基于元胞自動機的青藏鐵路格拉段擴能仿真研究
發(fā)布時間:2021-08-20 16:56
青藏鐵路格拉段如今在運輸方面的能力已經(jīng)接近其上限,面對青藏地區(qū)日益繁榮的趨勢,以及社會經(jīng)濟發(fā)展的迫切需要,顯然格拉段目前的運輸能力難以與之匹配,基于以上原因,擴能改造在格拉段地實施具有其必要性。與其他線路相比,格拉段無軌道電路,列車定位需要依靠衛(wèi)星,所經(jīng)區(qū)域自然環(huán)境復(fù)雜,擴能難度大,國內(nèi)外現(xiàn)有擴能措施不能完全應(yīng)用于格拉段,如何使得格拉段在有限資源得到最優(yōu)配置,獲得較大通過能力,是目前亟需解決的問題。本文將在這一領(lǐng)域內(nèi)進行深入研究。主要研究內(nèi)容如下:(1)格拉段擴能方案設(shè)計。格拉段的部分站間距過大,采用ITCS控制的自動站間閉塞行車,平行圖能力較低、列車定位依靠GPS衛(wèi)星,GPS列車定位在青藏鐵路開行14年中,總體來看較為成功,但是GPS知識產(chǎn)權(quán)在美國GE公司,在實際運行過程中存在人為精度調(diào)低的現(xiàn)象,同時有維修費用高、周期長的問題,因此亟需引入我國自主研發(fā)的北斗列車定位系統(tǒng),同時將現(xiàn)使用的自動站間閉塞更換為單線雙向準(zhǔn)移動閉塞,在發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的背景下又可有效縮短列車運行周期,提高線路通過能力,同時對此種擴能方式存在的技術(shù)壁壘進行分析并提出解決措施,為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。(2)單線鐵路自動...
【文章來源】:蘭州交通大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:64 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
格拉段貨運量趨勢
蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-11-2.3.4設(shè)備改造此種方式主要是完善設(shè)備的硬件條件,其優(yōu)點為投資較工程改造較小,并且合理的設(shè)備改造不僅可以大幅提高通過能力,并且在運輸安全性上也有較大的改進。綜上所述,現(xiàn)有的擴能措施或是由于地理因素不適用于格拉段,或是擴能的效果不好。格拉段的擴能需要首先明確擴能的基本原則,再此基礎(chǔ)上對運輸瓶頸進行分析,最后針對運輸瓶頸提出適用于格拉段的擴能方案。2.4格拉段擴能方案分析格拉段具有不鋪設(shè)軌道電路,列車的位置信息由衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定,運營環(huán)境復(fù)雜多變、上下行運量極其不平衡等特點,因此在選擇擴能改造措施時,需要從新的角度出發(fā)。2.4.1擴能設(shè)計的基本原則針對格拉段的特點,應(yīng)采用以人為本的基本原則,在鐵路實際運營過程中,習(xí)慣采用工程改造的方法進行擴能,通過增加中間站數(shù)目、部分區(qū)段修建雙線來緩解區(qū)段通過能力緊張的問題,但青藏鐵路具有海拔高、空氣稀薄等特點,旅客以及行車人員不宜長時間在高原上停留,因此在擴能時也需要以人為本,不過超負荷工作。2.4.2格拉段運輸瓶頸分析格拉段運輸能力的不足,最根本的原因在于,采用自動站間閉塞的方式指揮列車運行時,每兩車站之間只允許一輛車進入,導(dǎo)致平圖能力低下、運行周期長,格拉段運行情況如圖2.2所示。圖2.2自動站間閉塞方式下列車運行情況
蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-13-圖2.3準(zhǔn)移動閉塞方式下列車運行情況2.4.4基于運行圖分析擴能原理從運行圖的角度分析擴能原理,使用準(zhǔn)移動閉塞行車時,采用追蹤運行圖,相同方向的列車可通過目標(biāo)距離控制列車,相隔若干個虛擬閉塞分區(qū)行車,兩列車相隔的時間為追蹤列車間隔時間I追,它與列車長度、制動距離、安全防護距離、運行速度、接受指令時間有關(guān)。目前格拉段采用非平行運行圖組織行車,列車占用區(qū)間時間為T列。在一般情況下,I追遠小于T列,并且列車在青藏高原上運行時,速度無法達到較高水平,故追蹤時間間隔也會因此降低,I追與T列的相差也會變得更大,在鋪畫運行圖時,同方向鋪畫的追蹤列車數(shù)也隨之增多。因此,在格拉段采用準(zhǔn)移動閉塞,可較大幅度地提高區(qū)間通過能力。2.5擴能方案存在的技術(shù)壁壘及解決措施基于閉塞制式改變的擴能方案,對格拉段既有設(shè)備、運輸組織都提出了新的要求,主要存在以下3個技術(shù)壁壘。2.5.1列控系統(tǒng)的更新(1)格拉段列車定位中存在的問題準(zhǔn)移動閉塞方式的列控系統(tǒng)采用目標(biāo)距離控制模式,此時對于列車位置的獲取至關(guān)重要,由于格拉段未設(shè)置軌道電路以及信號機,列車的定位需要使用衛(wèi)星定位為主速度傳感器為輔的方式,但是由于GPS衛(wèi)星分布狀態(tài)不良,并且存在人為精度調(diào)低的情況,格拉段實際運行中,在小南川等站已發(fā)生由于定位精度不足而導(dǎo)致的事故[44],直接影響到行車安全,同時GPS知識產(chǎn)權(quán)在美國,每年青藏鐵路公司所需要支付的運轉(zhuǎn)維護方面的費用高昂,故障元件的周轉(zhuǎn)期長。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]北黑鐵路龍鎮(zhèn)至黑河段升級改造方案研究[J]. 逯紅兵. 鐵道勘察. 2020(04)
[2]青藏鐵路低密度列車運行控制系統(tǒng)方案研究[J]. 趙東旭,程劍鋒,岳林,劉聰. 鐵道運輸與經(jīng)濟. 2020(05)
[3]北安至黑河地方鐵路升級改造探討[J]. 張翔,耿耿. 鐵道貨運. 2020(02)
[4]基于移動閉塞的單線鐵路擴能方案研究[J]. 童有超,趙鵬,張進川,宋文波. 鐵道運輸與經(jīng)濟. 2020(02)
[5]焦柳鐵路超限坡區(qū)間擴能改造方案研究[J]. 張國虎. 鐵道貨運. 2020(01)
[6]單線鐵路網(wǎng)絡(luò)列車運行智能調(diào)度仿真研究[J]. 朱子軒,魯工圓,何必勝,彭其淵. 計算機仿真. 2019(05)
[7]基于閉塞制式改變的青藏鐵路格拉段擴能方案可行性研究[J]. 錢勇生,王雪鑫,曾俊偉,廣曉平. 蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2019(01)
[8]鐵路列車運行沖突檢測與消解理論研究綜述[J]. 文超,楊雄,黃平,李忠燦,唐優(yōu)華. 中國安全科學(xué)學(xué)報. 2018(S2)
[9]中國鐵路列控系統(tǒng)技術(shù)及發(fā)展趨勢探討[J]. 韓利鋒. 鐵路通信信號工程技術(shù). 2018(10)
[10]基于北斗導(dǎo)航的列車運行控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計[J]. 開祥寶,張淼,高媛,宋志丹. 鐵道運輸與經(jīng)濟. 2018(10)
博士論文
[1]數(shù)字軌道地圖輔助的北斗/INS深組合列車定位方法研究[D]. 安毅.北京交通大學(xué) 2015
[2]網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下單線列車運行圖編制的優(yōu)化算法研究[D]. 李峰.北京交通大學(xué) 2010
碩士論文
[1]CTCS-3級列控機制下軌道交通流并行仿真研究[D]. 彭俊欽.北京交通大學(xué) 2019
[2]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在青藏鐵路列車定位中的應(yīng)用研究[D]. 張樹.中國鐵道科學(xué)研究院 2017
[3]青藏鐵路格拉段擴能改造方案研究[D]. 姜磊.北京交通大學(xué) 2016
本文編號:3353875
【文章來源】:蘭州交通大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:64 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
格拉段貨運量趨勢
蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-11-2.3.4設(shè)備改造此種方式主要是完善設(shè)備的硬件條件,其優(yōu)點為投資較工程改造較小,并且合理的設(shè)備改造不僅可以大幅提高通過能力,并且在運輸安全性上也有較大的改進。綜上所述,現(xiàn)有的擴能措施或是由于地理因素不適用于格拉段,或是擴能的效果不好。格拉段的擴能需要首先明確擴能的基本原則,再此基礎(chǔ)上對運輸瓶頸進行分析,最后針對運輸瓶頸提出適用于格拉段的擴能方案。2.4格拉段擴能方案分析格拉段具有不鋪設(shè)軌道電路,列車的位置信息由衛(wèi)星定位系統(tǒng)確定,運營環(huán)境復(fù)雜多變、上下行運量極其不平衡等特點,因此在選擇擴能改造措施時,需要從新的角度出發(fā)。2.4.1擴能設(shè)計的基本原則針對格拉段的特點,應(yīng)采用以人為本的基本原則,在鐵路實際運營過程中,習(xí)慣采用工程改造的方法進行擴能,通過增加中間站數(shù)目、部分區(qū)段修建雙線來緩解區(qū)段通過能力緊張的問題,但青藏鐵路具有海拔高、空氣稀薄等特點,旅客以及行車人員不宜長時間在高原上停留,因此在擴能時也需要以人為本,不過超負荷工作。2.4.2格拉段運輸瓶頸分析格拉段運輸能力的不足,最根本的原因在于,采用自動站間閉塞的方式指揮列車運行時,每兩車站之間只允許一輛車進入,導(dǎo)致平圖能力低下、運行周期長,格拉段運行情況如圖2.2所示。圖2.2自動站間閉塞方式下列車運行情況
蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-13-圖2.3準(zhǔn)移動閉塞方式下列車運行情況2.4.4基于運行圖分析擴能原理從運行圖的角度分析擴能原理,使用準(zhǔn)移動閉塞行車時,采用追蹤運行圖,相同方向的列車可通過目標(biāo)距離控制列車,相隔若干個虛擬閉塞分區(qū)行車,兩列車相隔的時間為追蹤列車間隔時間I追,它與列車長度、制動距離、安全防護距離、運行速度、接受指令時間有關(guān)。目前格拉段采用非平行運行圖組織行車,列車占用區(qū)間時間為T列。在一般情況下,I追遠小于T列,并且列車在青藏高原上運行時,速度無法達到較高水平,故追蹤時間間隔也會因此降低,I追與T列的相差也會變得更大,在鋪畫運行圖時,同方向鋪畫的追蹤列車數(shù)也隨之增多。因此,在格拉段采用準(zhǔn)移動閉塞,可較大幅度地提高區(qū)間通過能力。2.5擴能方案存在的技術(shù)壁壘及解決措施基于閉塞制式改變的擴能方案,對格拉段既有設(shè)備、運輸組織都提出了新的要求,主要存在以下3個技術(shù)壁壘。2.5.1列控系統(tǒng)的更新(1)格拉段列車定位中存在的問題準(zhǔn)移動閉塞方式的列控系統(tǒng)采用目標(biāo)距離控制模式,此時對于列車位置的獲取至關(guān)重要,由于格拉段未設(shè)置軌道電路以及信號機,列車的定位需要使用衛(wèi)星定位為主速度傳感器為輔的方式,但是由于GPS衛(wèi)星分布狀態(tài)不良,并且存在人為精度調(diào)低的情況,格拉段實際運行中,在小南川等站已發(fā)生由于定位精度不足而導(dǎo)致的事故[44],直接影響到行車安全,同時GPS知識產(chǎn)權(quán)在美國,每年青藏鐵路公司所需要支付的運轉(zhuǎn)維護方面的費用高昂,故障元件的周轉(zhuǎn)期長。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]北黑鐵路龍鎮(zhèn)至黑河段升級改造方案研究[J]. 逯紅兵. 鐵道勘察. 2020(04)
[2]青藏鐵路低密度列車運行控制系統(tǒng)方案研究[J]. 趙東旭,程劍鋒,岳林,劉聰. 鐵道運輸與經(jīng)濟. 2020(05)
[3]北安至黑河地方鐵路升級改造探討[J]. 張翔,耿耿. 鐵道貨運. 2020(02)
[4]基于移動閉塞的單線鐵路擴能方案研究[J]. 童有超,趙鵬,張進川,宋文波. 鐵道運輸與經(jīng)濟. 2020(02)
[5]焦柳鐵路超限坡區(qū)間擴能改造方案研究[J]. 張國虎. 鐵道貨運. 2020(01)
[6]單線鐵路網(wǎng)絡(luò)列車運行智能調(diào)度仿真研究[J]. 朱子軒,魯工圓,何必勝,彭其淵. 計算機仿真. 2019(05)
[7]基于閉塞制式改變的青藏鐵路格拉段擴能方案可行性研究[J]. 錢勇生,王雪鑫,曾俊偉,廣曉平. 蘭州交通大學(xué)學(xué)報. 2019(01)
[8]鐵路列車運行沖突檢測與消解理論研究綜述[J]. 文超,楊雄,黃平,李忠燦,唐優(yōu)華. 中國安全科學(xué)學(xué)報. 2018(S2)
[9]中國鐵路列控系統(tǒng)技術(shù)及發(fā)展趨勢探討[J]. 韓利鋒. 鐵路通信信號工程技術(shù). 2018(10)
[10]基于北斗導(dǎo)航的列車運行控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計[J]. 開祥寶,張淼,高媛,宋志丹. 鐵道運輸與經(jīng)濟. 2018(10)
博士論文
[1]數(shù)字軌道地圖輔助的北斗/INS深組合列車定位方法研究[D]. 安毅.北京交通大學(xué) 2015
[2]網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下單線列車運行圖編制的優(yōu)化算法研究[D]. 李峰.北京交通大學(xué) 2010
碩士論文
[1]CTCS-3級列控機制下軌道交通流并行仿真研究[D]. 彭俊欽.北京交通大學(xué) 2019
[2]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在青藏鐵路列車定位中的應(yīng)用研究[D]. 張樹.中國鐵道科學(xué)研究院 2017
[3]青藏鐵路格拉段擴能改造方案研究[D]. 姜磊.北京交通大學(xué) 2016
本文編號:3353875
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