董昊軒

【摘 要】未來(lái)鐵路運(yùn)輸對(duì)于運(yùn)量和運(yùn)速的需求會(huì)進(jìn)一步提高，現(xiàn)行的區(qū)間閉塞法雖然能夠滿足目前的需要，但由于本身存在的缺陷，仍有改善的空間。因此借助借助衛(wèi)星定位和5G通信技術(shù)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)判斷每趟列車(chē)間的間隔該如何控制，有效地利用運(yùn)行空間資源，減少行車(chē)間隔，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸效率的提高。

【關(guān)鍵詞】列車(chē)閉塞區(qū)間;5G通信列車(chē)調(diào)度;安全距離時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào)： U284.43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）36-0280-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.131

Research on Railway Train Dispatching Method Based on 5G Communication

DONG Hao-xuan

（Dalian university of science and technology， Dalian Liaoning 116000，China）

【Abstract】In the future， the demand for traffic volume and speed of railway transportation will be further increased. Although the current interval closure method can meet the current needs， due to its own defects， there is still room for improvement. Therefore， by means of satellite positioning and 5G communication technology， according to the operating status， it is judged how to control the interval of each train workshop， effectively use the operating space resources， reduce the traffic interval， and achieve the improvement of railway transportation efficiency.

【Key words】Train blocking section; 5G communication train scheduling; Safe distance time

1 研究背景及其意義

我國(guó)鐵路現(xiàn)行的列車(chē)區(qū)間閉塞方式主要有半自動(dòng)閉塞和自動(dòng)閉塞。半自動(dòng)閉塞可保證兩站間列車(chē)的運(yùn)行安全，但區(qū)間軌道和到達(dá)列車(chē)完整性仍需人工檢查，區(qū)間利用率較低。自動(dòng)閉塞分為多個(gè)區(qū)間進(jìn)行連鎖，相比于前者提高了效率，但還是固定空間上的分區(qū)，列車(chē)運(yùn)行效率依然不高。此外軌道電路的維護(hù)也需要長(zhǎng)期投資?，F(xiàn)有的區(qū)間閉塞法雖技術(shù)成熟，尚可滿足我國(guó)的鐵路運(yùn)輸需求，但隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，未來(lái)的運(yùn)輸需求對(duì)運(yùn)量和運(yùn)速的要求也會(huì)越來(lái)越高，運(yùn)輸壓力越來(lái)越大，區(qū)間閉塞法的問(wèn)題會(huì)逐漸突出。因此找出一種可行的代替方法實(shí)為重中之重。

2 區(qū)間閉塞法最大發(fā)車(chē)數(shù)計(jì)算

2.1 區(qū)間閉塞法計(jì)算原理

我國(guó)鐵路一般采用非平行運(yùn)行圖，圖上鋪畫(huà)有各種列車(chē)。由于平行運(yùn)行圖特征在非平行運(yùn)行圖上多有體現(xiàn)，所以計(jì)算非平行運(yùn)行圖通過(guò)能力時(shí)，可利用二者的相似性。根據(jù)理想狀態(tài)下平行運(yùn)行圖通過(guò)能力，考慮實(shí)際開(kāi)行的其他列車(chē)對(duì)一般貨物列車(chē)的影響而不能開(kāi)行或減少的列車(chē)數(shù)，即為非平行運(yùn)行圖通過(guò)能力。公式如下：

n■■=n-ε客n客-（ε快貨-1）n快貨-（ε摘掛-1）n摘掛（1）

n非=n■■+n客（2）

n■■：非平行運(yùn)行圖貨物列車(chē)通過(guò)能力、n客：運(yùn)行圖上鋪畫(huà)的旅客列車(chē)對(duì)數(shù)或列數(shù)

n快貨：快運(yùn)貨物列車(chē)的對(duì)數(shù)或列數(shù)、n摘掛：摘掛列車(chē)的對(duì)數(shù)或列數(shù)

ε客：旅客列車(chē)扣除系數(shù)、ε快貨：快運(yùn)貨車(chē)扣除系數(shù)、ε摘掛：摘掛列車(chē)扣除系數(shù)

n非：非平行運(yùn)行圖通過(guò)能力

2.2 針對(duì)遼陽(yáng)站與大連站計(jì)算區(qū)間閉塞法最大通過(guò)能力

遼陽(yáng)至大連旅客列車(chē)為47列，根據(jù)30：5：2的比例，快運(yùn)貨車(chē)約8列，摘掛列車(chē)約3列。旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)扣除系數(shù)取眾數(shù)如下：ε客=1.2ε快貨=1.25ε摘掛=1.4遼陽(yáng)站較小，發(fā)車(chē)最密時(shí)間間隔I為10分鐘，代入公式：n=1440/I n=144 n■■=144-1.2×17-（1.25-1）×8-（1.4-1）×3=84 n非=84+47=131，即遼陽(yáng)站到大連站區(qū)間最大通過(guò)能力為113列。

3 基于5G通信的鐵路列車(chē)調(diào)度法的理論最大通過(guò)能力計(jì)算

3.1 總制動(dòng)距離計(jì)算相關(guān)公式

旅客列車(chē)空走時(shí)間：tk=3.5-0.08ij（3）

貨物列車(chē)空走時(shí)間：tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）（4）

空走距離：sk=v0tk/3.6（5）

有效制動(dòng)距離：se=4.17v02/（1000？諄h·φs+ws+ij）（6）

總制動(dòng)距離：sz=se+sk（7）

加速度：a=v2/2x（8）

時(shí)間：x=v0t±1/2（at2）（9）

n：車(chē)輛數(shù)、ij：坡度、v0：初速度、？諄h：換算制動(dòng)率、φs：距離等效摩擦系數(shù)、ws：距離等效單位基本阻力、a：加速度、x：路程（此處為有效制動(dòng)距離）

3.2 對(duì)上述兩站計(jì)算5G通信列車(chē)調(diào)度法最大通過(guò)能力

基于5G通信的列車(chē)調(diào)度法通過(guò)能力計(jì)算

旅客、快運(yùn)列車(chē)空走時(shí)間：

tk=3.5-0.08×0=3.5S tk=（1.6+0.065×40）（1-0.028×0）=4.2S

旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)空走距離：

Sk=120×3.5/3.6=116.7m Sk=90×4.2/3.6=105m

Sk=70×4.2/3.6=81.7m

旅客、快運(yùn)貨物、摘掛列車(chē)有效制動(dòng)距離：

Se=4.17×1202/1000×0.6×0.109+3.13+0=876.2m

Se=4.17×902/1000×0.3×0.137+1.61+0=790.8m

Se=4.17×702/1000×0.3×0.158+1.4+0=418.7m

旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)總制動(dòng)距離：（旅客120、快運(yùn)貨物90、摘掛70單位km/h。）

Sz=116.7+876.2=992.9m Sz=105+790.8=895.8m

Sz=81.7+418.7=500.4m

旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)加速度：

a=1202/2×876.2=0.634m/s2

a=902/2×790.8=0.395m/s2

a=702/2×418.7=0.451m/s2

旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)有效制動(dòng)時(shí)間：

876.2=120×t-1/2×0.634×t2→t=52.1s

790.8=90×t-1/2×0.395×t2→t=62s

418.7=70×t-1/2×0.451×t2→t=41.7s

旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)總制動(dòng)時(shí)間：

t總=3.5+52.1=55.6s t總=4.2+62=66.2s

t總=4.2+41.7=45.9s

旅客、快運(yùn)、摘掛列車(chē)安全距離時(shí)間：

t旅=55.6×1.25=70s t快=66.2×1.25=83s

t摘=45.9×1.25=58s

若忽略站內(nèi)作業(yè)時(shí)間，兩站間的區(qū)間通過(guò)能力：

n=（24×60×60/70×30+83×5+58×2）×131=4301列

5G調(diào)度列車(chē)法通過(guò)能力為4301列，遠(yuǎn)高于區(qū)間閉塞法，存在改進(jìn)價(jià)值。

4 結(jié)論

區(qū)間閉塞法和5G通信列車(chē)調(diào)度法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析如表1。

綜上所述本文得到以下結(jié)論：

（1）用衛(wèi)星定位及5G通信技術(shù)可縮短行車(chē)間隔，增加單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)車(chē)數(shù)。

（2）使用5G通信技術(shù)利用微基站和信號(hào)接收裝置，有效降低了設(shè)備維護(hù)和人力成本。

（3）列車(chē)駕駛員在操作列車(chē)運(yùn)行時(shí)不用時(shí)刻關(guān)注信號(hào)機(jī)，降低了工作強(qiáng)度。

基于5G通信的鐵路列車(chē)調(diào)度法在保證安全的前提下提高效率、降低成本與人力消耗。因此，基于5G通信技術(shù)的調(diào)度方法相比區(qū)間閉塞法更具有優(yōu)勢(shì)。

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