高速铁路运行试验列车追踪间隔测试体系研究

齐向春，李博，杨晓

（中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081）

高速铁路运行试验列车追踪间隔测试体系研究

齐向春，李博，杨晓

（中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081）

高速铁路列车追踪间隔测试是在联调联试及运行试验阶段，验证新建高速铁路是否满足线路通过能力设计的一个重要测试项目。借鉴以往追踪测试实践经验，剖析追踪测试场景设计的影响因素，分析采用TAX箱通讯卡和高精度GPS进行运行数据采集的有效性。从列车出发追踪间隔卡控、列车运行速度控制、列车区间追踪间隔调控、测试项点分析等方面，研究列车追踪间隔测试过程控制。在此基础上，研究二分查找与信号影响时间补偿相结合的测试分析方法，提出一套完整的高速铁路运行试验列车追踪间隔测试体系，为列车追踪测试提供参考和依据。

高速铁路；列车追踪间隔；间隔测试；二分查找；信号影响时间补偿

1 概述

列车追踪间隔时间是列车运行图编制的重要参数之一，也是体现高速铁路能够实现高频率、高密度运行的关键指标。《高速铁路设计规范条文说明》规定，列车通通、发发、到到追踪间隔均取3 min，一般在新线初步设计的运输组织通过能力部分也标明“动车组最小追踪间隔按3 min设计”。

在线路设计时，设计院以满足列车追踪间隔为前提，一般采用仿真方法进行信号布局设计。在高速铁路运行试验阶段，以实车测试的方式通过采集前、后行追踪列车的运行时间、速度、里程数据进行对比分析，加以验证。与仿真模拟环境相比，各环节上无法做到无缝衔接，具有不确定性，特别是两组动车组追踪运行时，司机的操控习惯不同，也为测试结果的分析和判断增加了难度。因此为提高列车追踪间隔测试效率，有必要对追踪测试体系进行系统研究。

2 测试场景设计

为满足运行图编制和日常运营要求，列车追踪间隔测试的动车组一般采用铁路局配属的、在该线运营的主型车；车站进路排列以自动触发模式为主。为了提升追踪测试效率，选取对追踪间隔影响较大的车站和区段进行场景设计。具体到发线安排如下：

（1）出发追踪间隔，前行出发列车选取离正线最远的到发线停留，后行追踪列车选取离正线临近的到发线停留。此场景前行列车在咽喉所经道岔数量较多，咽喉区占用时间长，且道岔转换数量多，进路排列和信号开放时间长。

（2）到达追踪间隔，前、后行到达列车均选取离正线最远的到发线停留，前后行列车共同走行，径路最长，且前行列车在咽喉所经过道岔数量较多，咽喉区占用时间长。

（3）区间追踪间隔，一般选取有长大下坡道的区段进行测试。

3 数据采集

列车追踪间隔测试主要通过对比前、后行追踪列车在关键点的时间进行判定，但为了保证追踪测试的有效性，还需连续记录列车运行速度和里程，所以数据采集设备需要具有能够实时采集列车运行时间、速度和里程数据的功能。同时，由于采用铁路局配属的动车组充当试验列车，不具备加装速度传感器等需破坏车体的设备条件，所以数据采集设备需满足便于携带和安装、自动采集数据、带电量能够满足18 h的测试需求。基于此特点，开发适用于200～250 km/h动车组的TAX箱通讯卡和300～350 km/h动车组的高精度GPS两种数据采集设备，实现了列车运行时间、速度、里程的实时采集（见图1）。此外，为了提高追踪过程中列车间隔的调整效率，研发了列车运行关键数据采集系统APP（见图2）。

4 列车追踪间隔测试过程控制

图1 运行试验数据采集系统界面

图2 列车运行关键数据采集系统APP界面

列车追踪间隔测试过程控制是在列车出发、区间运行、到达3个阶段对列车追踪间隔进行全程控制，通过列车出发追踪间隔卡控、列车运行速度控制、列车区间追踪间隔调控，以及测试项点分析，完成列车追踪间隔测试过程组织（见图3）。

4.1 列车出发追踪间隔卡控

列车出发追踪间隔按3 min卡控，若始发站不具备3 min连发条件时，后行列车接收出站信号后立即发车，为达到3 min追踪间隔的试验目的，需在区间进行列车运行速度调整。

4.2 列车运行速度控制

试验指挥人指示司机按以下要求控制列车运行速度：

（1）列车提速、降速、区间运行中均按ATP限速曲线贴线运行，如咽喉限速80 km/h时，列车按不低于77 km/h运行；

（2）列车在运行途中或减速进站过程中，越过限速区段、分相后，应立即提速，恢复贴线运行；

（3）司机在制动过程中，需触摸制动。

4.3 列车区间追踪间隔调控

前、后行列车试验指挥人通过GSM-R手持台实时沟通，保证列车追踪运行的安全间隔。当追踪间隔大于3 min时，通过调控两车运行速度恢复3 min追踪间隔。例如对于速度300 km/h线路，动车组在区间按3 min追踪时，理论间隔距离为15 km（后车信号为绿4码）。当间隔距离大于15 km时，试验指挥人控制前车降速，同时实时掌握后行列车机车信号以及两车间隔距离；当后行列车机车信号在绿5、绿4间交替变换或两车间距为15 km时，通知前车立即提速，恢复最高速度正常运行。

4.4 测试项点分析

（1）出发追踪间隔时间。分析前车发车至车站具备为后车办理出站信号条件、车站具备为后车办理出站信号条件至后车出站信号开放、后车出站信号开放至后车发车3段时间，以及列车在道岔限速区段的运行速度。若存在优化因素并具有可行性，则安排补测。

（2）到达追踪间隔时间。分析车站具备为后车办理进站信号条件至后车进站信号开放时间，前、后行列车是否做到触摸制动，以及降速与过岔过程中是否贴线运行。若存在优化因素并具有可行性，则安排补测。

图3 列车追踪间隔测试过程组织

5 列车追踪间隔测试分析方法

列车追踪间隔测试的实质是寻找前后行两列车最小间隔时间的临界状态，可采用二分查找与信号影响时间补偿相结合的方法，对列车追踪间隔进行测试。

5.1 二分查找测试法

采用二分查找测试法进行列车追踪间隔测试的步骤如下：

（2）在理论计算的基础上，确定列车追踪间隔的初始测试区间。

（6）循环以上步骤，得到列车追踪间隔。

5.2 信号影响时间补偿分析法

在实测中，采用二分查找测试法逐步逼近列车追踪间隔，效率较低。为提高测试效率、降低试验成本，通过二分查找安排紧追踪试验，在此基础上进行信号影响时间补偿分析，较快得到列车追踪间隔。

以某高速铁路A站到达追踪间隔实测过程为例，研究信号影响时间补偿分析法（见图4）。

图4 某高速铁路A站列车到达追踪运行曲线

由图4看出，前行列车运行至减速点位置K2处正常降速；后行列车运行至临界点位置K1处受进站信号未及时开放影响而提前降速，待到达K3处接收到进站信号后，凭车载信号进站停车，后行列车从位置K1到位置K3经过的时间为其受信号未及时开放影响的时间，表示为Δt后。假设后行列车提前Δt后运行至临界点位置K1处，则其保持与前行列车相同的运行曲线进站停车，这种情况下前后行两列车在位置K1处的通过间隔时间与在A站的到达间隔时间近似相等。

到达A站的列车追踪间隔按下式计算：

二分查找与信号影响时间补偿相结合的方法，已在多条高速铁路运行试验中得到应用，较好地提高了测试效率，降低了试验成本。

6 结束语

以提高列车追踪间隔测试效率、提升测试数据采集和分析的准确性为目标，在剖析列车追踪间隔影响因素的基础上，从测试场景设计、运行数据采集、追踪过程控制、测试分析方法等角度，提出高速铁路列车追踪间隔测试体系，为高速铁路追踪间隔测试提供参考和依据。

责任编辑 李凤玲

Study on the Headway Test System for Operation Test of High Speed Railway

QI Xiangchun，LI Bo，YANG Xiao
（Transportation & Economics Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

The headway test for high speed train is an important test item to verify whether the newly-built high speed railway meets the design requirement of track carrying capacity in the phases of integration test and commissioning as well as trial operation. This paper analyzes the validity of the data collection via TAX box communication card and high precision GPS by referring to the previous test experience and discussing the inf uencing factors of scenario design for headway test. The paper studies the headway test process control from the aspects of headway control for train departure, control of train operation speed, headway regulation related with sections, and test item analysis, etc. Based on what is mentioned above, this paper analyzes the test analysis method combining binary search and signal influence time compensation and proposes a complete headway test system for the operation test of high speed railway, providing references and evidence for headway test.

high speed railway；headway；headway test；binary search；signal inf uence time compensation

U292

A

1001-683X（2017）02-0007-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.02.007

2017-01-16

齐向春（1974—），男，高级工程师，硕士。E-mail：qxc@rails.cn