CN110588730A - 一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型 - Google Patents

一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型 Download PDF

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Abstract

本发明属于铁路工程勘察设计技术领域，具体提供了一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型，在列控线路上选取一位置处设置等级转换执行应答器组得到原始工程模型，先根据等级转换应答器组不设在列车制动区的轨道区段的原则，在列控线路上距离车站出站口反向进站信号机不小于列车长度选取一位置处设置等级转换执行应答器组，且所述等级转换执行应答器组与下一车站进站之间距离大于该列车最大常用制动距离再加上该列车以当前线路最高允许速度行驶5秒距离，然后再将该模型对照列控等级转换技术要求一一对应校验，最后将检测后的可行工程模型进行模拟仿真试验以得到最终模型。该设计方法较传统方法比较，设计效率更高且设计方案更加合理，保证了动车组的安全、高速、平稳运行。

Description

一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型
技术领域
本发明属于铁路工程勘察设计技术领域，具体涉及一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型。
背景技术
动车组列控车载设备需要进行CTCS-3级列控(即中国第3级列控系统，以下简称C3)转CTCS-2级列控(即中国第2级列控系统，以下简称C2)控车模式时，地面设置等级转换预告应答器组(YG-3/2)和执行应答器组(ZX-3/2)，向动车组车载设备发送C3至C2等级转换信息包(ETCS-41)报文。CTCS是Chinese Train Control System的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。该系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS根据功能要求和设备配置划分应用等级，目前分为0～4级。CTCS—3级列车运行控制系统是中国铁路时速300-350km客运专线的重要技术装备。该报文含操作分类为C3转C2、预告点至执行点的距离、自执行点行驶5秒的距离等信息。目前技术规范对联络线C3至C2等级转换执行应答器组设置位置没有明确的规定，实际工程中，针对不同的线路条件，采用的设计方案经常是教条地套用规范，甚至有方案实施后常造成动车组异常停车，因此传统的C3转C2的工程设计精度及效率亟待改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中列车运行控制系统C3转C2工程设计效率低且精度低的问题。
为此，本发明提供了一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，包括：
S01：在列控线路上选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组得到原始工程模型；
S02：根据等级转换应答器组不设在列车制动区的轨道区段的原则，在列控线路上距离联络线起点车站出站口反向进站信号机不小于列车长度选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组，且所述等级转换执行应答器组与下一车站进站之间距离大于该列车最大常用制动距离再加上该列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离；
S03：若所述等级转换执行应答器组的位置不能同时满足与联络线起点车站出站口反向进站信号机的距离大于一个列车长度，且与下一车站进站之间的距离大于列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离与最大常用制动距离之和，则舍弃该段区间线路的等级转换执行应答器组；
S04：当列车经过所述等级转换执行应答器组时，若C3至C2等级转换执行点位置的C3控制单元速度大于C2控制单元的速度，且等级转换执行点位置两控制单元速度差值超出安全门限值，则取消或继续调整该位置点的等级转换执行应答器组；
S05：将经理论计算检测后的可行工程模型进行数字图形化模拟仿真以得到最终模型。
优选地，根据线路参数、轨道电路码序和动车组列车制动参数进行模拟计算，分别测算并绘制无任何叠加工况的常态工况下的C3控制单元和C2控制单元的控车速度曲线，若两条速度曲线在等级转换执行应答器组的速度差小于安全门限值时则可在该位置设定等级转换执行应答器组。
优选地，所述步骤S03之后包括：将所述等级转换执行应答器组改设于列控线路第二个车站之后下一段区间线路。
优选地，所述步骤S05具体包括：利用动车组制动参数计算理论速度曲线，编制列控工程数据和应答器、RBC报文，编制仿真测试序列，将RBC、TSRS、地面应答器、TCC联机，进行仿真测试，分别对不同型号动车组模拟运行，验证所述最终模型中速度曲线的平顺性。
优选地，所述RBC报文包括所述等级转换预告应答器组至所述等级转换执行应答器组之间的距离。
优选地，所述步骤S04之后且在步骤S05之前还包括：在所述等级转换执行应答器组前一位置处设置等级转换预告应答器组。
优选地，当所述等级转换执行应答器组设于道岔侧向线路时，则将所述等级转换预告应答器组设于U2U闭塞分区或UUS闭塞分区内。此时预告应答器组须为有源应答器组，可与设于U2U或UUS闭塞分区内的大号码道岔应答器组合用。
优选地，所述等级转换预告应答器组与所述等级转换执行应答器组之间的位置距离应大于列车在5秒时间段内的运行距离，若不能满足该条件，则取消或移设该等级转换预告应答器组。
优选地，动车组列车车载设备自动由C3等级转换为C2等级时，当C3控制单元速度高于C2控制单元速度且速差大于或等于15km/h时会触发紧急制动，则取消或移设该等级转换预告应答器组。
本发明还提供了一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控模型，包括列控线路，所述列控线路上设有通过如前述任一项所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法得到的包括所述等级转换执行应答器组和/或等级转换预告应答器组的最终模型。
本发明的有益效果：本发明提供的这种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型时速大于80km，在列控线路上选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组得到原始工程模型，先根据等级转换应答器组不设在列车制动区的轨道区段的原则，在列控线路上距离车站出站口反向进站信号机不小于列车长度选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组，且所述等级转换执行应答器组与下一车站进站之间距离大于该列车最大常用制动距离再加上该列车以当前线路最高允许速度行驶5秒距离，然后再将该模型对照列控等级转换技术要求一一对应校验，最后将检测后的可行工程模型进行模拟仿真试验以得到最终模型。该设计方法较传统方法比较，设计效率更高且设计方案更加合理，保证了动车组的安全、高速、平稳运行。该方法适用于类似线路条件的铁路工程设计。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法的流程示意图；
图2是本发明时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法的有等级转换预告应答器设计方案的示意图；
图3是本发明时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法的没有等级转换预告应答器设计方案的示意图；
图4是本发明时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法的线路参数图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，包括：
S01：在列控线路上选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组得到原始工程模型；
S02：根据等级转换应答器组不设在列车制动区的轨道区段的原则，在列控线路上距离联络线起点车站出站口反向进站信号机不小于列车长度选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组，且所述等级转换执行应答器组与下一车站进站之间距离大于该列车最大常用制动距离再加上该列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离；
S03：若所述等级转换执行应答器组的位置不能同时满足与联络线起点车站出站口反向进站信号机的距离大于一个列车长度，且与下一车站进站之间的距离大于列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离与最大常用制动距离之和，则舍弃该段区间线路的等级转换执行应答器组；
S04：当列车经过所述等级转换执行应答器组时，若C3至C2等级转换执行点位置的C3控制单元速度大于C2控制单元的速度，且等级转换执行点位置两控制单元速度差值超出安全门限值，则取消或继续调整该位置点的等级转换执行应答器组；
S05：将经理论计算检测后的可行工程模型进行数字图形化模拟仿真以得到最终模型。
由此可知，甲线路所设有开往北京方面、广州方面的正线，还有开往乙站的联络线，在联络线上距离车站出站口反向进站信号机不小于列车长度位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组ZX-3/2，该位置即为执行点位置。该方案提出了动车组从正线下线至联络线的C3转C2的工程设计方法，采用的设计方法全方位的分析列控车载设备C3至C2等级转换的原理、地面等级转换点的设置位置以及等级转换应答器组的设置方案对等级转换过程的综合影响，进行模拟计算初步确定设计方案，以仿真试验效果最好的方案作为工程实施方案，最终采用动态拉通试验的方式来验证工程设计效果。该方法适用于联络线及类似线路条件的与列控等级转换相关的工程设计。
列控线路上的道岔按型号分类一般有12/18以及大号码如30/42/50号道岔等，大号码道岔主要用于要求侧线通过速度较高的联络线。
具体的设计步骤如下：
(1)C3至C2等级转换执行点设置位置的影响因素之一及应对措施
地面等级转换执行应答器组ZX-3/2内写有等级转换信息包ETCS-41报文。根据列控等级转换技术要求，等级转换应答器组不宜设在列车制动区的闭塞分区。因线路所道岔侧向出站口反向进站信号机(当上行或下行的线路断轨、事故等原因不能行车时列车可以利用另一条线路反方向运行，这时候接车站就要开放反方向进站信号机接车，因为列车反方向运行时限速的，所以列车要越过反方向进站信号机才能加速)两端一个动车组列车长度范围区间内(一般长度为450m)往往因临时限速等因素导致车速变化较大，不能在此区域设等级转换执行点。然后继续根据列控等级转换技术要求，进行进一步地的校正模型。
应对措施：联络线上C3至C2等级转换执行点应距线路所出站口反向进站信号机不小于一个列车长度即450m。等级转换执行点处设有C3转C2的等级转换执行应答器组，列车前端越过C3转C2的等级转换执行应答器组，车载设备自动转换为C2等级。
(2)根据列控等级转换技术要求，列车前端越过C3转C2执行应答器组，车载设备自动转换为C2等级。若转入C2等级前司机未确认，则继续提示司机进行确认；如果车载设备转为C2等级控车，5秒后司机仍未确认，则输出最大常用制动，司机确认后制动缓解。
应对措施：联络线上C3至C2等级转换执行点应尽可能靠近联络线出站口反向进站信号机，且距该信号机距离不小于450m，必须保证转换执行点至下一车站进站信号机之间距离大于动车组5秒的行驶距离再加一个最大常用制动距离；若不能满足该距离要求，取消该段联络线上的C3至C2等级转换点，可将等级转换点改设于联络线第一个车站之后下一段区间线路。
(3)根据列控等级转换技术要求，C3控制单元判断列车速度降至C2控制单元允许速度以下且司机确认等级转换后，命令C2控制单元进入前台工作状态，C2控制单元控车时，C3控制单元负责车载设备系统监管。启动降级后，若超过一定时间仍未降级到C2等级且列车速度不为零，C3控制单元输出紧急制动。
应对措施：必须保证C3至C2等级转换执行点位置的C3控制单元速度不大于C2控制单元的速度。可通过线路参数、轨道电路码序和动车组制动参数进行模拟计算，分别测算并绘制无任何叠加工况的常态工况下的C3和C2控制单元的控车速度曲线，两条速度曲线在等级转换点附近的速差不满足要求时，可调整等级转换执行点的位置。
(4)在得到合理位置的等级转换执行应答器组模型后，还可以在列控线路上设置相应的等级转换预告应答器组以进行提前通知，具体的校核方法如下：
(4-1)根据列控等级转换技术要求，车载设备C3控制单元收到等级转换信息后，“激活”C2控制单元并向其发送等级转换点位置信息。C2控制单元被“激活”后，根据C2行车许可及等级转换点位置信息，实时计算并向C3控制单元报告C2在转换点的目标速度，若C2的行车许可未越过等级转换点，则向C3控制单元报告的转换点的目标速度为0，C3控制单元根据C2报告的转换点目标速度重新计算控车曲线并监控列车向转换点运行。
应对措施：当C3至C2等级转换执行应答器组设于道岔侧向线路时，预告应答器组不能设于防护该道岔的信号机来车方向的LU码闭塞分区内；预告应答器组可以设于U2U或UUS闭塞分区内。此时预告应答器组须为有源应答器组，可与设于U2U或UUS闭塞分区内的大号码道岔应答器组合用。
(4-2)根据列控等级转换技术要求，C3控制单元根据等级转换位置信息，在距转换执行点一定距离时，提示司机进行等级转换确认。
应对措施：一般情况下，预告应答器组距执行应答器组之间能满足5秒用于提醒司机确认按钮操作时间的运行距离即可。
(4-3)根据列控等级转换技术要求，列车前端越过C3转C2执行应答器组，车载设备自动转换为C2等级。若转入C2等级前司机未确认，则继续提示司机进行确认；如果车载设备转为C2等级控车，5秒后司机仍未确认，则输出最大常用制动，司机确认后制动缓解。
应对措施：线路条件困难时，允许不设置预告应答器组。
(4-4)根据列控等级转换技术要求，C3级列控车载设备在执行等级转换时，C3控制单元与C2控制单元互相通信并进行速度比较，不得因等级转换触发紧急制动。参照各型号车载设备试验参数，C3转C2时，一般C3控制单元速度高于C2控制单元速度且速差小于15km/h时会触发常用制动，速差大于或等于15km/h时会触发紧急制动。尽管技术规范要求C3级列控车载设备C3控制单元与C2控制单元制动干预曲线计算宜采用相同的制动模型，但实际上同一厂家的车载设备的C3控制单元与C2控制单元干预曲线采用的是不同的制动模型，对目标速度的反应敏感度不同，造成一定幅度的速差。
应对措施：线路长度允许时，设置预告应答器组，便于在预告至执行区域内，C3控制单元与C2控制单元速度不断比较和调整，而逐渐趋同于C2控制单元速度。预告应答器组可与线路所出口反向进站应答器组合用。预告应答器组至执行应答器组的距离要求能满足动车组在该路段C3、C2速差调整到足够小的值、不引起紧急制动。可通过线路参数、轨道电路码序和动车组制动参数进行模拟计算，分别测算并绘制无任何叠加工况的常态工况下的C3和C2控制单元的控车速度曲线，两条速度曲线在等级转换点附近的速差不满足要求时，可调整在预告应答器组中的等级转换执行点位置信息。
(5)根据上述技术方案的分析和应对措施，针对具体线路条件，确定C3至C2等级转换的设计方案，例如：仅在联络线上设等级转换执行应答器组而不设预告应答器组、等级转换预告应答器组设于正线区间而执行应答器组设于联络线上、等级转换预告应答器组和执行应答器组均设于联络线上。每个方案及等级转换应答器组的具体设置位置要通过模拟计算和仿真试验来验证。
然后利用动车组制动参数计算理论速度曲线，选择两个以上相对比较合理的设计方案，编制列控工程数据和应答器、RBC报文，编制仿真测试序列，将RBC、TSRS、地面应答器、TCC联机，进行仿真测试，分别各型动车组模拟运行，验证C3至C2等级转换的平顺性。测试序列涵盖各区段的列车占用、临时限速等组合工况，选择没有任何异常制动序列出现且实施方便的设计方案作为工程实施方案。工程施工完毕正式运营之前还要进行不同型号动车组的动态拉通试验，以验证工程设计的真实效果。
其中，图2是本发明时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法的有等级转换预告应答器设计方案的示意图，该设计方案C3转C2级列控预告应答器组设于LU闭塞分区而非设于U2S或UUS闭塞分区内，经等级转换技术要求对照检验被否决。图3是本发明时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法的没有等级转换预告应答器设计方案的示意图，该设计方案经等级转换技术要求对照检验被推荐，该方案的具体线路参数图如图4所示。
如图4所示，线路参数包括线路允许速度、坡度、轨道区段、闭塞分区等信息。这些都是进行模拟计算控车速度曲线、实验室搭建仿真试验环境、编制测试序列场景所必需的条件。利用动车组制动参数计算理论速度曲线，选择两个以上相对比较合理的设计方案，编制列控工程数据和应答器、RBC报文，编制仿真测试序列，将RBC、TSRS、地面应答器、TCC联机，进行仿真测试，分别各型动车组模拟运行，验证C3至C2等级转换时动车组速度曲线的平顺性。测试序列涵盖各区段的列车占用、临时限速等组合工况，选择没有任何异常制动序列出现且实施方便的设计方案作为工程实施方案。工程施工完毕正式运营之前还要进行不同型号动车组的动态拉通试验，以验证工程设计的真实效果。
本发明的有益效果：本发明提供的这种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法及模型，在列控线路上选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组得到原始工程模型，先根据等级转换应答器组不设在列车制动区的轨道区段的原则，在列控线路上距离车站出站口反向进站信号机不小于列车长度选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组，且所述等级转换执行应答器组与下一车站进站之间距离大于该列车最大常用制动距离再加上该列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离，然后再将该模型对照列控等级转换技术要求一一对应校验，最后将检测后的可行工程模型进行模拟仿真以得到最终模型。该设计方法较传统方法比较，设计效率更高且设计方案更加合理，保证了动车组的安全、高速、平稳运行。该方法适用于类似线路条件的铁路工程设计。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于，包括：
S01：在列控线路上选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组得到原始工程模型；
S02：根据等级转换应答器组不设在列车制动区的轨道区段的原则，在列控线路上距离联络线起点车站出站口反向进站信号机不小于列车长度选取一位置处设置C3转C2的等级转换执行应答器组，且所述等级转换执行应答器组与下一车站进站之间距离大于该列车最大常用制动距离再加上该列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离；
S03：若所述等级转换执行应答器组的位置不能同时满足与联络线起点车站出站口反向进站信号机的距离大于一个列车长度，且与下一车站进站之间的距离大于列车以当前线路最大允许速度行驶5秒距离与最大常用制动距离之和，则舍弃该段区间线路的等级转换执行应答器组；
S04：当列车经过所述等级转换执行应答器组时，若C3至C2等级转换执行点位置的C3控制单元速度大于C2控制单元的速度，且等级转换执行点位置两控制单元速度差值超出安全门限值，则取消或继续调整该位置点的等级转换执行应答器组；
S05：将经理论计算检测后的可行工程模型进行数字图形化模拟仿真以得到最终模型。
2.根据权利要求1所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于：根据线路参数、轨道电路码序和动车组列车制动参数进行模拟计算，分别测算并绘制无任何叠加工况的常态工况下的C3控制单元和C2控制单元的控车速度曲线，若两条速度曲线在等级转换执行应答器组的速度差小于安全门限值时则可在该位置设定等级转换执行应答器组。
3.根据权利要求1所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于，所述步骤S03之后包括：将所述等级转换执行应答器组改设于列控线路第二个车站之后下一段区间线路。
4.根据权利要求1所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于，所述步骤S05具体包括：利用动车组制动参数计算理论速度曲线，编制列控工程数据和应答器、RBC报文，编制仿真测试序列，将RBC、TSRS、地面应答器、TCC联机，进行仿真测试，分别对不同型号动车组模拟运行，验证所述最终模型中速度曲线的平顺性。
5.根据权利要求4所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于：所述RBC报文包括所述等级转换预告应答器组至所述等级转换执行应答器组之间的距离。
6.根据权利要求1所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于，所述步骤S04之后且在步骤S05之前还包括：在所述等级转换执行应答器组前一位置处设置等级转换预告应答器组。
7.根据权利要求6所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于：当所述等级转换执行应答器组设于道岔侧向线路时，则将所述等级转换预告应答器组设于U2U闭塞分区或UUS闭塞分区内。此时预告应答器组须为有源应答器组，可与设于U2U或UUS闭塞分区内的大号码道岔应答器组合用。
8.根据权利要求6所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于：所述等级转换预告应答器组与所述等级转换执行应答器组之间的位置距离应大于列车在5秒时间段内的运行距离，若不能满足该条件，则取消或移设该等级转换预告应答器组。
9.根据权利要求6所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法，其特征在于：动车组列车车载设备自动由C3等级转换为C2等级时，当C3控制单元速度高于C2控制单元速度且速差大于或等于15km/h时会触发紧急制动，则取消或移设该等级转换预告应答器组。
10.一种时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控模型，包括列控线路，其特征在于：所述列控线路上设有通过如权利要求1至9任一项所述的时速大于80km铁路联络线的C3转C2级列控方法得到的包括所述等级转换执行应答器组和/或等级转换预告应答器组的最终模型。
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