CN109484437B - 基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供本发明实施例提供的一种站前交叉折返能力分析方法，所述方法包括：获取列车在轨道上执行站前交叉折返过程中的关键点，在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长，根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图，根据所述行车时序图获得折返间隔公式组，根据所述折返间隔公式组获得分析结果，做到采用车车通信系统对道岔资源单独控制、减少通信环节，实现精细化列车追踪，从而比CBTC系统的站前交叉折返间隔时间更短，具有更强的站前交叉折返能力，为新建线路的规划设计提供决策支撑，可指导站形设计，线路配线，满足运营随客流变化而调整的需要。

Description

基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法。

背景技术

目前广泛引用的轨道交通列控系统是CBTC信号系统。CBTC系统以地面设备控制列车运行为核心，主要依靠联锁CI为列车排列进路、防止进路冲突，由区域控制器ZC给列车计算移动授权的安全运行位置，防止撞车等危险情况发生。

受CBTC系统控制模式和技术落后的制约，为了保障安全，不得不牺牲一定的运行效率。直接表现就是站前折返的能力偏低，而站前折返的能力又是制约全线列车运行间隔的关键。

CBTC系统因自身控制机制导致运行能力难以突破120秒的列车间隔。通过既有理论分析和运营实践，站前追踪折返的能力与站前交叉折返的能力大致相同，站前交叉折返没有像站前交叉折返那样显著提高折返间隔。同时，站前交叉折返时，交叉道岔区域的四个道岔必须作为一个整体资源分配给一辆列车使用，后续列车只能等四个道岔资源全部释放后，才能进入或驶出折返区域。折返过程比追踪折返更加复杂，因此运营实践中很少使用站前交叉折返。

发明内容

本发明提供一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法，用于解决上述问题。

本发明实施例提供一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法，包括：

获取列车在轨道上执行站前交叉折返过程中的关键点，所述关键点包括常规关键点和改进关键点，所述改进关键点包括上、下行轨道上位于两个道岔之间的预设安全追踪位置点，以及在折返弯出轨道上且靠近上行轨道侧的预设安全追踪位置点、在折返弯进轨道上且靠近下行轨道侧的预设安全追踪位置点；

在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长；

根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图；

根据所述行车时序图获得折返间隔公式组；

根据所述折返能间隔公式组获得分析结果。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法，通过获取列车在轨道上执行站前交叉折返过程中的关键点，在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长，根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图，根据所述行车时序图获得折返间隔公式组，根据所述折返间隔公式组获得分析结果，做到采用车车通信系统对道岔资源单独控制、减少通信环节，实现精细化列车追踪，从而比CBTC系统的站前交叉折返间隔时间更短，具有更强的站前交叉折返能力，为新建线路的规划设计提供决策支撑，可指导站形设计，线路配线，满足运营随客流变化而调整的需要。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的站前折返标准站型示意图；

图3为本发明一实施例提供的行车时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法，包括：

S11、获取列车在轨道上执行站前交叉折返过程中的关键点，所述关键点包括常规关键点和改进关键点，所述改进关键点包括上、下行轨道上位于两个道岔之间的预设安全追踪位置点，以及在折返弯出轨道上且靠近上行轨道侧的预设安全追踪位置点、在折返弯进轨道上且靠近下行轨道侧的预设安全追踪位置点。

针对步骤S11，需要说明的是，在本发明实施例中，基于车车通信的列控系统突破了目前所有轨道交通列控系统均依赖于地面设备实现列车运行控制的固有模式，将ZC、CI、轨旁设备精简，完全依靠车载实现列车控制。列车通过通信、主动识别、轨旁资源争夺等手段来实现移动闭塞、道岔控制等功能，具有更高的安全性、可靠性，同时由于减少了通信和控制环节，取消进路，动态追踪等新技术，缩短了运行间隔，尤其是折返间隔，提升了线路整体运行能力。在本发明实施例所述的站前交叉折返能力分析方法，其基于车车通信列控系统，对用于折返能力分析所需的关键点进行了改进。在本实施例中，所述关键点包括常规关键点和改进关键点。

如图2所示为站前折返标准站型示意图，从图中可以看出，常规关键点为传统CBTC系统交叉折返能力分析时所需的关键点，可包括：

a、前行列车进入折返区域的关键点E；

b、列车完成折返驶离折返区域的关键点C；

c、上、下行折返终点O1、O2；

d、对应于前行列车停车点的后车受干扰点PoE、PoH；

改进关键点为基于车车通信列控系统区别于传统列控系统在折返能力分析时所需的关键点。

在本实施例中，将传统CBTC系统所需的折返道岔防护点(即道岔位置点)进行改进变化，即：所述改进关键点包括上、下行轨道上位于两个道岔之间的预设安全追踪位置点K、J，以及在折返弯出轨道上且靠近上行轨道侧的预设安全追踪位置点M、在折返弯进轨道上且靠近下行轨道侧的预设安全追踪位置点H。

S12、在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长。

针对步骤S12，需要说明的是，在本发明实施例中，所有安排进行折返能力分析的折返列车在行车过程中均基于车车通信列控系统完成行走过程。所有折返列车均按预设的行车顺序通行。行车顺序包括行车前后顺序和折返方式(如图2中弯进直出W1-W4，直进弯出Z1-Z4)。该行车顺序的目的是保证目标列车前方一定距离范围内的轨道上不存在其他列车。

在本实施例中，所述行车顺序可为1车直进，2车弯进，1车弯出，3车直进和2车直出同时进行，4车弯进，2车弯出，4车直出，1车和3车行车路径相同，2车和4车行车路径相同时。由此可知，一般情况下，完成一次折返分析(分析周期)需四辆列车即可。但有时为了更好的统计行车时长和分析所需，可增加折返列车。

在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长。如图2所示，W1-W4为弯进直出方式下各关键点之间的行车时长，Z1-Z4为直进弯出方式下各关键点之间的行车时长。

S13、根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图。

针对步骤S13，需要说明的是，在本发明实施例中，对应各关键点生成从上到下排列的时序线；根据各折返列车折返的行车时长从上到下依次绘制，生成行车时序图。如图3所示，可以看出针对上述所举例的行车顺序所统计的行车时长生成的行车时序图。图中，关键点不带’表示车头到达该点；带’，表示车尾经过该点。

S14、根据所述行车时序图获得折返间隔公式组；

S15、根据所述折返间隔公式组获得分析结果。

针对步骤S14和步骤S15，需要说明的是，在本发明实施例中，根据不同行车顺序执行交叉折返过程，得到不同的行车时序图。根据不同的行车时序图得到不同的折返间隔公式组。对所述行车时序图进行分析获得折返车辆之间的折返间隔与弯进直出折返过程中各关键点之间的行车时长Twj_i、直进弯出折返过程中各关键点之间的行车时长Tzj_i、上行轨道或下行轨道上两列车之间的行车追踪间隔I(正线)、道岔动作时间TT、列车出发准备时间Dt、站台1站停时间Dw1和站台2站停时间Dw2之间的相互关系；根据所述相互关系得到折返间隔公式组。

根据所述折返间隔公式组获得折返车辆之间的折返间隔的影响因子；根据所述影响因子获得折返车辆之间的折返间隔的变化类型，作为分析结果，该变化类型可为可变间隔、不变间隔等。在本发明实施例中，以上述所述行车顺序和时序图为例，可以得到折返间隔公式组，需如下：

推导过程公式：

Twj_4+I(1,2)＝TT+Twj_1+Dt+Tzj_3+Tzj_4；

I(3,4)＝Twj_1+Dt+Tzj_3+TT；

Tzj_4+I(2,3)＝TT+I(正线)-TT+Twj_4；

Dt+Tzj_3+Tzj_4+I(2,3)＝Twj_2+Dw1+Dt+Twj_3+Twj_4。

最终公式：

I(1,2)＝TT+Twj_1+Dt+Tzj_3+Tzj_4-Twj_4；

I(3,4)＝Twj_1+Dt+Tzj_3+TT；

I(2,3)＝I(正线)+Twj_4-Tzj_4；

I(2,3)＝(Twj_4+Twj_3+Dw1+Twj_2)-(Tzj_3+Tzj_4)；

发掘公式：

理想追踪情况下，相同走行路径的列车，后车追踪前车行驶，不受其他走行路径列车的影响，既3车追踪1车行驶，不受2车和4车的影响。

Tzj_2+Dw2+Dt+Tzj_3+TT+Tzj_1+TT＝TT+Twj_1+Twj_2+Dw1+Dt+Twj_3+TT；

Tzj_2+Dw2_最小值＝TT+Twj_1

站前追踪整理后：

Dw1-Dw2＝(Tzj_1+Tzj_2+Tzj_3)-(Twj_1+Twj_2+Twj_3)；

Dw2_最小值＝(TT+Twj_1)-Tzj_2。

其中，I为按预设行车顺序行进的折返车辆之间的折返间隔，Twj_i为弯进直出折返过程中各关键点之间的行车时长，Tzj_i为直进弯出折返过程中各关键点之间的行车时长，i为1,2,3,4；I(正线)为上行轨道或下行轨道上两列车之间的行车追踪间隔，TT为道岔动作时间，Dt为出发准备时间，Dw1为站台1站停时间，Dw2为站台2站停时间。

在本实施例中，折返的瓶颈在于I(1,2)，即两列车连续弯进弯出交叉渡线区域的运行时间。这个间隔与停站时间无关。I(1,2)是固定间隔。

I(2,3)有两方面影响，一方面是等于正线追踪的能力间隔I(正线)；另一方面与站台1停站时间Dw1固定差值相关。I(2,3)是可变间隔。

Dw1与Dw2是有固定差值关系的，如果对Dw1和Dw2的调整不是等长的，就会导致每组红蓝曲线重叠部分出现差异，差异累积到一定程度，Dw就将被迫延长一次抵消累积的差异。整体时间与等长调整一致。

I(2,3)与Dw1有固定差值关系，Dw1与Dw2有固定差值关系，因此I(2,3)与Dw2有固定差值关系。Dw2有最小值Dw2_最小值，因此I(2,3)的最小值由两方面制约，一方面是正线追踪的能力间隔I(正线)的最小值；另一方面是Dw2的最小值。

站前交叉折返能力为I(1,2)和I(2,3)的平均值，I(2,3)可变，当I(2,3)＝I(1,2)是，可实现跑匀。

本发明实施例提供的一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法，通过获取列车在轨道上执行站前交叉折返过程中的关键点，在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长，根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图，根据所述行车时序图获得折返间隔公式组，根据所述折返间隔公式组获得分析结果，做到采用车车通信系统对道岔资源单独控制、减少通信环节，实现精细化列车追踪，从而比CBTC系统的站前交叉折返间隔时间更短，具有更强的站前交叉折返能力，为新建线路的规划设计提供决策支撑，可指导站形设计，线路配线，满足运营随客流变化而调整的需要。

以北京地铁13号线西直门站为实例。各时序时长数据如下：

Twj_1：38s；Twj_2：23s；Twj_3：20s；Twj_4：4s

Tzj_1：40s；Tzj_2：26s；Tzj_3：40s；Tzj_4：4s

Dt：10s；TT：13s。

将上述时长带入I(1,2)＝TT+Twj_1+Dt+Tzj_3+Tzj_4-Twj_4，得到I(1,2)＝101s；

Dw2_最小值＝(TT+Twj_1)-Tzj_2＝25s；

Dw1_最小值＝(Tzj_1+Tzj_2+Tzj_3)-(Twj_1+Twj_2+Twj_3)+Dw2_最小值＝50s

I(2,3)_最小值＝(Twj_4+Twj_3+Dw1_最小值+Twj_2)-(Tzj_3+Tzj_4)＝53s

I(2,3)取值范围在53s～I(正线)之间。

分析内容	跑匀
		平均折返间隔	101秒
I(1,2)	101秒
		I(2,3)＝I(正线)	101秒
Dw1	108秒
		Dw2	83秒

与CBTC系统相比，车车通信列控系统在以下方面优化了运行间隔时间：

1)采用车车直接通信以及基于相对速度的追踪模型，PoH更靠近站台，Twj_1可节省2秒。

2)弯进列车出清A点位置可提至H点，Twj_1节省4秒。

3)站台1列车出清C点位置可提前至J点，Twj_3节省4秒。

4)车车通信系统中，道岔资源可单独申请，单独控制，单独释放。弯出的两个道岔(图1中的道岔2和道岔3)可提前完成道岔搬动。从而节省了一个TT时间。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种基于车车通信列控系统的站前交叉折返能力分析方法，其特征在于，包括：

获取列车在轨道上执行站前交叉折返过程中的关键点，所述关键点包括常规关键点和改进关键点，所述改进关键点包括上、下行轨道上位于两个道岔之间的预设安全追踪位置点，以及在折返弯出轨道上且靠近上行轨道侧的预设安全追踪位置点、在折返弯进轨道上且靠近下行轨道侧的预设安全追踪位置点；

在车车通信列控系统控制下，获取折返列车按预设行车顺序分别执行站前交叉折返过程中各关键点之间的行车时长；

根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图；

根据所述行车时序图获得折返间隔公式组；

根据所述折返间隔公式组获得分析结果；

其中，所述根据所述行车时序图获得折返间隔公式组，包括：

对所述行车时序图进行分析获得折返车辆之间的折返间隔与弯进直出折返过程中各关键点之间的行车时长Twj_i、直进弯出折返过程中各关键点之间的行车时长Tzj_i、上行轨道或下行轨道上两列车之间的行车追踪间隔I(正线)、道岔动作时间TT、列车出发准备时间Dt、站台1站停时间Dw1和站台2站停时间Dw2之间的相互关系；

根据所述相互关系得到折返间隔公式组。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述常规关键点包括：前行列车进入折返区域的关键位置点、列车完成折返驶离折返区域的关键位置点、上、下行折返终点，以及对应于前行列车停车点的后车受干扰点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各关键点之间的行车时长生成各折返列车的行车时序图，包括：

对应各关键点生成从上到下排列的时序线；

根据各折返列车折返的行车时长从上到下依次绘制，生成行车时序图。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，完成一次折返分析使用四辆列车，并且，当预设行车顺序为1车直进，2车弯进，1车弯出，3车直进和2车直出同时进行，4车弯进，2车弯出，4车直出，1车和3车行车路径相同，2车和4车行车路径相同时，所述折返间隔公式组包括：

I(1,2)＝TT+Twj_1+Dt+Tzj_3+Tzj_4-Twj_4；

I(3,4)＝Twj_1+Dt+Tzj_3+TT；

I(2,3)＝I(正线)+Twj_4-Tzj_4；

I(2,3)＝(Twj_4+Twj_3+Dw1+Twj_2)-(Tzj_3+Tzj_4)；

其中，I为按预设行车顺序行进的折返车辆之间的折返间隔，Twj_i为弯进直出折返过程中各关键点之间的行车时长，Tzj_i为直进弯出折返过程中各关键点之间的行车时长，i为1,2,3,4；I(正线)为上行轨道或下行轨道上两列车之间的行车追踪间隔，TT为道岔动作时间，Dt为出发准备时间，Dw1为站台1站停时间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述折返间隔公式组获得分析结果，包括：

根据所述折返间隔公式组获得折返车辆之间的折返间隔的影响因子；

根据所述影响因子获得折返车辆之间的折返间隔的变化类型，作为分析结果。

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