高速列车追踪运行安全性分析

龙真真　王锐东

摘要：高速铁路由于具有速度快、输送能力大、准点率高、能源消耗低、环境影响小、土地占用面积小等优势，在我国得到了大力发展。文章针对高速列车在移动闭塞的追踪运行及各种复杂环境条件下，通过实时获取列车运行速度、位置、临时限速等信息，对高速列车追踪运行过程、线路特征进行建模，完成对高速列车追踪运行安全、舒适性的分析。

关键词：高速列车；移动闭塞；追踪运行；安全性；舒适性 文献标识码：A

中图分类号：U284 文章编号：1009-2374（2016）12-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.042

1 概述

高速铁路行车密度大、安全要求高，而移动闭塞系统通过改善高速列车运行速度和间隔距离控制，使高速列车能够以较高的速度和较小的间隔运行，提高铁路运营效率和安全性，是高速铁路信号系统的发展方向。因此，在移动闭塞的各种环境条件下，对高速列车追踪运行的安全性和舒适性进行分析具有现实意义。

2 高速列车追踪运行过程多特征描述模型

高速列车追踪运行过程中，其操纵状态与移动闭塞下高速列车追踪运行特征（如前车信号影响）、线路特征等密切相关，因此，本文建立高速列车运行追踪特征模型，运行线路特征描述模型为研究提供量化依据。

高速列车的运动方程如式（1）：

2.1 高速列车追踪运行过程描述模型

移动闭塞系统运用先进的通信技术、计算机技术和控制技术进行高速列车追踪运行间隔控制。移动闭塞下，高速列车相对追踪运行较绝对追踪的运营效率更高，而且闭塞区间长度随前车与后车的速度、位置、制动能力等运行参数的变化而实时变化。因此，本文建立移动闭塞下高速列车相对追踪运行过程描述模型如图1所示：

图1中，区间调度中心DCC（Dispatching Control Center）与车站调度中心SCC（Station Control Center）之间、SCC与SCC之间进行双向有线通信，SCC与车载设备OBC（On Board Computer）之间、OBC与OBC之间进行双向无线通信。为高速列车最小追踪间隔安全距离，为判断后车（代表追踪列车）是否受前车（代表前行列车）信号影响的间隔距离阀值，为两车停车后必须保证的间隔距离，为列车长度，为的紧急制动距离，为的常用制动距离，为的当前速度，为的当前速度，为的减速度，为的减速度。

综上，基于高速列车追踪运行特征描述模型，实时获取、的限速、速度、位置等信息，从而计算得到变量的动态数值，为本文优化策略提供实时决策依据。

2.2 高速列车运行线路特征模型

高速列车运行操纵状态与其运行线路特征密切相关，线路特征模型的精确性直接影响高速列车操纵优化结果的准确、实用性。因此，要求该模型最大可能地保持线路固有属性同时便于计算，以提高研究结果的准确性和实用性。

本文建立的线路特征模型主要考虑了线路特性以及牵引供电。线路特性充分考虑了线路纵断面、曲线、桥隧；牵引供电主要考虑电气化铁道牵引供电区之间的分相区，因为CRH3动车组在京沪高铁上运行时采用ATP过分相技术通过分相区，且惰行通过分相区得线路特征模型表达式如下：

3 安全性分析

高速列车追踪运行的行车安全主要体现为保持安全追踪间隔距离、不超速运行。本文通过实时优化的运行速度（）控制来保证行车安全性，以实现安全目标。除了路况及其动态信息以及线路允许速度、临时限速等列控命令等因素外，还必须适应前车的行为变化，始终与前车保持合理的动态间距安全、高效运行。

依据高速列车运动方程、上文2.1节建立的特征描述模型，建立高速列车超速运行的风险评价模型如式（8）和式（9）所示；

当后车在前车信号影响范围内时（即<），基于式（3）、式（5）可得高速列车追踪间隔过小的风险评价模型如下：

式中：为高速列车追踪运行安全评价指标值。式（6）、式（9）中所示的风险系数、越小，则相应越小，即高速列车追踪运行过程全性越高。

4 舒适性分析

动车组运行速度快具有强大惯性，其操纵过程中的突然加/减速、加速过快都会严重影响乘客的舒适性，因此将动车组的乘坐舒适性定义为纵向加速度变化的大小及其变化率。以加速度（>0表示牵引，<0表示制动）以及牵引/制动冲动作为动车组乘坐舒适性的评价指标。我国对动车组纵向加速度变化及其变化率的限制为≤、≤的参考舒适度要求。

5 结语

本文针对移动闭塞下高速列车追踪运行的各种复杂情况，建立了高速列车追踪运行多特征描述模型，并通过实时获取高速列车限速、速度、位置等信息，对高速列车追踪运行的安全性和舒适性进行了分析。然而，本文还未对实际高速列车的追踪运行进行仿真分析，因此在后续工作中，将在以上研究的基础上，以实际高速列车的追踪运行为依据，进行仿真计算，将更具现实

意义。

参考文献

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[5] 路飞，宋沐民，李晓磊.基于移动闭塞原理的地铁列车追踪运行控制研究[J].系统仿真学报，2005，17（8）.

作者简介：龙真真，女，湖南高速鐵路职业技术学院助教，研究方向：铁道信号自动控制；王锐东，男，湖南高速铁路职业技术学院助教，研究方向：计算机技术。

（责任编辑：小 燕）