾部客车支管折断, 不能关闭截断塞门时, 可将前辆车的截断塞门关闭, 卸下支管移装于故障车辆继续运行。
3.6 列车运行途中, 发生制动缓解不良
使用车上缓解阀, 排出制动缸压力空气, 运行至前方站处理;列车到达前方站停车后, 关闭该车截断塞门, 关门处理;故障在列车尾部时, 可将列车队中其他相同型号车辆的制动配件拆下, 移置该车上, 拆下配件车辆做关门排风处理。
4 对强化旅客列车质量及提高运行安全的几点建议
4.1 转变观念, 健全安全生产保证体系和安全生产监督体系
要实现安全管理制度化、安全措施规范化、作业行为标准化, 这是安全管理的基本要求。在安全管理上, 要做到规范管理、严格管理、强化管理;在安全措施上, 要不断规范现场作业行为, 狠抓作业标准, 强化对人员违章现场控制。
4.2 解放思想, 做到安全生产监督到位
安全生产工作重在管理监督到位, 这是确保安全生产的重要环节。要根据生产不断发展的需要, 及时发现和消除隐患, 及时纠正和查处违章, 实现安全监督由事后监督向事前监督、过程监督的转变, 实现段、车间、班组、个人四季安全目标。
4.3 突出“以人为本”的理念, 提高安全管理人员素质
安全管理应突出“以人为本”, 规范各项管理措施, 采取“多层次、低重心”的管理手段, 将工作重心下移到生产一线, 实行从管理层到执行层多层次管理, 全面提高安全生产管理水平。要结合生产实际需要, 通过技术比武、岗位练兵等形式, 增强安全意识, 激励职工钻研专业技术, 提高专业知识和技能水平。
参考文献
“闭塞”-列车运行安全的保护神 篇2
梁政
“闭塞”一般是指与外界隔绝的意思。这里说的闭塞是铁路信号的专用名词,是指列车进入区间后,使之与外界隔离起来,区间两端车站都不再向这一区间发车,以防止列车相撞和追尾。闭塞设备即为实现“一个区间(闭塞分区)内,同一时间只允许一列车占用”而设置的铁路区间信号设备。铁路应用的区间闭塞类型有人工闭塞、半自动闭塞和自动闭塞三类。
19世纪40年代以前,列车运行是采用时间间隔法。即先行列车发出后,隔一定时间再发出同方向的后续列车。这种方法的主要缺点是不能确保安全。当先行列车运行不正常时(晚点或中途停车等),有可能发生后续列车撞上前行列车的追尾事故。1842年英国人库克提出了空间间隔法,即先行列车与后续列车间隔开一定空间的运行方法。这种方法于1858年开始在英国推行使用。因为它能较好地保证行车安全而被世界各国广泛采用,逐步形成铁路行车区间的闭塞制度。1866年,美国就已经开始采用自动闭塞,其控制用的电磁铁电路最初是由通过列车车轮动作的轨道设备或踏板来接通。后来发明了轨道电路,自动闭塞的电路改用轨道电路控制。1876年电话发明后,不久就有了电话闭塞。电话(电报)闭塞靠人工保证行车安全,两站间没有设备上的锁闭关系。1878年英国人泰尔研制成功电气路牌机。1889年发明了电气路签机。中国铁路早期实行单路签行车方式。例如京奉(今京沈)铁路1903年以前,沪宁铁路1913年以前均 采用单路签行车制。从1903年起,中国主要铁路干线相继装设电气路签和电气路牌机,在相当长的岁月里,它们一直是铁路行车闭塞的主要方式。1925年,秦皇岛—南大寺间开通了半自动闭塞,随后扩展到唐山—山海关间。1924年,大连—金州、苏家屯—沈阳间开始采用自动闭塞,1933年大连—沈阳间全线开通。中华人民共和国成立后,铁路区间闭塞设备发展迅速,即由人工闭塞逐步更新为半自动闭塞和自动闭塞。我国自行研制的继电半自动闭塞设备性能稳定、操作方便,在中国铁路上得到了广泛应用。截止到2002年底,中国国家铁路有近4万公里的半自动闭塞线路。从1955年中国开始新建自动闭塞,到2002年底累计建成20682公里。国家铁路使用电气集中控制的车站已有5278个,占营业车站的91.8%。
人工闭塞就是将站与站之间线路划分为一个区间,在区间的入口和出口处装设闭塞设备,行车人员利用这些闭塞设备相互联系,在确认区间线路空闲的条件下,签发路票、路签或路牌,作为列车进入这一区间的凭证,或用装设于闭塞区间入口的信号机的开放显示作为列车进入这一区间的凭证。人工闭塞又分为电报闭塞和电话闭塞、电气路签闭塞和电气路牌闭塞。
电报闭塞和电话闭塞是在两站间用电报或电话联络办理行车手续,是铁路初期使用过的闭塞方式,以后只在电气路签闭塞、半自动闭塞、自动闭塞等闭塞设备发生故障时,才使用电报闭塞和电话闭塞作为应急手段。
电气路签闭塞和电气路牌闭塞是以路签或路牌作为列车占用区间凭证的闭塞方式。这种方式只用在单线上,闭塞区间的两端车站各装设一台电气路签或路牌闭塞机。
这两台电气路签或路牌闭塞机间具有电气锁闭关系,由两端车站人员相互协同操作。当从任一方车站的路签或路牌闭塞机内取出一枚属于这一区间的路签或路牌并交给列车做为占用这一区间的凭证后,列车到达前方站时将该路签或路牌交给到达站行车值班员放入该站的闭塞机内。若这一列车不把路签或路牌放回双方任一个路签或路牌闭塞机内,则就不能再从路签或路牌闭塞机内取出路签或路牌。这就限制了其他列车驶往这一区间。这种闭塞方式的缺点是授 受路签或路牌和办理闭塞时间较长,限制了通过能力。此外,在上、下行列车次数不等时,路签或路牌会向一方车站的闭塞机内聚集,常常需要倒签或倒牌,以调整各路签机或路牌机内路签或路牌存放的数目。
半自动闭塞就是以装设于闭塞区间入口的信号机的开放显示为凭证的闭塞方式。在闭塞区间的两端车站设置半自动闭塞机,使它们相互间具有电气锁闭关系,并用轨道电路(或轨道接触器和计轴装置等)对列车占用闭塞区间和列车到达车站的情况进行检测。闭塞区间两端车站的半自动闭塞机由两端车站协同操作,只有在办好区间闭塞的条件下,出站信号机才能显示进行信号,作为列车占用闭塞区间的凭证。列车一旦进入设在闭塞区间入口处的短轨道电路时,由于车轮短路了两侧钢轨的轨道电路,通过轨道电路设备的作用,出站信号机便自动地关闭,对后面的列车显示出停车信号。列车通过短轨道电路后直至列车到达下一个车站前,半自动闭塞机始终使出站信号机保持显示停车信号。使其它列车不能进入该闭塞区间。
半自动闭塞的优点:
优点:①不会有路签磨损和丢失的情况,也不需要倒签或倒牌。②列车不需要为交接路签或路牌而减低速度。③改善了行车人员的劳动条件,简化了办理闭塞手续。不足:①当区间线路发生故障,如钢轨折断时,半自动闭塞设备不能及时作出反映。②半自动闭塞还需人工办理闭塞手续,当铁路的运量不断增大,要求进一步提高区间通过能力时,半自动闭塞就更显示出它自己的局限性。
自动闭塞就是通过信号机可以自动变换显示,列车凭信号机的显 示行车,这种闭塞方法完全是自动进行的,故叫自动闭塞。自动闭塞是由运行中的列车轮轴,将左右两条钢轨上的轨道电路短路自动完成闭塞任务的一种设备。
自动闭塞就是把站间区间划分为若干个闭塞分区,每个闭塞分区都装设连续的轨道电路,当一个闭塞分区被列车占用,这一闭塞分区的轨道电路就使闭塞分区入口的信号机自动关闭(给后续列车显示停车信号),使其他列车不能进入。采用自动闭塞,可以最大限度地缩短闭塞区间的长度,而且不需办理闭塞手续。这样可以增大列车密度,提高线路通过能力。
自动闭塞按信号显示数目分,有三显示自动闭塞和四显示自动闭塞。三显示自动闭塞的通过信号机有3个显示,即列车前方第一个闭塞分区内有车占用时显示停车信号(红色灯光);前方只有一个闭塞分区空闲时显示注意信号(黄色灯光);前方有两个以上闭 塞分区空闲时显示进行信号(绿色灯光)。三显示自动闭塞在列车通过进行信号后,通过注意信号才会遇到停车信号,这就使司机能够从容地驾驶列车。因此三显示自动闭塞应用广泛。四显示自动闭塞则有4个显示,即可显示出停车、注意、减速、进行等4个信号。四显示自动闭塞在比较繁忙的区段,以及在列车运行速度同列车制动距离的差别很大的区段装设。四显示自动闭塞增加一个减速信号,这对于速度高的列车或重载列车(质量大制动距离长),可利用两个闭塞分区的长度来满足其制动的距离要求。对于轻载列车或低速列车,“减速信号”只作为进行信号使用,这样可以保证各种列车以一定速度通过黄灯的注意信号,以便在停车信号前停车。
在自动闭塞区段中,由于相邻两个车站之间的正线划分成许多闭塞分区,两个站之间可以同时有两个以上的同向列车占用,比其他闭塞制度提高了区间通过能力。同时,由于轨道上全部装设了轨道电路,当区间有列车占用或钢轨折断时,都可以自动地使信号机显示停车信号,能够更好地保证列车在区间内运行的安全。
移动闭塞是一种区间不分割,根据连续检测先行列车位置和速度,进行列车间隔控制,确保后续列车不会与先行列车发生冲突,能够安全停车的列车安全系统。移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号,而移动闭塞虽然也有防护列车运行安全的闭塞分区,但其闭塞区间是移动的,是随着后续列车和前方列车的实际行车速度、位置、载重量、制动能力、7 区间的坡度、弯道等列车参数和线路参数的变化而改变,随着列车运行而移动。
移动闭塞的想法产生于60年代,由于当时技术条件的限制,难以变成现实。到了80年代,计算机技术和通信技术的飞速发展,为移动闭塞系统的实现创造了条件。近年来,各国相继投入力量研制基于通信的列车控制系统CBTC,具有代表性的主要有法国国铁的ASTREE,日本铁道综合技术研究所的CARAT系统、欧洲铁道联盟研究所的ETCS系统和美国加拿大铁路协会的ATCS系统等。这些系统的共同点是列车和地面间有各种类型的双向通信手段,可以在确保列车运行安全的前提下,最大限度地缩短列车运行间隔,提高线路通过能力。从而提高运营效率。
移动闭塞的线路取消了物理层次上的分区划分,而是将线路分成了若干个通过数据库预先定义的线路单元,每个单元长度为几米到十几米之间,移动闭塞分区即由一定数量的单元组成,单元的数目可随 着列车的速度和位置而变化,分区的长度也是动态变化的。移动闭塞系统中列车和轨旁设备必须保持连续的双向通信。列车不间断向轨旁控制器传输其标识、位置、方向和速度,轨旁控制器根据来自列车的信息计算、确定列车的安全行车间隔,并将相关信息(如先行列车位置,移动授权等)传递给列车,控制列车运行。
实现移动闭塞的基础是,必须保证列车和地面控制系统的双向连续通信。早期的移动闭塞系统是通过在轨间布置感应环线来定位列车和实现车载计算机(VOBC)与车辆控制中心(VCC)之间的连续通信。
现今,大多数先进的移动闭塞系统已采用无线通信系统实现各子系统间的通信。在采用轨旁基站的无线通信系统中,系统还必须考虑100%的备用率进行基站布置,以消除在某个基站故障时可能出现的信号盲区。
需要特别说明的是,当列车速度超过250km/时,列车行驶一公里只要十几秒,司机视觉能力对信号做出判断的最少时间为3~5秒,司机已无法对地面信号机的显示作出判断和反应,传统的信号控制系统以及以人为主的保证行车安全的控制方式,已不能适应列车运行安全的需要。因此在高速动车组上都使用了ATP(自动列车保护)系统,车载计算机根据接收到的地面信息以及列车参数,实时计算出列车运行的允许速度,监督列车运行。一旦列车运行速度超过允许速度,将自动控制列车实施制动,自动降低列车速度,保证列车在前方目标点停车,确保行车安全,它还能实现自动加速、自动减速、对位停车,自动控制车门的开放和关闭,使列车既能高速行驶,又保证了运行安全。
作者联系方式:南宁铁路局多元投资集团天道信息技术公司
列车运行安全 篇3
关键词:列车运行监控记录装置;区间数据误差;原因分析处理
一、概况
列车运行监控记录装置简称LKJ,用于防止列车两冒一超、辅助司机提高操纵能力。其工作的主要过程包括采集列车和线路状态参数,获取运行指令并确定指令目标处的速度控制值,计算列车运行限定速度值,将采集的实际速度值与限速值进行比较判断,对实际速度达到限速值的情况发出报警,并进行速度控制。数据是LKJ实现安全行车控制的基础,保证LKJ数据的准确性是监控列车安全运行的前提。但在实际行车途中数据出现误差的现象时有发生,直接影响列车的正常行车和安全。
二、数据误差的分类
LKJ运行数据误差表现为两种:超前误差和滞后误差。机车在运行途中还没有越过地面信号机位置时,监控装置已经将该区间的距离数据运行完,提前调用下一架信号机区间距离,这种误差称为超前误差;当机车已运行到地面信号机位置时,监控装置还没有调入下一分区信号机的距离,此种距离误差称为滞后误差。
三、LKJ数据误差形成的原因
1.轮对空转和轮对滑行
轮对空转是指机车在运行中因牵引力超过了轮对与钢轨的摩擦力,使轮对产生了悬空转动的现象;机车轮对相对于钢轨表面转动滞后,与钢轨表面发生滑动时称为轮对滑行。轮对空转的形成原因:①在雨雪天气下,钢轨表面因出现雨水、结冰等情况,造成钢轨与轮对的摩擦系数降低而发生空转;②当列车停靠在长大上坡道或者牵引重载货物列车开车启动时,输出牵引力过大过快,易发生空转;③钢轨表面经常出现的油污,也能引起空转的发生。轮对滑行多发生在列车制动过程中,轮对闸瓦与轮缘摩擦力过大造成轮对抱闸过紧,使轮对转速急剧下降或不能转动。
2.侧线停车和调车作业
侧线距离的设置以侧线出站信号机位置与正线出站信号机位置之间的公里标距离差值作为标准进行计算的原则。理论上,侧线与正线应当在同一方向的平行线上,但在实际运行过程中走行的线路却是曲线。
如图1所示,两点间直线距离最短,线段AB+BC+CD>线段AD,当机车途经侧线ABCD段走行的距离大于正线AD距离,因此产生了超前误差。机车在站场调车作业时,重复在侧线上行走,使得距离误差的累积越来越大,会导致调车机车侧线出站,经过无码区时,触发紧急停车模式,使机车停在出站口咽喉位置,易发生安全事故。
3.LKJ设备自身技术条件
模式问题:①机车运行的真实加速度超过了LKJ模式设定的空转加速度值,当机车加速过快时,LKJ启动模式抑制机车LKJ计算速度的上升,LKJ计算的区间运行距离比机车实际运行距离短,导致滞后距离误差产生。②进站侧线停车时,司机进行车机联控时无法确认侧线股道号码,影响侧线股道的输入, LKJ为了防止列车冒出车站,调用该车站距离最短侧线数据进行停车控制,导致超前误差产生,造成列车无法正常进站。
LKJ设备自身问题:LKJ实际运行的区间距离是通过对机车运行速度的实时计算来获取的。机车轮径每转动一周,光电速度传感器的光栅圆盘同步转动一周,光电传感器的圆盘上刻有200个光栅孔,LKJ通过单位时间内读取的光栅数量来计算机车的速度,区间距离计算是从以下公式获得:S=∫T0V(平均)×△T,公式中的平均速度V=∏D×光电脉冲数/(200×△T), 其中D为机车安装光电传感器的轮对轮径,光电脉冲数是指△T时间内光电传感器向LKJ监控主机发送的脉冲计数。当机车轮径值不正确、速度传感器及其配合工作电路故障时,造成速度值、及实际运行距离值不准确。
地面信号设备问题:地面信号设备轨道绝缘电路不良时容易发生过绝缘节信号提前或滞后上码的现象,造成LKJ因校正点位置错误而修正出距离误差,易引起LKJ错误控制。
四、减少LKJ数据误差形成的措施和建议
1.针对轮对空转和轮对滑行导致的距离误差,应组织机车乘务人员熟悉易发生空转的环境条件,采用撒砂、起车压钩等措施,提高钢轨与轮沿的摩擦系数;在启动列车时操纵平稳,杜绝机车加速过快。
2.针对侧线停车和调车作业导致的距离误差,可以使用车位向前、车位向后、人工绝缘节校正等消除数据距离误差功能。针对站场侧线数据问题,在数据设置功能结构上提供侧线距离误差修补的预留功能,减少误差形成的条件。
3.针对设备自身技术条件限制形成的距离误差, 需加强机车出入库时对LKJ设备的检测、分析和检修。
五、结语
万吨列车运行安全的对策探讨 篇4
关键词:铁路运输,万吨列车,运行安全,机车车辆
一、铁路重载运输的发展
第一阶段自1984年至1990年, 主要为改造旧线, 开行组合式重载列车。选择了晋煤外运通道的丰台—沙城—大同线和北京—秦皇岛线为试点, 开行固定式组合式重载列车。第二阶段自1990年至1992年, 新建大同至秦皇岛铁路运煤专线, 开行单元式重载列车。第三阶段为1992年以后, 对沿海繁忙干线逐步进行改造, 开行整列式重载列车。实践说明, 只有因地制宜, 不拘一格, 综合采用不同重量级别、不同组织形式的重载列车, 才能最大限度地提高列车平均牵引重量, 取得最佳的经济效益。
二、组织适合的重载列车形式开行
随着我国市场经济的不断发展, 交通运输业已经成为国民经济的基础产业, 在整个综合运输网络中发挥着至关重要的作用。由于每一条铁路线路和区段能力紧张程度及可能采取的加强措施并不相同, 因此对于我国需要实行重载运输的不同线路, 应当根据机车车辆、铁路设备条件和货物运输要求, 采取不同类型的重载列车运输方式。
(一) 重载列车单元式。
是把大功率机车双机或多机与一定辆数的同类专用货车固定组成一个运输“单元”, 以此作为运营计费的单位。重载单元列车, 牵引总重在10, 000吨以上, 是名副其实的万吨列车, 曾创造总重达44, 066吨的世界最高纪录。
(二) 重载列车组合式。
是由两列或以上同方向运行的普通货物列车首尾相接、合并组成的列车。实质上是在线路通过能力紧张的区段, 利用一条运行线行驶两列及以上的普通货物列车的一种扩大运输能力的方式。
(三) 重载列车整列式。
是由大功率单机或多机重联牵引, 列车由不同型式和载重的货物车辆混合编组, 达到规定重载标准的列车。
三、提高万吨列车运行安全措施
运输组织的方针是:必须贯彻安全生产的方针。运输组织的原则:坚持高度集中, 统一领导的原则。
(一) 铁路是半军事化管理。
行车工作中下达的都是“命令”“指示”, 一切权力都集中在调度。利用调度集中系统, 可以使行车调度员能集中监视和控制列车运行, 减少了人的介入和管理层次, 相当于调度员的眼和手的作用范围扩大了, 这就大大提高了调度工作质量和改善了调度员的工作环境。
(二) 强化应急处置管理, 确保救援能力到位。
成立万吨重载货物列车开行安全及应急处置领导小组, 分类编制了应急处置简明流程图、操作手册及重点车辆故障应急处置作业指导书和抢险救援线路图。在此基础上建全预警预防机制, 从信息的接收、传递, 应急救援预案的启动, 到现场应急故障的排除做出明确规定, 为及时处置各类突发问题提供了有力的基础保证。
(三) 配齐配全应急救援机具。
近年来, 为切实提高现场应急处置能力, 呼局为各应急救援队配备了6台专用故障抢险车, 在车内配置了各种抢修用的小型工装设备和车辆故障处置常用的工卡量具, 基本满足了现场各类故障抢修的需求。
四、完善标准, 重点监控, 减少环节, 提高作业能力、质量、效率
(一) 组建万吨机车出、入段检测组。
加强对机车重点部位的检查、检修, 保证出段机车质量。检修车间建立重联机车质量及抢修专项记录簿, 成立机车小修专项组, 实行记名检、记名修。针对超负荷运用, 主动扩大机车换件修范围, 缩短配件维修周期。优化机车乘务员关键地段的机车操纵、加强机车乘务员应急处置培训。
(二) 加强地面检测和应急处理能力。
担任万吨列车技检作业和TFDS系统动态检查分析人员, 必须经过业务培训, 经考试合格后方可持证上岗。对于不危及列车运行安全的故障, 将车辆故障甩车通知卡传真预报下一站, 由下一检查作业点进行检查确认和处理, 并向发现故障的列检所进行反馈。
(三) 完善非正常行车措施。
一是注意施工慢行地段行车。线路施工限速时, 距施工地点1, 800m处增设万吨列车移动减速防护信号标, 在减速终端增设减速防护终端信号标。列车通过时执行工务部门提供的限速要求。二是避免发生路外伤亡。列车运行中机车乘务员要加强嘹望, 发生碰撞行人、牲畜时, 司机确认不影响本列车安全的情况下, 可不停车继续运行。若运行中前方有机动车抢越道口或上道, 确认危及安全, 司机必须采取停车措施, 并立即报告列车调度员。
(四) 强化设备基础保障, 确保检修能力到位。
充分利用电气化改造, 在段修、站修、临修、运用维修等各个检修环节上加大投资力度, 形成以高科技装备为核心的检修安全保障体系。一是强化行车设备检修质量。针对目前设备质量存在的突出问题, 加强设备检修养护。二是强化始发检修能力。在始发站新安装万吨列车电控试风系统和列车制动机试验监控系统, 提高了作业效率, 极大地减轻了劳动强度。三是强化现场临修能力。为及时快速地处理列车队中的临修故障, 为各运用车间及万吨战略装车点配置各种列检用小型工装设备, 以及满足C70、C80等新型车的检修需要的专用装备。这样便可大幅度减少摘车临修, 从而提高运输效率。四是强化定期质量鉴定。根据现场经常发现的现象, 及时补强作业标准, 规定在技检作业中要进行重点检查, 发现不符合各项质量标准的及时进行调整, 保证万吨大列始发状态良好。
(五) 突出防范和整治惯性和重点安全问题。
各单位要加强对车站值班员和调度员的管理, 加强关键作业的监控, 落实基本作业程序和标准。一是防机车车辆溜逸。各部门、各单位要认真汲取车溜逸事故教训, 认真查找本单位存在的安全隐患, 认真落实防溜安全措施, 提高应急处置能力。二是加强劳动安全工作。我局切实吸取近期全路劳动安全事故教训, 强化警示教育, 落实预防和控制措施, 严格执行施工作业防护避车规定, 加强自控与互控, 确保人身安全。三是加强路外安全管理。针对近期路外安全事故多发的情况, 要进一步加强路外安全管理, 严格落实封闭区段巡护和道口监护看守制度, 严防闲杂人员进入护网。
五、深刻汲取经验教训
灾难这面镜子虽然残酷, 却能照出真实问题。因此, 事故发生了, 需要对公众疑虑和关切的每一个安全隐患都作出真诚负责任的交代:让调查处理过程公开透明, 使公众得到真相;对设备问题、管理问题、厂家问题、腐败问题等一追到底、毫不手软;查清事故原因, 作出经得起历史检验的结论, 进而采取科学有效的改进措施。
六、结语
确保万吨列车运行安全的任务艰巨, 近年来, 呼和浩特铁路局在铁道部装备部领导的帮助指导下, 在保障长交路直通万吨大列安全运行方面做了一些探索和尝试, 形成完善的技术标准体系, 是今后进一步研究的课题。特别是在呼和浩特铁路局快速发展的进程中, 展示出了应有的作用和地位。但我们深知, 确保运输安全生产是一项长期和艰巨的任务, 我们有决心在今后的工作中不断进取, 为运输安全生产做出新的、更大的贡献。
参考文献
[1].孙福样.我国铁路重载发展运输的发展与探索[J].铁道知识, 2004, 5
[2].李玉平.确保万吨重载列车运行安全的探讨[J].铁道运输与经济, 2008, 11
[3].李权.呼铁局开行万吨重载列车的研究[J].企业家天地, 2010, 8
先进的列车运行控制系统 篇5
2008年在世界高速铁路大会上,与会代表就高速铁路定义进行讨论,最后提出高速铁路有三个标准:一.新建有专用铁路;二.开行250公里以上的动车组列车;三.必须用先进的列车运行控制系统。
先进的列车运行控制系统与信号,是高速列车安全、高密度运行的基本保证。是集微机控制与数据传输于一体的综合控制与管理系统,是当代铁路适应高速运营、控制与管理而采用的最新综合性高技术。这种运行控制系统与普速的铁路是完全不同的,它是一个计算机(电脑)化的控制系统,这就是高速铁路的最核心技术。
所有列车运行控制系统说通俗点就是机器控制与人控制如何结合。传统普速铁路是以人控为主,机器做辅助的;而高速铁路是反过来,优先以机器控制为主,人是辅助的。高速铁路必须采用先进的列车运行控制系统,我们才能认定说这条线路是高速铁路。
传统普速铁路将列车在区间运行过程中实现自动化的设备统称为区间设备,包括各种闭塞设备及机车信号与自动停车装置,其一般以地面设备为主。
在高速铁路上,由于行车速度较高,如仍用地面的区间设备来调整列车运行,将产生很大困难。首先是地面信号的显示距离和显示数量不能给司机作出一个准确的速度限制,甚至模糊、不确定性极强。另外,固定的闭塞分区将影响区间的行车效率。为此,在高速铁路的列车运行过程中,必须在实现自动化的前提下,采用新的信号区间设备。首先是取消了分散安装在地面上,线路两侧的区间中的传统信号设备,列车运行控制功能全集中于列车上。其次是列车位置由车上设备进行自身检测,而地面设备是根据由车上传送的位置信息实现间隔控制。再次是列车运行安全速度是根据地面设备传递的信息,由车上设备进行自动控制。还有是地面、列车之间的信息传递可采用查询应达器(Transponder),多信息无绝缘轨道电路与无线传输信道来实现。
先进列车控制系统是铁路在技术上的一次突破,它将使铁路和整个国民经济取得巨大的经济效益。从80年代初开始,世界各国研究的先进列车控制系统,现仍处于研究、试验与完善之中。
如美国的先进列车控制系统英文写法为AdvancedTrainControlSystems缩写成叫ATCS,美国的另外一种先进列车控制系统叫ARES。由此推理,欧洲列车控制系统叫ETCS,法国的实时追踪自动化系统叫ASTREE,日本的计算机和无线列车控制系统叫CARAT等等。全是英文名称的缩写而言。
近年来,许多国家为先进列车控制系统研制了多种基础技术设备,如列车自动防护系统、卫星定位系统、车载智能控制系统、列车调度决策支持系统、分散式微机联锁安全系统、列车微机自动监测与诊断系统等。世界上许多国家如美国、加拿大、日本和西欧各国都将在20世纪末到21世纪初,已经开始分层次的实施、逐步推广应用这些新技术。
美国的ARES系统采用全球定位卫星接收器和车载计算机,通过无线通信与地面控制中心连接起来,实现对列车的智能控制。中心计算机根据线路状态信息和机车计算机报告的本身位置和其他列车状态信息等,随时计算出该采取的相对应措施,使列车有秩序地行驶,并能控制列车实现最佳的制动效果。全球定位卫星系统定位精确,误差不超过1米,ARES并利用全球定位卫星来绘制实时地图,使司机能在驾驶室的监视器上清楚地了解列车前方的具体情况,从而解决了夜间和雨雾天气时的观察困难。而ATCS列车控制系统与ARES系统最大区别,在于采用设在地面上的查询应答器,不用全球定位卫星。
当然,ARES和ATCS的功能不限于列车自动驾驶,它们的潜力还很大。计算机还可以在30秒以内,计算出一条铁路线的最佳运行实时计划,以便随时调整列车运行,达到安全效率和节能的最佳综合指标。
除美国研制的ATCS与ARES系统外,其他各国发展高速铁路的国家也都十分重视行车安全与控制系统的开发研究。作为世界高速铁路发展较快的日本、法国和德国,在地面信号设备中,区间设备都采用了符合本国国情的可靠性高、信息量大、抗干扰能力强的微电子化或微机化的不同形式的自动闭塞制式。车站联锁正向微机集中控制方向发展。为了实现高速铁路道岔转换的安全,转辙装置也向大功率多牵引点方向发展,同时开发研究了道岔装置的安全监测系统。在车上,世界各国的高速铁路都积极安装了列车超速防护和列车自动控制系统。
日本在东海道新干线采用了ATC系统,法国TGV高速线采用了TVW300和TVM430系统,德国在ICE高速线上采用了LZB系统。这些系统的共同点是新系统完全改变了传统的信号控制方式,可以连续、实时监督高速列车的运行速度,自动控制列车的制动系统,实现列车超速防护。另外,通过集中运行控制,系统还可以实现列车群体的速度自动调整,使列车均保持在最优运行状态,在确保列车安全的条件下,最大限度的提高运输效率,系统进一步还可以发展为以设备控制全面代替人工操作,实现列车控制全盘自动化。这些系统的不同点主要体现在控制方式、制动模式及信息传输的结构方面。
德国的LZB连续式列车运行控制系统,其运营速度可达270km/h。它是目前世界上唯一采用以轨道电缆为连续式信息传输媒体的列车控制系统,可实现地面与移动列车之间的双向信息传输,同时还可利用轨道电缆交叉环实现列车定位功能,控制方式是以人工控制为主。LZB系统首先将连续式速度模式曲线应用于高速列车的制动控制,打破了过去分段速度控制的传统模式,可以进一步缩短列车运行的时隔时分,因此能更好地发挥硬件设备在提高线路运输效率方面的潜在能力。
法国的TVM430型是在TVM300系统的基础上进行数字化改造后的列车控制系统,在TGV北方线上采用,列车运行速度可达320km/h。TVM430系统的地面信息传输设备采用UM71型无绝缘数字式轨道电路,由地面向移动列车之间实现地对车信息的单向传输。信号编码总长度为27个信息位,其中有效信息为21位。列车的定位功能也是由轨道电路完成的。
我国采用的“中国列车运行控制系统”(CTCS)。CTCS-1级,人工控制为优先,超速防护,用于传统普速铁路。CTCS-2级,机器控制为优先,基于轨道电路+应答器的地对车单向信息传递,用于250km/h客运专线,5分钟追踪。CTCS-3级:机器控制更为优先,基于无限数据传输平台(GSM-R)车地双向列控信息传递。用于350km/h客运专线,3分钟追踪。CTCS4级采取目标距离控制模式,列车按移动闭塞或虚拟闭塞方式运行还未实施商业应用。
根据我国的具体情况,高速铁路要兼容既有铁路的信号制式,特别是要满足多种信息传输方式,实现传输系统故障时的降级需要,就必须采用车载设备智能化的方式。
列车运行安全 篇6
关键词:城市轨道交通;列车运行图;编制方法;列车区间;折返时间;行车间隔
中图分类号:U239 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)26-0143-03
我国城市轨道交通的网络建设的速度正在不断加快。城市交通系统的建设是为了给乘客提供高质量的出行服务。而列车运行图作为列车运行的计划指导,它不仅是轨道交通系统各部门协同工作、维系列车和乘客秩序的保证,也在列车运输安全、快速、准确性等各方面起到了重要作用。尤其在运行环境复杂、线路客流波动较大的城市中,城市轨道交通列车运行图的正确编制和实现方法对于提高城市交通质量和保证城市交通安全具有重要的现实意义。本文以某地铁线路的编制为例,详细介绍了列车运行图的编制方法和编制技巧,为城市轨道交通列车运行图的编制提供了理论指导。
1 列车运行图
1.1 列车运行图概述
列车运行图是运用坐标原理来表示列车在铁路各区间的运行时刻以及在各车站停车和通过时刻的线条图,是铁路运输工作的综合计划和行车组织的基础,是协调铁路各部门和单位按一定程序进行活动的工具。它规定各车次列车占用区间的程序,列车在每个车站的到达和出发(或通过)时刻,列车在区间的运行时间,列车在车站的停站时间以及机车交路、列车重量和长度等。它是列车安全、正点运行和有效组织交通运输工作的综合性生产计划,是全路组织列车运行的基础。
1.2 列车运行图基本要素
列车运行图的编制必须遵守严格的时间标准和具备一些基础数据。这些就是列车运行图的基本要素。它主要包括列车区间运行时分、停站时间、折返时间、行车间隔、运行交路、全天运营时间、运用车辆数目、列车出入库方式及时间以及高平低峰时段等数据。
2 列车运行图编制原则、步骤和检查内容
2.1 列车运行图编制原则
列车运行图的编制要遵循以下基本原则:首先,在保证安全的前提下,提高列车运行的速度。因为列车运行速度是城市轨道交通的优势,但提高速度的同时必须首先保证乘客安全,这样就可以压缩折返时间,减少出入库时间。其次,要为乘客提供方便。城市轨道交通是为广大乘客服务的,所以,运行图的编制要努力提高服务水平,为乘客提供优质便捷服务。再次,要充分利用线路和车辆的能力,要精确计算折返时间,尽量安排平等作业,合理安排车辆解决高峰客流问题。最后,在保证运行需求的前提下,减少运营车底组数。综合考虑高峰时段的列车运行情况,进而减少运营车底组数,就可以降低运营成本。
2.2 列车运行图编制步骤
列车运行图的基本编制步骤如下:首先,收集编制资料,对相关问题进行调研和实验,从而确定全日行车计划和行车运行基本方案。其次,编制列车运行图和运行指标分析,征求调度部门、客运部门和车辆部门建议,并对行车方案进行调整。再次,根据列车运行方案设计详细的列车运行图、时刻表和编制说明,同时计算所需车底数。最后,对运行图进行全面检查,计算运行图的相关指标,并报请相关部门审核批准。
2.3 列车运行图检查内容
列车运行图检查主要内容包括:乘务工作方案是否符合标准;运行图执行所需要的车底数目;列车到达车站时的均衡性和调试列车的铺设情况等。
3 列车运行图编制方法和技巧
3.1 运行图基本参数的确定
在列车运行图的编制过程中,首先要确定列车运行图的基础参数。其确定方法如下:
列车区间运行的确定:它是指列车在两个相邻车站之间的运行时间标尺。这一标尺是由运营线路信号系统投入正常使用后由专业人员提供或者采用牵引计算和现场查标相结合的方法进行查定。
中间站停站时间的确定:它是指列车在中间站进行开/关车门、乘客进行乘降等作业时所需要的时间。根据各车站实际客流情况、车站换乘等因素,采用分析计算和现场查标相结合的方法进行查定。
折返时间的确定:它是指列车在折返站进行到/发、换端等作业所需要的时间标准列车的折返时间。主要根据该折返站的到、发时间,在折返线里的作业时间以及司机换乘时间并结合实际轨道线路状况经过实践检验来确定折返时间。
行车间隔的确定:它是指两相邻列车在同一运行方向经过同一地点的时间差。一般是根据市民的出行习惯和上、下班时间,在各个时间段的不同客流来制定不同的行车间隔时间,越小的行车间隔,需要越多的列车投入服务,其运输能力越大。
3.3 列车出入库运行线的编制
3.4 行车间隔与车底数条件的满足
由于车底成本较高,添置时间长,列车的运行间隔会受车底数量的限制。要使车底数为整数,有两种方法来处理:第一种方法是适当放大运行周期,放大到运行间隔的整数倍;另一种方法是保持车底运行周期不变,缩小运行间隔。
3.5 列车开行交路的处理
常见的交路形式有单一交路、分段交路、交错运行交路、环线列车交路、直线加环形交路等。由于交路形式增加了运输组织的复杂度,所以要合理匹配运行间隔,大小交路列车开行数量保持一定比例,同时要排除中间折返与正线行车的交叉干扰。
4 结语
在城市轨道交通网络建设中,很多线路的结构形式变得越来越复杂。所以,建立健全良好的运输组织是实现优质高效交通服务的前提。而列车运行图作为列车运行的计划指导,在编制中需要顾全大局,统筹兼顾,正确处理列车运行、车站作业、列车交路、运输施工等各方面的关系,从而改善运输组织服务水平。同时,要及时总结经验,为提高列車运行图的编制水平奠定基础。
参考文献
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作者简介:韩嘉(1981-),男,黑龙江佳木斯人,深圳市地铁集团有限公司工程师,研究生,研究方向:交通运输工程。
地震情况下列车的运行安全性分析 篇7
日本铁道综合技术研究所曾利用车辆动力学仿真程序VDS, 建立了1个完整的车辆模型, 分析了车辆在以大振幅振动的轨道上的运动, 弄清楚了地震情况下的车辆响应[1]。此外, 利用车辆与铁道结构物的动态相互作用分析程序DIASTARSⅡ, 进行地震情况下新干线列车的响应分析, 研究了连续结构物的振动与列车的相互作用[2]。VDS着重于研究车辆, DIASTARSⅡ则着重于研究结构物的振动特性和结构。有效利用各自的特征, 可以应用于地震情况下车辆运行安全性的评价, 以及提高车辆运行安全性的对策的研究。
2004年10月23日, 发生了新潟县中越地震, 当时在高架桥上以高速运行的10辆编组上越新干线200系325号列车脱轨。在随后进行的事故原因调查, 以及在地震情况下提高新干线列车安全性对策的研究过程中, 指出了下述工作的重要性:进一步明确约束车辆间的车端减振器对车辆响应的影响;进一步明确地震情况下列车的运行安全性。因此, 改进了车辆动力学仿真程序VDS的内容, 使其具备列车运行仿真能力, 分析了地震情况下新干线列车的大位移响应。
下面论述VDS程序的主要改进内容, 给出地震情况下列车运行安全性的计算结果, 并介绍新提出的、适用于列车的运行安全性评价方法。
2 VDS程序的改进点与主要功能
VDS用球铰、非线性特性的弹簧及减振器、限位橡胶块 (橡胶止挡) 等悬挂单元, 结合车体、车辆转向架等刚体, 建立完整的车辆模型。此外, 对支承各轮对下方的钢轨的路基施加振动, 一边时刻判别车轮与钢轨的接触状态, 一边计算两者间作用的非线性蠕滑力。模拟列车时, 各车辆模型及路基振动的建模方法, 与以前的单车模型完全相同, 但要新建立定义车辆间约束的基本单元。此外, 在VDS中还增加了以下功能:
(1) 对各轮对输入不同的地震波形的功能;
(2) 每隔一定倍率, 改变地震振幅, 自动判别车辆是否脱轨的功能。
2.1 列车模型
图1给出了列车的模型示意图。对新干线列车来说, 除了车辆间具有钩缓装置之外, 还装有车体间抗蛇行减振器、车端减振器 (抗侧滚减振器) 以及气密结构风挡。其中, 车端减振器采用单车模型中所使用的球铰、弹簧串联非线性减振器的模拟方法加以模拟。气密结构风挡则利用平动及转动的减振器并联弹簧的模拟方法加以模拟。将描述车钩与车体间抗蛇行减振器特性的基本单元补充到VDS中。
2.1.1 车钩
将车钩描述为定义面向2个物体的安装点, 其间作用力有产生纵向方向 (x方向) 的轴向力, 与绕x轴及y轴 (横向轴) 的旋转弹簧力及粘性衰减力。旋转弹簧力通过设定几个角位移与力, 能够描述任意的非线性特性。轴向力具有滞后特性[3], 即使图2所示的小振幅情况, 也是典型的伴有阻尼作用的摩擦力特性。在分析地震情况下车辆的响应时, 考虑了车钩产生大位移时, 与钩体托架的接触情况, 适当给予非线性旋转弹簧力是很有必要的。
2.1.2 车体间抗蛇行减振器
车体间抗蛇行减振器采用卸荷结构, 要求在通过专用试验线的小半径曲线段时, 即使产生很大行程也不产生阻尼力。因此, 在模拟抗蛇行减振器时, 当活塞行程一旦超过卸荷点位移, 则将减振力逐渐降为零 (审校者注:均应为速度, 而不应为位移) 。
2.2 地震波形的输入
如图3所示, 路基振动是以作用于各轮对下方的路基 (地面固定坐标系) 的位移形式来输入的。输入波形既可以是正弦波, 也可以采用时序数据 (时间序列数据) 提供东西、南北、上下三个方向的实测地震波形 (位移及速度) 。在实测路基振动时, 通常作为水平成分提供南北与东西方向的波形, 所以, 根据车辆运行方向的方位角ψz, 在仿真程序内进行公式 (1) 的变换, 求出激振矢量xE、﹒xE。在车辆动力学仿真过程中, 需预先设定车辆的前进方向, 取前进方向左边、垂直方向向上为正方向, 构成右手坐标系。例如, 用东西方向 (东为正) 的实测地震波形进行横向激振时, 必须使地震波形正、负反向。当然, 照原样输入东西方向的实测地震波形, 如设定车辆的运行方位角为ψz=180°, 其结果也是一样的。
式 (1) 中:
xNS、xEW、xUD———南北、东西、上下方向的激振移;
xE、yE、zE———x、y、z方向的激振位移
在仿真过程中, 用地面固定坐标系给予的激振向量xE、﹒xE实施各坐标系 (见图3) 间的变换, 以轨头顶面中心为原点, 求出钢轨坐标系上的激振矢量, 从而进行轮-轨间作用力的计算。
以同相位、同振幅对单车所有轮对进行激振时, 只提供1种路基振动数据就可以了。对车辆定距为17.5 m的新干线车辆来说, 在发生地震时, 也可认为全部轮对接近于同相位激振状态, 但对于长大列车来说, 各车辆的激振波形, 其相位、振幅都应视为不同。另外, 对于高架桥接合部等结构物边界处, 在受到地基振动时会产生动态偏转角。因此, 当车辆在这样的部位运行时, 施加到车辆各轮对的激振波形也是不同的。在分析列车响应时, VDS可以输入各辆车不同轮对对应的地震波形, 从而可以处理一般的路基振动。在研究每车有2台转向架、4条轮对, 共计5辆编组的列车响应时, 采用离线操作的方式编制了20个激振波形文件, 5辆编组列车共有20条轮对, 每条轮对对应一个激振波形文件, 从而可以研究列车在激振情况下的响应。
为了方便起见, 下面将单一频率、单一振幅的正弦波, 具有多数频率成分、振幅时刻随机变化的波统称为地震波。
2.3 运行安全极限的自动判定
2.3.1 基于正弦波输入的运行安全极限
若对所有轮对输入相同的正弦波, 此时计算列车运行安全极限的方法与单车情况是相同的:通过输入频率一定、振幅增加步长为5 mm的正弦波, 求出单辆车的响应以判定是否发生脱轨。最终取车辆脱轨前的振幅为安全极限振幅。但对列车来说, 应当校核各辆车、所有轮对左、右车轮与钢轨的相对横向位移, 横向位移为70 mm以上时, 判断为脱轨。在VDS程序中已经补充了上述内容。当轮/轨相对横向位移为70mm以上时, 车轮与钢轨的位置关系见图4。
2.3.2 基于地震波输入的运行安全极限
对各轮对输入不同的地震波时, 由于地震波的频率、振幅都是随机的波, 并不能求出与输入正弦波时相同的运行安全极限, 因此, 一边以恒定倍率扩大对各轮对输入激振波形的振幅, 一边进行仿真, 对VDS程序的内容进行了扩充, 以便用与输入正弦波时相同的方法判定车辆是否脱轨。脱轨振幅倍率搜索过程中使用二分法。在列车全部车轮中, 将其中某个车轮首先发生脱轨前的振幅倍率定义为安全极限倍率, 并将其视为列车在特定地震波激振下的运行安全极限。
3 地震情况下列车的运行安全性分析结果
下面给出由改进后的车辆运动仿真程序VDS求出的列车在地震情况下的响应结果, 车辆为前、后对称模型[1]。
3.1 基于正弦波输入的运行安全极限分析
建立新干线电动车的单车模型与3辆、5辆、6辆编组的列车模型, 研究了对全部轮对横向施加正弦波 (共计5个波) 激振时的列车运行安全性极限。列车中相邻的车体间用车钩与车体间抗蛇行减振器约束, 各辆车的技术参数相同, 图5给出了计算结果。
由图5可知, 1辆车与列车在安全极限振幅方面几乎没有差异, 仅当激振频率介于0.6 Hz~1.0 Hz时产生微小差异。用同样的正弦波对全部轮对进行激振, 由于各车辆间产生的位移差很小, 因此, 可以认为1辆车与列车的安全极限振幅基本上相同。之所以在部分激振频率下产生稍许差异, 这是因为哪怕对全部轮对进行同相位激振, 轮对在一边滚动, 一边产生横向位移的情况下会产生同一方向的摇头力矩, 从而使车辆间产生摇头等相对运动, 按列车内车辆编号顺序不同, 车辆响应也就会有微小差异。
3.2 对各轮对输入不同地震波时的分析
作为显著体现列车特征的实例, 对新干线列车在振动的连续多个高架桥上运行时的情况进行了计算, 假定高架桥处在不规则形状的地基上, 且地基受到振动。
3.2.1 输入的地震波
地基条件包括倾斜角90°的基础, 及剪切弹性波速度Vs=100 m/s、厚度为20 m的表层地基, 并且认为地基上有固有周期为0.8 s、桥墩间隔为20 m的高架桥 (图6 (a) ) 。对这种不规则形状的地基来说, 由基础沿上下方向向表层地基传播的波与水平传播的波会引起干涉, 地表面的振动随着地点不同会有差异, 各高架桥顶端的响应波也就不同。此外, 相邻高架桥间的轨道上也会产生动态的偏转角 (图6 (b) ) 。研究过程中, 将设计的地基振动L1波作为基础波[4], 进而推断各桥墩位置的地表面波, 输入推断的地表面波, 将计算的高架桥顶端的响应波作为地震波使用[5、6]。这种地震波是振幅倍率为1.0倍时产生最大4.4 mrad的动态偏转角的波。此外, 发生偏转角的高架桥桁架两端, 在偏转角点前后各3 m内, 考虑了钢轨的横向刚度及钢轨紧固装置的弹性, 设置了缓冲区间, 其间的位移用插值法得出, 计算出了钢轨的位移 (图7) 。
车辆在如此复杂振动的高架桥上运行时, 车辆各轮对每时每刻受到不同的地震波作用。输入到车辆动力学仿真程序中的每条轮对的地震波按如下顺序制作:
(1) 用前述的方法计算时刻t内, 高架桥区间整体的变形状态;
(2) 根据列车速度与运行开始位置, 计算时刻t内各轮对在高架桥上的运行位置;
(3) 根据 (1) 的变形计算结果, 计算 (2) 的各轮对在时刻t的位移。
按照上述方法, 针对列车运行速度为300 km/h与100 km/h时, 设定了5种以列车中部为起点的运行开始位置, 进而做成了各轮对的地震波。运行开始位置由预先试算求出了列车的中部车辆通过高架桥发生大的动态偏转角部位, 并以此为基准, 每隔5 m设定了运行开始位置。调整上述计算过程, 记为 (1) ~ (5) (300 km/h) 、 (1) '~ (5) ' (100 km/h) 。对5辆编组的各辆车的前轮对输入的地震波见图8。
3.2.2 运行安全极限 (安全极限倍率)
对各轮对输入前面所述的地震波, 研究了单车与列车的运行安全极限。图9 (a) 给出了运行速度为300km/h时的运行安全极限, 图9 (b) 给出了运行速度为100 km/h时的运行安全极限。图9中的所谓安全极限倍率是指, 从位移倍率1.0倍开始, 以0.05倍作为步长扩大振幅并进行仿真分析, 判定为脱轨以前所对应的最大倍率。分析单辆车时, 考虑列车中的脱轨车辆, 输入了与中间车辆 (300 km/h) 或者3辆编组的头车 (100 km/h) 相同的地震波。
将图9和图5所示对于同相位正弦波振动的运行安全极限进行对比, 可以看出编组车辆数目对运行安全极限的影响。地震波下各轮对间的相位差及振动振幅的差异, 可认为是车辆产生摇头角, 相邻车辆间存在摇头角、侧滚角的差异, 车体间的抗蛇行减振器及车钩产生作用力等因素对编组的车辆运动产生了影响。
如图9 (a) 所示, 运行速度300 km/h, 调整方式 (1) ~ (5) , 列车的安全极限倍率比单辆车时提高了。列车中, 3辆编组比5辆编组及6辆编组列车的安全极限倍率大, 5辆编组与6辆编组差异较小。此外, 在图9 (a) 条件下, 列车超过运行安全极限时, 多数情况下, 3辆编组的头车、5辆或6辆编组的中间车最早达到运行安全极限, 其时刻为37.1 s~37.3 s左右 (见图8) 。
如图9 (b) 所示, 运行速度100 km/h, 调整方式 (1) '~ (5) ', 列车的安全极限倍率与单辆车相同或高于单辆车。另外, 列车中, 5辆编组比3辆编组的安全极限倍率加大了。在图9 (b) 条件下, 大多数情况是编组车辆的头车最早到达运行安全极限, 其时刻与图9 (a) 一样, 为37.1 s~37.3 s左右。
对研究过程中所使用的地震波而言, 列车比单辆车的总安全极限倍率加大了。也就是说, 如进行单辆车模型的分析, 可以说能获得运行安全指标偏于保守的结果。即使车辆在受到相同地基振动的高架桥上运行, 在图9 (a) 所示速度300 km/h情形与图9 (b) 所示速度100 km/h情形下, 同一车辆模型间的安全极限倍率方面也会产生差异。至于单辆车与5辆编组列车, 速度100 km/h的安全极限倍率加大, 而3辆编组列车相反, 速度100 km/h下安全极限倍率稍微减小。
正如以上所述, 使用列车模型, 对各轮对输入不同地震波时的运行安全极限, 随着调整方式 (运行速度及运行开始位置) 及编组车辆数目的不同, 会取得不同的计算结果。因此, 泛泛地评价列车的运行安全性是很困难的, 必须借助许多条件进行分析。至于列车与单辆车模型的差异, 必须进一步利用别的各种地震波分析之后才能得出最终结论。
3.2.3 车体间约束对运行安全极限的影响
采用3辆编组与5辆编组的列车模型, 探讨有无车体间抗蛇行减振器及车端减振器 (抗侧滚减振器) 对列车运行安全极限的影响。输入的地震波与3.2.2节相同, 即运行速度300 km/h, 调整方式 (1) ~ (5) , 以及运行速度100 km/h, 调整方式 (1) '~ (5) '。将车体间安装车钩与车体间抗蛇行减振器的列车作为标准列车, 对卸去了车体间抗蛇行减振器, 以及安装了车端减振器的对应列车模型进行了运动仿真。
(1) 车体间抗蛇行减振器
图10 (a) 表示有车体间抗蛇行减振器时的运行安全极限, 图10 (b) 表示无车体间抗蛇行减振器时的运行安全极限。图10 (a) 对应的列车运行速度为300km/h, 图10 (b) 对应的列车运行速度为100 km/h。
图10 (a) 表明, 在列车运行速度为300 km/h时, 3辆编组列车有车体间减振器时, 无论是哪种形式的调整, 其安全极限倍率最高。对3辆编组列车来说, 安装车体间抗蛇行减振器后, 其安全极限倍率增加了。对5辆编组列车来说, 车体间抗蛇行减振器的影响比3辆编组车体间抗蛇行减振器的影响小些。对调整方式 (2) (见图10) 来说, 在安装车体间抗蛇行减振器的情况下, 其安全极限倍率减小。但对于安全极限倍率最小的调整方式 (5) 来说, 3辆编组、5辆编组列车在安装车体间抗蛇行减振器的情况下都提高了安全极限倍率。
图10 (b) 表明, 在列车运行速度为100 km/h时, 5辆编组列车安装抗蛇行减振器, 除调整方式 (5) '以外, 其安全极限倍率最高。3辆编组的调整方式 (1) '、5辆编组的调整方式 (5) '时, 有车体间抗蛇行减振器时的安全极限倍率变小了。不过其他4种调整方式, 由于安装车体间抗蛇行减振器, 安全极限倍率增加了。安全极限倍率最小的3辆编组的调整方式 (2) '~ (5) ', 安装车体间抗蛇行减振器时, 其安全极限倍率由1.85倍提高到1.9倍。
根据上述结果可知, 随着调整运行速度及运行开始位置, 对于本文中使用的地震波, 在地震情况下, 安装车体间抗蛇行减振器时, 列车的运行安全性呈增高的趋势。
(审校者注:图10 (b) 与图9 (b) 数据不能完全对应, 疑作者绘图有误)
(2) 车端减振器 (抗侧滚减振器)
将安装车端减振器 (可衰减侧滚振动) 时的列车运行安全极限做为标准, 图11给出了有、无车端减振器时的运行安全极限。图11 (a) 对应的列车运行速度为300km/h, 图11 (b) 对应的列车运行速度为100 km/h。
图11 (a) 表明, 在列车运行速度为300 km/h时, 3辆编组列车有车端减振器时, 4种调整方式 ( (1) 、 (2) 、 (4) 、 (5) ) 的安全极限倍率与无车端减振器时没有变化, 只有调整方式 (3) 对应的安全极限倍率加大了。此外, 5辆编组列车安装车端减振器时, 在所有调整方式下, 其安全极限倍率都提高了。即使安全极限倍率最小的5辆编组列车在调整方式 (3) 、 (4) 、 (5) 下, 当有车端减振器时, 其安全极限倍率也得以提高。
图11 (b) 表明, 在列车运行速度为100 km/h时, 3辆编组列车有车端减振器时与无车端减振器时的安全极限倍率相同, 或者减小了。至于5辆编组列车, 原本就比3辆编组列车的安全极限倍率大, 而在调整方式 (1) '、 (2) ', 有车端减振器的5辆编组列车, 其安全极限倍率反而减小了。安全极限倍率最小的3辆编组列车在调整方式 (1) '与 (3) '~ (5) '中, 对调整方式 (5) '来说, 有车端减振器情况下, 其安全极限倍率稍微减小。但对于其他的调整方式, 仍为原来的1.9倍, 维持不变。
根据以上结果及按照不同调整方式来看, 对于本文中所使用的地震波, 列车在安装车端减振器时, 总的来说, 地震情况下列车的运行安全性呈现增高的趋势。
4 结论
通过改进车辆运动仿真程序VDS, 使研究地震情况下列车的运行安全性成为可能。通过输入正弦波及对各轮对输入不同的地震波, 进行分析后, 得到了以下结论:
(1) 如对各轮对输入不同的地震波进行分析, 与施加正弦波激振相比, 前者对于列车的影响可以显著地体现出来。本文提出的安全极限倍率指标, 能够比较、评价列车的运行安全性。
(2) 对各轮对输入不同的地震波时, 列车的运行安全极限随着调整方式 (运行速度、运行开始位置) 及编组车辆数目的不同而不同, 因此, 泛泛地评价列车的运行安全性是很困难的。
(3) 对本文分析中所采用的地震波, 按调整方式来看, 如安装车体间抗蛇行减振器及车端减振器, 则在地震情况下, 列车的运行安全性呈现增高的趋势。
5 结束语
本文中所使用的地震波, 是以设计的地基振动L1波为基础做成的, 作为沿线路方向位于不规则形状地基上高架桥顶端的响应波。实际上, 地震本身是千差万别的, 而且, 具有各种特性的铁道结构物以不同方式连接, 发生地震时, 车辆的运行速度及位置也各不相同。因此, 利用列车模型进行动力学分析, 按照一般方式评价列车的运行安全性是很困难的。然而, 如对各轮对输入不同的地震波, 进行列车的动力学仿真, 则与单辆车模型的全部轮对同相位激振相比, 前者更能体现真实的运行状态。本文所提出的分析与评价方法, 对于个别具体的地基振动及各个结构物群来说, 能有效地应用于评价地震情况下列车的运行安全性。
参考文献
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[2]松本信之, 曽我部正道, 涌井一, 田边诚, 构造物上の车両の地震时走行性に关すゐ检讨[J].铁道総研报告, 2003, 17 (9) :33-38.
[3]早势刚, 长南征二, 深澤香敏.铁道车両连结器用緩衛装置の高机能化に关すゐ研究[C].日本机械学会论文集 (C编) , 2001, 67 (654) :201-208.
列车运行安全 篇8
一、非正常情况下行车组织容易发生的问题
非正常情况下, 由于设备控制条件丧失, 主要靠人工控制, 一个环节的疏忽, 就很容易发生事故。通过对近年来铁路发生的行车事故分析, 非正常情况下接发列车容易发生的问题主要有:
(一) 对于设备临时故障, 没有思想准备, 手忙脚乱
非正常情况行车不多见, 没有经历过非正常情况作业的职工, 一旦遇到非正常情况行车, 心里十分恐慌, 作业中手忙脚乱, 忙乱中就容易发生错办、丢失作业程序的现象, 对于何种故障如何办理行车似是而非, 往往出现错误使用行车凭证或主观臆测行事, 导致事故发生。
(二) 设备的多样性及复杂性增加了作业难度
我段管内有计算机联锁和继电器联锁, 双线双方向自动闭塞, 面对许多新设备, 出现非正常情况后, 职工不知如何作业或按什么标准作业。
(三) 干部监控不力
有的干部业务不熟悉, 出现非正常情况时, 不知道程序如何, 使监控落不到实处。
(四) 对于方案施工虽然有组织措施, 但不能很好的落实
如施工前的准备工作不充分, 预备会不真正召开, 施工的培训没有到位, 施工预想不充分等;施工中对重点岗位及环节卡控不到位;施工后的总结不认真, 有的施工完毕根本就不总结。
二、对非正常情况下发生问题的原因分析
(一) 技术业务素质低
部分参与接发列车作业人员技术业务素质低, 应变处理能力差, 有章不循, 违章蛮干。现代铁路行业采用的是人机控制体系, 即人为控制与设备控制相结合的控制体系, 随着科技的不断进步和发展, 设备控制所占的比重越来越大, 对作业者的操作可以起到反控制作用。但在非正常情况下, 作业者一旦违反或简化作业程序, 极易酿成事故。职工素质参差不齐, 有些职工缺乏常识性的知识, 工作中存在盲目性, 不知道如何去做。
(二) 非正常情况下参与作业人员心理状况发生变化
一般来说, 非正常情况下, 作业程序比正常情况下复杂, 作业效率比正常情况下明显下降, 而铁路行车对时间的要求非常高, 往往在这时列车调度员要下达命令, 车站值班员要抄收、登记, 还要布置进路, 极易诱发作业者慌乱, 从而顾此失彼, 出现作业上的空档。
(三) 纪律观念差
工作时间注意力不集中, 不能严格按照非正常情况下接发列车工作程序作业, 出现设备故障后, 不积极办理接发列车, 而是消极等待设备恢复正常, 滥用行车方法, 擅离岗位, 错传、漏传命令或变更计划下达不彻底, 是造成行车事故的主要原因之一。
(四) 管理思想松懈
部分领导责任心不强, 对非正常情况下的接发列车工作抓而不实, 执行“自控、他控、互控”制度不严;有的领导干部好人主义严重, 不敢抓、不敢管;甚至少数领导业务素质低、管理能力差、不能发现和解决问题, 有的甚至违章指挥。室内、室外不同工种间联系脱节, 监督检查未能抓住关键环节和作业重点, 有的甚至不按规定到岗监控。
三、对非正常情况下的行车组织采取的对策措施
(一) 提高业务素质, 是确保非正常情况下接发列车安全的基础
在设备停用的情况下, 人的因素是起决定作用的。设备越先进, 对人的素质要求越高。加强对行车作业人员在非正常情况下安全办理接发列车的技术业务培训。组织职工定期开展非正常情况下接发列车作业的技术演练.积极推广接发列车模拟故障应变处理。实作演示训练的经验和方法, 提高接发列车人员在非正常情况下的作业技能和应急处理能力。非正常作业技能的培训要紧密结合生产实际的需要, 既要使职工学懂《技规》、《行规》等规章对非正常作业的理论要求, 又要使职工掌握非正常作业中各个工序之间如何衔接, 各工种之间如何协同动作, 互相配合, 互相监督等问题。苦练业务基本功, 提高处理非正常突发问题的应变能力。培训中首先通过教学使参加培训的各工种熟练掌握非正常作业的理论知识, 对各种非正常情况接发列车全过程进行实作示范教学, 将理论知识连贯起来应用于实际作业中。俗话说熟能生巧, 要重在“练”字上下功夫, 在熟悉理论的基础上, 按照作业标准进行各种非正常情况接发列车模拟演练。在模拟演练中, 每个工种不仅要熟练地掌握本岗位的作业程序, 还要熟练地掌握其他岗位的作业程序, 使全体员工将非正常作业程序练得炉火纯青, 这样就能在非正常情况发生后, 各岗位的职工有条不紊地按标作业, 发挥互相监控的作用。
(二) 加强思想素质教育, 重视人的生理心理因素
在运输安全中, 人是起决定作用的因素。安全思想素质差, 责任心不强, 是导致“违章违纪”等不安全行为的重要原因。教育职工树立强烈的主人翁责任感, 一丝不苟地按标作业是确保安全生产的又一根本保证。注重思想教育, 加强职工的责任心, 激发其爱岗敬业的主人翁精神, 从思想上拒绝为了图一时的省时省力而故意违规的意识, 激发全体职工努力学习、刻苦钻研、积极向上的进取精神。
(三) 抓好干部现场监控, 是确保非正常情况下接发列车安全的保证
高速列车运行仿真设计 篇9
关键词:高速列车,综合仿真,电气特性,软件
0 引言
高速列车融合了机械工程、现代控制、电子、材料与结构、通信与计算机等多个学科的一系列高新技术,针对如此复杂的系统工程,开发优化设计仿真平台,进行前期良好的功能定位以及开发进程规划至关重要。
目前国内外关于高速列车综合仿真软件的研究比较少,而建立一套整体的电气综合仿真软件确实有着一定的难度,其他科研机构曾经就高速列车的牵引传动系统建立了基于Simulink和VC++混合编程的仿真软件,由于需要两者之间的数据交互和仿真,仿真周期比较长,同时其只是针对牵引传动系统进行了仿真,并没有结合列车实际的运行状态,故而其仿真与列车实际运行情况依然存在着一定的差异[1,2]。而本文基于列车顶层指标[3,4],针对高速列车的电气特性设计以及运行策略进行了分析,并且搭建了一套集设计、验证与展示为一体的电气综合仿真平台,该优化设计仿真平台还能够支持高速列车相关技术的研究[5,6]。
1 高速列车优化设计仿真软件平台框架
图1为高速列车优化设计仿真软件结构框架。仿真软件主要包括5部分,即基本数据设定、列车内部子系统建模、综合仿真、接口以及结果分析。
(1)基本数据设定。定义列车名称和基本编组信息,并对优化设计列车的顶层目标值进行设定。
(2)列车内部子系统建模。通过参数设计完成列车子系统搭建,包括牵引传动子系统和制动系统。其他子系统随着仿真的深入,将逐步搭建。
(3)综合仿真。针对建立的列车模型进行多样化仿真,以验证列车性能;根据仿真结果,优化列车模型,包括列车运行仿真。随着平台的完善,可进行的仿真逐渐增加,例如轮轨关系动力学仿真、车体与空气的流固耦合仿真等。
(4)接口。为实现与硬件实验平台、三维视景仿真、司机模拟控制台、外部系统模型以及其他软件平台的数据交互和联合仿真,在综合仿真部分留有系列接口。
(5)结果分析。以实时展示和设计报告等多种形式对仿真结果进行分析,对设计结果进行总结。
2 电气特性设计
2.1 牵引传动系统能量转换
动车组牵引时,将电能转换成机械能,其能量转换和传递途径如下:接触网高压交流电→受电弓→机车变压器(低压交流电)→ 整流器(直流电)→ 逆变器(VVVF)→牵引电动机→齿轮→旋转力矩→轮轨间黏着作用→机车牵引力。而再生制动时,轮轨间黏着作用提供给动车组制动力,其能量转换和传递途径与牵引时相反。
2.2 牵引/制动特性曲线设计
列车牵引特性曲线的设计是在对列车性能有明确要求基础上,得到一条满足列车各项运行指标的列车牵引力-运行速度曲线。列车牵引特性曲线的设计流程如下:
(1)根据列车相关参数(如列车动车和拖车辆数、单位乘客体重、每辆车的轴数、列车运行基本阻力、列车启动阻力、惯性系数以及最高运行速度时剩余加速度等)计算列车牵引特性相关参数。
(2)根据列车牵引特性相关参数求解列车最高运行速度时的牵引力。先计算出列车牵引功率,根据牵引力、列车运行速度及牵引功率的关系求解出此时的列车牵引力。
(3)计算启动(即速度为0)时的列车牵引力。
(4)目前国内采用日本黏着公式,计算得到列车牵引特性曲线方程。
2.3 异步牵引电机特性设计
异步牵引电机特性曲线计算就是根据传动比和轮径将机车特性曲线转换成电机的转矩- 转速特性曲线,以确定电机的恒功功率及恒功范围、启动转矩、最高转速、最大转矩、电机电流和定转子漏感等参数。
图2为高速列车运行时电机转速和电机转矩之间的关系曲线,随着电机转速的增加,电机转矩几乎呈线性下降趋势。图3为列车速度与转矩之间的关系,当列车速度小于120km/h时,转矩保持恒定,当列车速度大于120km/h时,转矩呈下降趋势,但仍然保持功率恒定。
3 软件功能
3.1 列车模型与线路条件设定
该软件可以进行较为详细的列车编组数据设定。单节车辆为最小模块,动力单元由少量动车和拖车组成,连接多个动力单元即可构建列车模型。细致的列车建模,能够区分不同类型的动力单元在牵引和制动性能方面的差异,同时可以对线路条件进行详细的编辑,能够完成线路坡道、曲线以及其他标记数据的编辑,作为运行仿真的线路数据。
3.2 运行仿真策略
3.2.1 最小时分运行策略
列车最小时分的基本运行模式是以最大牵引力牵引到第一限速区,接着在任一限速路线段,最大可能地采用限制曲线均速运行。在任一限速提高过渡段,在出最低限速段后用最大牵引过渡到高限速段;在任一减速过渡路段,在最迟的时间采用最大制动实现速度的过渡;在停车点前,采用最大制动力进行反推。
为提高计算效率,初始化时将各处限速尽量计算清楚,初始化完成后,系统将显示线路与车站设置,并将根据线路限速、特殊限速及列车制动能力计算出的系统限速显示出来。
3.2.2 固定时分运行策略
针对固定时分运行策略,需将整段线路进行分段处理,分段的节点可以选择线路的限速节点,也可以选择过分相节点。这样做有利于算法的构建以及数据的查找,减小计算量。
每个分段采用固定的时间会导致一定的误差,最终无法满足列车运行的精确度要求,因此可以利用时间和距离的关系,每到一个分段的开始节点就对分段时间进行计算。
这种策略是采用距离分配整个线路段的富裕时间,需要注意的一点是富裕时间一定为正,否则就按照最短时间运行。采用该种策略可以很好地保证列车固定时分的运行。
3.3 运行仿真
该软件建立了功能比较完善的牵引计算模型,以京沪线实际线路数据为线路模型,可采用最小时分、常态运行、固定时分3 种仿真策略进行列车运行模拟。计算输出运行速度、时分、电机电力、功率、全程能耗等数据,三维仿真效果图如图4所示。
4 结束语
本文根据高速列车的电气特性的设计、验证与展示,研发了一套高速列车综合仿真软件,该软件可以对列车牵引制动特性、列车电气特性以及运行策略进行仿真分析,可以对不同种类高速列车进行仿真分析和验证。在列车运行策略方面,介绍了列车最小时分运行和固定时分运行条件下的运行策略计算流程。最终完成了高速列车电气综合仿真软件的设计,软件在实现牵引/制动曲线设计、列车常态运行仿真外,还增添了运行仿真动画显示和三维仿真的动态显示界面,增加了用户操作的趣味性和真实感。
参考文献
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轨道列车的混合运行 篇10
在下列情况下, CBTC车将变成非CBTC车。
(1) ZC与CBTC车失去通信超过预设时间。
(2) CC发生严重故障。
(3) 驾驶模式切换至非CBTC。
对于正在运行的CBTC车, 如果变成非C BTC车, 将会施加EB。若使列车继续移动, 司机必须将模式开关切换至IATP、RM或NRM模式。
当列车变为非CBTC车后, 司机将按照轨旁信号机的显示行车。
CBTC列车和非CBTC列车的主要不同是列车的移动授权 (MAL) 。当CBTC列车在整个系统控制范围下行驶时, 是按照常用的CBTC MAL来运行的。区域控制器检测到一列车是CBTC列车并在它所管辖的范围内, 为该列车设定MAL, 把MAL传递给列车的车载设备, 并安全地命令联锁系统熄灭列车进路上的信号机。车载ATP负责保障两车之间的安全空间间隔。
如果一列车变成了非CBTC列车, 下述情况将会自动发生。
(1) 非CBTC列车的位置会被MicroLok检测到, 因为MicroLok一直监视该计轴系统的占用, 以便MicroLok能检测到线路上运行的列车。MicroLok跟据与之相关的计轴设备的“占用”情况, 设置“占用”状态。
(2) 非CBTC列车的位置定义为其所在的所有占用计轴区段;所有在非CBTC列车进路上直到前面的CBTC列车的信号机主显示都安全地被点亮。
(3) 非CBTC列车后方跟随的CBTC列车的MAL都是被设在计轴区段边界, 为确保非CBTC不会与其后的CBTC车碰撞, 它们之间须保持一个空闲的区段。
(4) 如果非CBTC前面的一个区间被其它任何一列车占用, 防护该区段的信号机被设置为“红”灯。
ATS根据列车进路、进路保护区段条件和在运行方向上的区间非占用情况来请求“处理”非CBTC前方信号机的显示。非CBTC列车直到进路上前面的区间和下一进路的保护区段空闲 (如果适用) 才可以发车离站。在信号机显示“通过”的情况下非CBTC列车能够一直运行到它进路上的下一架信号机。
当一辆故障CBTC列车在正线运行时, CBTC列车的移动授权。故障CBTC列车 (即非CBTC列车) 。按照后备模式运行。
所有故障列车之前的CBTC列车以正常的CBTC移动授权运行。ATS管理员让故障列车尽快退出运行。
联锁利用信号机, 自动让故障列车运行。后备系统根据计轴区段的占用情况控制信号灯。
对于非CBTC列车来说, 进路保护区段的概念被用在某些位置。
列车变成CBTC列车的筛选过程, 一辆列车变成CBTC列车前 (如:当一辆通信车进入CBTC区域, 或者一辆非CBTC列车从故障中恢复, 在正线变成CBTC列车) , 确认没有非通信车在该列车附近是非常重要的。筛选过程是为了保证当通信车进入正线范围或转换轨区域时, 没有非通信车位于它的邻近位置。
筛选分为两步:当一辆通信列车经过计轴后, 原来的计轴区间变成空闲。如果通信列车的尾部和前一个已经通过的计轴区段之间的距离小于在线最小可能的车辆, 且计轴区段变为空闲, 那么确认没有“隐藏的”非通信车跟随该列车。
第二步过程, 是确定在通信列车前是否有非通信列车。一旦前方的通信列车与下一个计轴区段的距离小于线上列车的最小可能长度, 且通信列车前方的计轴区段保持空闲, 则确定没有“隐藏的”非通信列车处于通信列车前方。
结束语:注意筛选过程需要两个附加因素, 分别是列车定位的不确定性和CC, ZC和MicroLok II联锁系统间的信息延时。
摘要:自从通信技术特别是无线电技术飞速发展以后, 人们就开始研究以通信技术为基础的列车运行控制系统 (CBTC) 。它的特点是用无线通信媒体来实现列车和地面的双向通信, 用以代替轨道电路作为媒体来实现列车运行控制。随着我国轨道交通的飞速发展, 必将出现较长时期的CBTC列车和非CBTC列车的混合运行的局面。
关键词:CBTC,混合运行
参考文献
[1]ATO子系统技术规格书.
[2]ATP子系统技术规格书.