CBTC列车追踪间隔的研究与优化

摘要

基于通信的列车控制系统CBTC(Communication Based Train Control)是当前城市轨道交通列车使用的新兴列控系统,由于近年来我国对城市轨道交通行业的大力投资,使CBTC系统在我国轨道交通领域得到了广泛应用,国内对CBTC系统的自主化研究与开发也进入到卓有成效的时期。
　　列车追踪间隔(Train Headway)是指前后两列车在运行过程中连续通过同一个点的时间间隔,是衡量列车运输能力以及行车密度的标准,也是城市轨道交通运营中最重要的概念之一,正线追踪间隔可以分为区间追踪间隔、站台追踪间隔,CBTC列控系统下列车区间追踪间隔很短,可以达到30s以下,而站台追踪间隔通常在100s以下,因此,缩短站台追踪间隔是提高列车正线运行效率的关键因素,也是当前研究的热点。
　　能耗(Energy Consumption)是城市轨道交通列车运营过程中不能忽略的问题,能耗与列车运行工况有密切的关系,运行工况(牵引、惰行、制动)之间的转换顺序以及各个工况的持续时间决定了能耗的大小,因此,选择合理的运行工况不仅能使资源得到合理的利用,而且能达到节能的效果,节能已经成为当前城市轨道交通运营的迫切要求。
　　本文主要研究了CBTC系统下列车运行追踪间隔与能耗问题,首先建立了CBTC列车制动模型,论述了列车牵引/制动系统,分析了列车制动过程,在此基础上详细阐述了列车运行规律与能耗问题,建立了牵引与制动能耗算法,总结了列车在实际运行过程中存在的问题,并且提出了相应的能耗优化方法。
　　然后对列车追踪运行间隔进行了研究,分别阐述了正线列车追踪间隔(包括区间追踪间隔、站台追踪间隔)算法、站前双线折返间隔算法,深入分析了影响列车追踪间隔的因素,并且提出了基于提前减速法的追踪间隔优化方法,为后续进行仿真验证打下理论基础。
　　文章最后是对上述理论方法的仿真验证,选取了兰州地铁1号线线路数据作为仿真实例,选用Microsoft Visual C++6.0(以下简写为VC++6.0)为仿真平台,利用VC++6.0调用绘图软件GNUPLOT进行了性能分析验证,对列车追踪运行过程进行了仿真试验,得到了相应的性能分析结果,验证了提出的理论与方法的有效性。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究的内容与结构

2 CBTC列车制动模型分析

2.1 CBTC系统简介

2.2 CBTC系统列车牵引/制动系统

2.3 列车制动模型

2.4 城市轨道交通的特点

2.5本章小结

3 CBTC列车运行规律与能耗计算

3.1 列车运行中受力分析与运行策略研究

3.2 列车能耗模型

3.3 牵引与制动能耗算法

3.4 列车实际运行过程分析

3.5 列车运行过程与节能性研究

3.6总结

4 CBTC系统列车追踪间隔分析及优化

4.1 关键因素分析

4.2 CBTC系统列车追踪间隔模型的建立与计算

4.3 追踪间隔影响因素分析

4.4 追踪间隔优化策略—提前减速的设定

4.5 本章小结

5 列车追踪运行仿真与实现

5.1 仿真平台与工具

5.2 性能分析的实现过程以及对应的流程图

5.3 兰州地铁1号线简介

5.4 仿真验证与分析

5.5 小结

论文总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果