基于5G通信的鐵路列車調(diào)度方法研究

董昊軒

【摘 要】未來鐵路運(yùn)輸對于運(yùn)量和運(yùn)速的需求會進(jìn)一步提高，現(xiàn)行的區(qū)間閉塞法雖然能夠滿足目前的需要，但由于本身存在的缺陷，仍有改善的空間。因此借助借助衛(wèi)星定位和5G通信技術(shù)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)判斷每趟列車間的間隔該如何控制，有效地利用運(yùn)行空間資源，減少行車間隔，實現(xiàn)鐵路運(yùn)輸效率的提高。

【關(guān)鍵詞】列車閉塞區(qū)間;5G通信列車調(diào)度;安全距離時間

中圖分類號： U284.43文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）36-0280-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.131

Research on Railway Train Dispatching Method Based on 5G Communication

DONG Hao-xuan

（Dalian university of science and technology， Dalian Liaoning 116000，China）

【Abstract】In the future， the demand for traffic volume and speed of railway transportation will be further increased. Although the current interval closure method can meet the current needs， due to its own defects， there is still room for improvement. Therefore， by means of satellite positioning and 5G communication technology， according to the operating status， it is judged how to control the interval of each train workshop， effectively use the operating space resources， reduce the traffic interval， and achieve the improvement of railway transportation efficiency.

【Key words】Train blocking section; 5G communication train scheduling; Safe distance time

1 研究背景及其意義

我國鐵路現(xiàn)行的列車區(qū)間閉塞方式主要有半自動閉塞和自動閉塞。半自動閉塞可保證兩站間列車的運(yùn)行安全，但區(qū)間軌道和到達(dá)列車完整性仍需人工檢查，區(qū)間利用率較低。自動閉塞分為多個區(qū)間進(jìn)行連鎖，相比于前者提高了效率，但還是固定空間上的分區(qū)，列車運(yùn)行效率依然不高。此外軌道電路的維護(hù)也需要長期投資?，F(xiàn)有的區(qū)間閉塞法雖技術(shù)成熟，尚可滿足我國的鐵路運(yùn)輸需求，但隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，未來的運(yùn)輸需求對運(yùn)量和運(yùn)速的要求也會越來越高，運(yùn)輸壓力越來越大，區(qū)間閉塞法的問題會逐漸突出。因此找出一種可行的代替方法實為重中之重。

2 區(qū)間閉塞法最大發(fā)車數(shù)計算

2.1 區(qū)間閉塞法計算原理

我國鐵路一般采用非平行運(yùn)行圖，圖上鋪畫有各種列車。由于平行運(yùn)行圖特征在非平行運(yùn)行圖上多有體現(xiàn)，所以計算非平行運(yùn)行圖通過能力時，可利用二者的相似性。根據(jù)理想狀態(tài)下平行運(yùn)行圖通過能力，考慮實際開行的其他列車對一般貨物列車的影響而不能開行或減少的列車數(shù)，即為非平行運(yùn)行圖通過能力。公式如下：

n■■=n-ε客n客-（ε快貨-1）n快貨-（ε摘掛-1）n摘掛（1）

n非=n■■+n客（2）

n■■：非平行運(yùn)行圖貨物列車通過能力、n客：運(yùn)行圖上鋪畫的旅客列車對數(shù)或列數(shù)

n快貨：快運(yùn)貨物列車的對數(shù)或列數(shù)、n摘掛：摘掛列車的對數(shù)或列數(shù)

ε客：旅客列車扣除系數(shù)、ε快貨：快運(yùn)貨車扣除系數(shù)、ε摘掛：摘掛列車扣除系數(shù)

n非：非平行運(yùn)行圖通過能力

2.2 針對遼陽站與大連站計算區(qū)間閉塞法最大通過能力

遼陽至大連旅客列車為47列，根據(jù)30：5：2的比例，快運(yùn)貨車約8列，摘掛列車約3列。旅客、快運(yùn)、摘掛列車扣除系數(shù)取眾數(shù)如下：ε客=1.2ε快貨=1.25ε摘掛=1.4遼陽站較小，發(fā)車最密時間間隔I為10分鐘，代入公式：n=1440/I n=144 n■■=144-1.2×17-（1.25-1）×8-（1.4-1）×3=84 n非=84+47=131，即遼陽站到大連站區(qū)間最大通過能力為113列。

3 基于5G通信的鐵路列車調(diào)度法的理論最大通過能力計算

3.1 總制動距離計算相關(guān)公式

旅客列車空走時間：tk=3.5-0.08ij（3）

貨物列車空走時間：tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）（4）

空走距離：sk=v0tk/3.6（5）

有效制動距離：se=4.17v02/（1000？諄h·φs+ws+ij）（6）

總制動距離：sz=se+sk（7）

加速度：a=v2/2x（8）

時間：x=v0t±1/2（at2）（9）

n：車輛數(shù)、ij：坡度、v0：初速度、？諄h：換算制動率、φs：距離等效摩擦系數(shù)、ws：距離等效單位基本阻力、a：加速度、x：路程（此處為有效制動距離）

3.2 對上述兩站計算5G通信列車調(diào)度法最大通過能力

基于5G通信的列車調(diào)度法通過能力計算

旅客、快運(yùn)列車空走時間：

tk=3.5-0.08×0=3.5S tk=（1.6+0.065×40）（1-0.028×0）=4.2S

旅客、快運(yùn)、摘掛列車空走距離：

Sk=120×3.5/3.6=116.7m Sk=90×4.2/3.6=105m

Sk=70×4.2/3.6=81.7m

旅客、快運(yùn)貨物、摘掛列車有效制動距離：

Se=4.17×1202/1000×0.6×0.109+3.13+0=876.2m

Se=4.17×902/1000×0.3×0.137+1.61+0=790.8m

Se=4.17×702/1000×0.3×0.158+1.4+0=418.7m

旅客、快運(yùn)、摘掛列車總制動距離：（旅客120、快運(yùn)貨物90、摘掛70單位km/h。）

Sz=116.7+876.2=992.9m Sz=105+790.8=895.8m

Sz=81.7+418.7=500.4m

旅客、快運(yùn)、摘掛列車加速度：

a=1202/2×876.2=0.634m/s2

a=902/2×790.8=0.395m/s2

a=702/2×418.7=0.451m/s2

旅客、快運(yùn)、摘掛列車有效制動時間：

876.2=120×t-1/2×0.634×t2→t=52.1s

790.8=90×t-1/2×0.395×t2→t=62s

418.7=70×t-1/2×0.451×t2→t=41.7s

旅客、快運(yùn)、摘掛列車總制動時間：

t總=3.5+52.1=55.6s t總=4.2+62=66.2s

t總=4.2+41.7=45.9s

旅客、快運(yùn)、摘掛列車安全距離時間：

t旅=55.6×1.25=70s t快=66.2×1.25=83s

t摘=45.9×1.25=58s

若忽略站內(nèi)作業(yè)時間，兩站間的區(qū)間通過能力：

n=（24×60×60/70×30+83×5+58×2）×131=4301列

5G調(diào)度列車法通過能力為4301列，遠(yuǎn)高于區(qū)間閉塞法，存在改進(jìn)價值。

4 結(jié)論

區(qū)間閉塞法和5G通信列車調(diào)度法優(yōu)缺點對比分析如表1。

綜上所述本文得到以下結(jié)論：

（1）用衛(wèi)星定位及5G通信技術(shù)可縮短行車間隔，增加單位時間內(nèi)的發(fā)車數(shù)。

（2）使用5G通信技術(shù)利用微基站和信號接收裝置，有效降低了設(shè)備維護(hù)和人力成本。

（3）列車駕駛員在操作列車運(yùn)行時不用時刻關(guān)注信號機(jī)，降低了工作強(qiáng)度。

基于5G通信的鐵路列車調(diào)度法在保證安全的前提下提高效率、降低成本與人力消耗。因此，基于5G通信技術(shù)的調(diào)度方法相比區(qū)間閉塞法更具有優(yōu)勢。

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