基于元胞自动机的青藏铁路格拉段扩能仿真研究
发布时间：2021-08-20 16:56
青藏铁路格拉段如今在运输方面的能力已经接近其上限,面对青藏地区日益繁荣的趋势,以及社会经济发展的迫切需要,显然格拉段目前的运输能力难以与之匹配,基于以上原因,扩能改造在格拉段地实施具有其必要性。与其他线路相比,格拉段无轨道电路,列车定位需要依靠卫星,所经区域自然环境复杂,扩能难度大,国内外现有扩能措施不能完全应用于格拉段,如何使得格拉段在有限资源得到最优配置,获得较大通过能力,是目前亟需解决的问题。本文将在这一领域内进行深入研究。主要研究内容如下:（1）格拉段扩能方案设计。格拉段的部分站间距过大,采用ITCS控制的自动站间闭塞行车,平行图能力较低、列车定位依靠GPS卫星,GPS列车定位在青藏铁路开行14年中,总体来看较为成功,但是GPS知识产权在美国GE公司,在实际运行过程中存在人为精度调低的现象,同时有维修费用高、周期长的问题,因此亟需引入我国自主研发的北斗列车定位系统,同时将现使用的自动站间闭塞更换为单线双向准移动闭塞,在发展自主知识产权的背景下又可有效缩短列车运行周期,提高线路通过能力,同时对此种扩能方式存在的技术壁垒进行分析并提出解决措施,为后续研究提供基础。（2）单线铁路自动...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
格拉段货运量趋势
兰州交通大学硕士学位论文-11-2.3.4设备改造此种方式主要是完善设备的硬件条件，其优点为投资较工程改造较小，并且合理的设备改造不仅可以大幅提高通过能力，并且在运输安全性上也有较大的改进。综上所述，现有的扩能措施或是由于地理因素不适用于格拉段，或是扩能的效果不好。格拉段的扩能需要首先明确扩能的基本原则，再此基础上对运输瓶颈进行分析，最后针对运输瓶颈提出适用于格拉段的扩能方案。2.4格拉段扩能方案分析格拉段具有不铺设轨道电路，列车的位置信息由卫星定位系统确定，运营环境复杂多变、上下行运量极其不平衡等特点，因此在选择扩能改造措施时，需要从新的角度出发。2.4.1扩能设计的基本原则针对格拉段的特点，应采用以人为本的基本原则，在铁路实际运营过程中，习惯采用工程改造的方法进行扩能，通过增加中间站数目、部分区段修建双线来缓解区段通过能力紧张的问题，但青藏铁路具有海拔高、空气稀薄等特点，旅客以及行车人员不宜长时间在高原上停留，因此在扩能时也需要以人为本，不过超负荷工作。2.4.2格拉段运输瓶颈分析格拉段运输能力的不足，最根本的原因在于，采用自动站间闭塞的方式指挥列车运行时，每两车站之间只允许一辆车进入，导致平图能力低下、运行周期长，格拉段运行情况如图2.2所示。图2.2自动站间闭塞方式下列车运行情况
兰州交通大学硕士学位论文-13-图2.3准移动闭塞方式下列车运行情况2.4.4基于运行图分析扩能原理从运行图的角度分析扩能原理，使用准移动闭塞行车时，采用追踪运行图，相同方向的列车可通过目标距离控制列车，相隔若干个虚拟闭塞分区行车，两列车相隔的时间为追踪列车间隔时间I追，它与列车长度、制动距离、安全防护距离、运行速度、接受指令时间有关。目前格拉段采用非平行运行图组织行车，列车占用区间时间为T列。在一般情况下，I追远小于T列，并且列车在青藏高原上运行时，速度无法达到较高水平，故追踪时间间隔也会因此降低，I追与T列的相差也会变得更大，在铺画运行图时，同方向铺画的追踪列车数也随之增多。因此，在格拉段采用准移动闭塞，可较大幅度地提高区间通过能力。2.5扩能方案存在的技术壁垒及解决措施基于闭塞制式改变的扩能方案，对格拉段既有设备、运输组织都提出了新的要求，主要存在以下3个技术壁垒。2.5.1列控系统的更新(1)格拉段列车定位中存在的问题准移动闭塞方式的列控系统采用目标距离控制模式，此时对于列车位置的获取至关重要，由于格拉段未设置轨道电路以及信号机，列车的定位需要使用卫星定位为主速度传感器为辅的方式，但是由于GPS卫星分布状态不良，并且存在人为精度调低的情况，格拉段实际运行中，在小南川等站已发生由于定位精度不足而导致的事故[44]，直接影响到行车安全，同时GPS知识产权在美国，每年青藏铁路公司所需要支付的运转维护方面的费用高昂，故障元件的周转期长。
【参考文献】：
期刊论文
[1]北黑铁路龙镇至黑河段升级改造方案研究[J]. 逯红兵. 铁道勘察. 2020(04)
[2]青藏铁路低密度列车运行控制系统方案研究[J]. 赵东旭,程剑锋,岳林,刘聪. 铁道运输与经济. 2020(05)
[3]北安至黑河地方铁路升级改造探讨[J]. 张翔,耿耿. 铁道货运. 2020(02)
[4]基于移动闭塞的单线铁路扩能方案研究[J]. 童有超,赵鹏,张进川,宋文波. 铁道运输与经济. 2020(02)
[5]焦柳铁路超限坡区间扩能改造方案研究[J]. 张国虎. 铁道货运. 2020(01)
[6]单线铁路网络列车运行智能调度仿真研究[J]. 朱子轩,鲁工圆,何必胜,彭其渊. 计算机仿真. 2019(05)
[7]基于闭塞制式改变的青藏铁路格拉段扩能方案可行性研究[J]. 钱勇生,王雪鑫,曾俊伟,广晓平. 兰州交通大学学报. 2019(01)
[8]铁路列车运行冲突检测与消解理论研究综述[J]. 文超,杨雄,黄平,李忠灿,唐优华. 中国安全科学学报. 2018(S2)
[9]中国铁路列控系统技术及发展趋势探讨[J]. 韩利锋. 铁路通信信号工程技术. 2018(10)
[10]基于北斗导航的列车运行控制系统架构设计[J]. 开祥宝,张淼,高媛,宋志丹. 铁道运输与经济. 2018(10)
博士论文
[1]数字轨道地图辅助的北斗/INS深组合列车定位方法研究[D]. 安毅.北京交通大学 2015
[2]网络环境下单线列车运行图编制的优化算法研究[D]. 李峰.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]CTCS-3级列控机制下轨道交通流并行仿真研究[D]. 彭俊钦.北京交通大学 2019
[2]北斗卫星导航系统在青藏铁路列车定位中的应用研究[D]. 张树.中国铁道科学研究院 2017
[3]青藏铁路格拉段扩能改造方案研究[D]. 姜磊.北京交通大学 2016
本文编号：3353875
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
格拉段货运量趋势
兰州交通大学硕士学位论文-11-2.3.4设备改造此种方式主要是完善设备的硬件条件，其优点为投资较工程改造较小，并且合理的设备改造不仅可以大幅提高通过能力，并且在运输安全性上也有较大的改进。综上所述，现有的扩能措施或是由于地理因素不适用于格拉段，或是扩能的效果不好。格拉段的扩能需要首先明确扩能的基本原则，再此基础上对运输瓶颈进行分析，最后针对运输瓶颈提出适用于格拉段的扩能方案。2.4格拉段扩能方案分析格拉段具有不铺设轨道电路，列车的位置信息由卫星定位系统确定，运营环境复杂多变、上下行运量极其不平衡等特点，因此在选择扩能改造措施时，需要从新的角度出发。2.4.1扩能设计的基本原则针对格拉段的特点，应采用以人为本的基本原则，在铁路实际运营过程中，习惯采用工程改造的方法进行扩能，通过增加中间站数目、部分区段修建双线来缓解区段通过能力紧张的问题，但青藏铁路具有海拔高、空气稀薄等特点，旅客以及行车人员不宜长时间在高原上停留，因此在扩能时也需要以人为本，不过超负荷工作。2.4.2格拉段运输瓶颈分析格拉段运输能力的不足，最根本的原因在于，采用自动站间闭塞的方式指挥列车运行时，每两车站之间只允许一辆车进入，导致平图能力低下、运行周期长，格拉段运行情况如图2.2所示。图2.2自动站间闭塞方式下列车运行情况
兰州交通大学硕士学位论文-13-图2.3准移动闭塞方式下列车运行情况2.4.4基于运行图分析扩能原理从运行图的角度分析扩能原理，使用准移动闭塞行车时，采用追踪运行图，相同方向的列车可通过目标距离控制列车，相隔若干个虚拟闭塞分区行车，两列车相隔的时间为追踪列车间隔时间I追，它与列车长度、制动距离、安全防护距离、运行速度、接受指令时间有关。目前格拉段采用非平行运行图组织行车，列车占用区间时间为T列。在一般情况下，I追远小于T列，并且列车在青藏高原上运行时，速度无法达到较高水平，故追踪时间间隔也会因此降低，I追与T列的相差也会变得更大，在铺画运行图时，同方向铺画的追踪列车数也随之增多。因此，在格拉段采用准移动闭塞，可较大幅度地提高区间通过能力。2.5扩能方案存在的技术壁垒及解决措施基于闭塞制式改变的扩能方案，对格拉段既有设备、运输组织都提出了新的要求，主要存在以下3个技术壁垒。2.5.1列控系统的更新(1)格拉段列车定位中存在的问题准移动闭塞方式的列控系统采用目标距离控制模式，此时对于列车位置的获取至关重要，由于格拉段未设置轨道电路以及信号机，列车的定位需要使用卫星定位为主速度传感器为辅的方式，但是由于GPS卫星分布状态不良，并且存在人为精度调低的情况，格拉段实际运行中，在小南川等站已发生由于定位精度不足而导致的事故[44]，直接影响到行车安全，同时GPS知识产权在美国，每年青藏铁路公司所需要支付的运转维护方面的费用高昂，故障元件的周转期长。
【参考文献】：
期刊论文
[1]北黑铁路龙镇至黑河段升级改造方案研究[J]. 逯红兵. 铁道勘察. 2020(04)
[2]青藏铁路低密度列车运行控制系统方案研究[J]. 赵东旭,程剑锋,岳林,刘聪. 铁道运输与经济. 2020(05)
[3]北安至黑河地方铁路升级改造探讨[J]. 张翔,耿耿. 铁道货运. 2020(02)
[4]基于移动闭塞的单线铁路扩能方案研究[J]. 童有超,赵鹏,张进川,宋文波. 铁道运输与经济. 2020(02)
[5]焦柳铁路超限坡区间扩能改造方案研究[J]. 张国虎. 铁道货运. 2020(01)
[6]单线铁路网络列车运行智能调度仿真研究[J]. 朱子轩,鲁工圆,何必胜,彭其渊. 计算机仿真. 2019(05)
[7]基于闭塞制式改变的青藏铁路格拉段扩能方案可行性研究[J]. 钱勇生,王雪鑫,曾俊伟,广晓平. 兰州交通大学学报. 2019(01)
[8]铁路列车运行冲突检测与消解理论研究综述[J]. 文超,杨雄,黄平,李忠灿,唐优华. 中国安全科学学报. 2018(S2)
[9]中国铁路列控系统技术及发展趋势探讨[J]. 韩利锋. 铁路通信信号工程技术. 2018(10)
[10]基于北斗导航的列车运行控制系统架构设计[J]. 开祥宝,张淼,高媛,宋志丹. 铁道运输与经济. 2018(10)
博士论文
[1]数字轨道地图辅助的北斗/INS深组合列车定位方法研究[D]. 安毅.北京交通大学 2015
[2]网络环境下单线列车运行图编制的优化算法研究[D]. 李峰.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]CTCS-3级列控机制下轨道交通流并行仿真研究[D]. 彭俊钦.北京交通大学 2019
[2]北斗卫星导航系统在青藏铁路列车定位中的应用研究[D]. 张树.中国铁道科学研究院 2017
[3]青藏铁路格拉段扩能改造方案研究[D]. 姜磊.北京交通大学 2016
本文编号：3353875
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