金麗麗

摘要：在列車運行控制系統(tǒng)的研究中，真實移動閉塞方式的列車追蹤系統(tǒng)由于造價高、安裝難度大、直觀性差等原因并不適合應用在高職鐵路院校的教學與實訓中，同時一些復雜情況難以在實際中做到，所以移動閉塞方式下城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)，無論從時間和經(jīng)濟方面，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)進行員工培訓都需要一套技術上先進，功能上與行業(yè)技術水平一致的列車追蹤與仿真教學系統(tǒng)。

關鍵詞：移動閉塞；列車追蹤；仿真系統(tǒng)

列車追蹤技術是列車自動控制系統(tǒng)中的重要技術之一。移動閉塞是目前利用效率最高的信號閉塞方式，與固定閉塞方式相比，移動閉塞沒有固定劃分的閉塞分區(qū)，它通過先進的通信手段來提高列車的定位精度，實現(xiàn)車地間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。由于移動閉塞系統(tǒng)能夠比固定閉塞、準移動閉塞更好地確定列車的位置和傳輸列車信息，所以移動閉塞系統(tǒng)可以根據(jù)列車的動態(tài)運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技術的主要發(fā)展方向。列車追蹤定位在現(xiàn)代軌道交通控制信號系統(tǒng)中是非常重要的一項技術，所以掌握列車追蹤的原理與以及相關設備的維護方法，是軌道交通控制專業(yè)人才培養(yǎng)的一個重要目標。

一、城市軌道交通應用現(xiàn)狀

隨著鐵道通信信號、計算機網(wǎng)技術與控制技術的飛速發(fā)展，基于移動閉塞方式的列車自動控制系統(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環(huán)線或者無線通信，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，使列車以最高的密度，運行于同一線路。從以硬件為基礎的系統(tǒng)，演變?yōu)橐攒浖A的系統(tǒng)，是全球鐵路及軌道交通信號界公認的最先進的信號產品。

列車追蹤從根本上制約著列車自動控制系統(tǒng)的控制精度。列車運行自動控制系統(tǒng)要求列車能實時獲得當前的實際速度和位置，才能保證列車的運行安全和準點率。作為列車自動控制系統(tǒng)的一部分，測速測距的精度太低，不僅會使列車運行不安全，而且會造成系統(tǒng)自動生成的安全防護距離過大，從而影響運輸效率。所以，列車追蹤在軌道交通信號系統(tǒng)中都處于非常重要的地位，所以列車追蹤原理與設備維護方法的掌握，是鐵路高職院校人才培養(yǎng)的一個重要目標。但是在學校實訓環(huán)境中采用真實計軸設備，存在以下幾個問題：

（1）真實移動閉塞列車控制系統(tǒng)造價太高，從經(jīng)濟角度考慮不太現(xiàn)實。

（2）在學校環(huán)境中，多采用將真實站場模擬至沙盤上的模式，線路與列車運行狀況并不是真實的，所以安裝真實設備比較困難。

（3）真實設備計算機處理過程為內部運算，運算過程對于學生來說不夠直觀。

（4）在全國的范圍內，多數(shù)鐵路院校并沒有適合高職院校教學與實訓的仿真設備。

綜上所述，適合高職院校教學與實訓的仿真設備的開發(fā)與研制迫在眉睫。

二、研究目標和研究內容

通過設計和開發(fā)移動閉塞方式下城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)軌道交通控制領域中列車定位的功能。本仿真系統(tǒng)設計使用移動閉塞的算法，根據(jù)前行列車的尾部和安全距離得到目標計算點， 然后反推列車的制動曲線，后續(xù)列車在運行的過程中以當前工況為基礎判斷是否超過限速，以確定其操縱方式。實現(xiàn)與真實現(xiàn)場工作情況的模擬對接。

對軌道交通企業(yè)的已經(jīng)使用的列車控制系統(tǒng)進行分析，設計和開發(fā)一套城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)，使其完成在移動閉塞區(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)，以確定列車運行過程中的受力情況。然后采用移動閉塞方式的算法計算列車的限速曲線， 之后利用前推算法通過判斷列車是否超過限速以確定列車的工況，同時根據(jù)新確定的工況計算下一個時間步長的列車速度、時分和運行距離等數(shù)據(jù)，如果列車到達終點站則運行結束，否則需要根據(jù)列車的位置再次計算，直到到達終點站為止。

三、發(fā)展趨勢分析

通過對列車追蹤的仿真，教學上可達到以下目標：

（1）可以將列車追蹤的原理、相關設備的工作過程完整、直觀的體現(xiàn)出來，讓學生透徹的掌握移動閉塞的原理、列車追蹤的原理以及相關設備的維護方法。

（2）仿真軟件可安裝在站場沙盤旁的計算機，直觀展示原理性的內容。

（3）仿真系統(tǒng)可模擬故障，可以設計不同的故障培養(yǎng)學生對故障的分析、處理能力。

（4）此套設備能較好的與現(xiàn)場設備接軌，學生通過對此設備的學習、訓練后，可基本滿足現(xiàn)場工作的需要。

（5）設備造價低廉，并具有較好的可復制性，不受外部條件限制，可在鐵路院校內大范圍推廣。

（6）為承接軌道交通企業(yè)的技術研究、員工培訓提供平臺支持。

四、結論

（1）此套設備能較好的與現(xiàn)場設備接軌，學生通過對此設備的學習、訓練后，可基本滿足現(xiàn)場工作的需要。

（2）設備造價低廉，并具有較好的可復制性，不受外部條件限制，可在鐵路院校內大范圍推廣。

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

參考文獻：

[1]王晶.城市軌道交通列車自動防護系統(tǒng)建模與仿真實現(xiàn).

[2]鄭曉龍，寧濱.移動閉塞系統(tǒng)的有關分析.

[3]李本剛.CBTC移動閉塞和準移動閉塞列車運行安全間隔時間的計算.鐵路通信信號工程技術，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行過程及其仿真系統(tǒng)的研究.鐵道學報，2005（2）.

[5]紀開權.基于蘇州軌道交通一號線移動閉塞系統(tǒng)的分析.科技信息，2011（1）.

項目：2017年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目：移動閉塞方式下城軌列車追蹤仿真系統(tǒng)的研究與實現(xiàn) （項目編號：2017KY1247）