列车运行安全（共12篇）
列车运行安全 篇1
我国铁路随经济发展的需要正向高速, 重载方向发展“十二五”期间国家已将高铁技术定为优先发展的高端装备制造业, 以后三年每年投资约7000亿元, 加快了与国际先进水平接轨的步伐, 列车运行速度的提高, 更要求铁路信号系统核心设备--列车运行控制系统 (CTCS) 能在高速列车运行中控制其速度, 并调整与前行列车之间距离, 原有的铁路信号显示和区间闭塞设备均有较大的变化。
1 发展列车运行控制系统的必要
列车制动距离与其速度成正比, 当列车速度140km/h时, 紧急制动距离为1100米, 速度增到160km/h时制动距离为1400米, 而提速到200km/h时紧急制动距离达2000米, 速度愈高其制动距离将更长。当人的视距小于列车制动距离和操作所需的时间 (司机视觉能力对信号做出判断的最小时间为3-5秒) 时, 传统的信号控制系统以及随着列车速度的提高和密度的加大, 必须装备列车控制系统, 以确保行车安全, 我国借鉴世界发达国家经验, 制定了我国CTCS的技术标准, 并用于提速后的列车上, 这是铁路信号从车站联锁中心, 向以列车运行控制中心转化。列车进行调度指挥从车站联锁中心, 向以列车运行控制中心转化, 列车运行调度指挥从调车员——车站值班员——司机三级管理向实现由调度员直接控制移体化 (列车) 转化, 列车运行由以人为主确认信号和操作向实现车载设备的智能化转换, 区间闭塞由固定闭塞方式向准移动闭塞方式转化;信号显示制式由速差式向速度式 (目标距离) 转化。现今就区间列车运行自控制进行介绍。
2 列车控制系统的构成及应用等级
列控系统用于控制列车运行, 主要由车载子系统及地面子糸统两大部分组成地面子系统由应答器, 轨道电路, 无线通信网络, 列车控制中心等设备组成:见下图
针对不同线路, 不同传输信息方式和闭塞技术将其分为5个等级在同一条线路可以综合应用, 较高等级的列控系统兼容较低等级的列控系统, 以满足不同列车的速度需求。零级、1级较为落后现介绍160km/h以上速度的后三级CTCS功能:
2.1 CTCS 2级:该设备基于轨道传输信息的列车控制系统面
向提速干线和高速新线采用车--地一体化设计。CTCS2级适用于各种限速区, 地面不设通过信号机, 机车乘务员凭车载信号行车。
2.2 CTCS 3级:该设备是基于无线传输信息并采用轨道电路
方式检查列占用的列车控制系统, 它面向提速干线, 高速新线和特殊线路, 基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞, 适用于各种限速区段, 地面不设通过信号机, 机车乘务员凭车载信号行车。
2.3 CTCS 4级:
该设备是完全基于无线通信的的列车控制系, 它面向高速新线或特殊线路, 基于无线通信传输平台, 可实现虚似闭塞或移动闭塞, 地面不设通过信号机、机车乘务员凭车载信号行车。
CTCS设备完成了列车对速度、间隔、目标距离、速度控制。适用于各种不同性能速度列车混合运行, 其追踪运行间隔要比分级速度控制小, 减速平稳, 旅客舒适度好, 现各大城市轨道交通均亦采用了该项技术。
3 CTCS的主要功能
3.1 基本功能
3.1.1列控系统的车载信号是列车运行的凭证。
3.1.2按运行列车安全制动距离自动调整列车运行间隔。
3.1.3防止列车运行时超过各种规定速度保证行车安全并实现加、减、缓速的自动控制。
3.1.4实现自动驾驶防止冒进信号
3.2 安全功能
3.2.1环境状况监督, 通过报警信号传输给车站和区段调度所, 列控系统根据这些信息发出限速或停车指令。
3.2.2列车状态检测, 将轴温报警信息, 传给列车, 使列控系统发出各种防护或限速命令对设备或人员进行安全防护。
3.3 其它功能
列控系统不仅具有列车速度控制功能, 根据需要其控制中心还应对所辖区间内渡线道岔及中间道岔进行控制, 实现信号基础安全设备一体化, 并将设备故障及信息传到区段调度所或车站操作员处。
4 列车运行控制模式及超速防护
列车运行控制系统按照人机关系分类, 分为设备优先和司机优先级控制两种类型, 按照速度防护模式分为阶梯速度模式和曲线防护模式两种。司机优先级阶梯防护模式现今已很少采用, 我们介绍曲线控制方式的速度--距离曲线模式, 该模式称一级制动模式如图所示:
它不在对每个闭塞分区规定一个目标速度而是向列车传送目标速度, 列车距目标的距离信息, 列车实行一次制动控制方式, 列车追踪间隔可以根据列车制动性能、车速、线路条件进行调整, 可以提高线路的通过能力是一种理想的运行控制模式CTCS二级以上即属于此种控制模式。
列车运行中, 地面设备不断地将速度控制命令, 运行地段的实时参数等信息, 通过信息传输媒体传送给车载设备。车载设备根据从地面设备接收到的信息, 实时计算得出列车运行的最大允许速度依此信息实时监督控制列车运行。若列车运行速度超过最大允许速度, 车载设备将自动实施不同等级制动, 迫使列车降速或停车, 保证列车始终在安全速度下运行。
列车运行控制系统为高速列车的运行提供了可靠的安全保证, 随着高速铁路的建设, 铁路信号装备将发生巨大变化并得到迅速发展。
列车运行安全 篇2
学
院 ：交通运输学院
指导老师 ：张喜
姓
名 ：张建磊
学
号 ：12251202
班
级 ：运输1208
列车运行控制系统技术方案设想
磁悬浮列车运行控制系统技术方案设想
摘要：高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有快捷、安全、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗易维护、无污染 等优点.高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统安全可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来.目前，仅日德对高速磁悬浮运行控制系统的研究 技术比较成熟，分别建立了山梨试验线(Y am anashi)和埃姆斯兰特(Enslard)(简称T V E)试验线，并取得了试验成功.在国内，随着上海磁悬浮试验线的建立，对高速磁悬浮 O CS 的研究则刚刚起步。本文仅对列车运行控制系统的设计方面进行简单的研究。
关键词：磁悬浮列车、列车运行控制、速度防护、车地传输技术、测速定位技术
1.磁悬浮列车的特点
由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比最先进的高速火车省电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。
磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但到为止，世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营，但磁悬浮列车还是不能普及到日常生活中来。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。
基于磁悬浮列车的特点，磁浮列车运行控制系统的基本功能应该包括：操作与显示、自动操纵列车、驾驶序列控制、列车防护、进路防护、道彷防护、列车安全定位、速度曲线监控和牵引安全切断等功能。以德国为例，德国的高速磁浮列车系统可分为线路、牵引、车辆和运行控制四大系统。运行控制系统采用了3层结构：位于控制中心的中央运行控制系统；位于牵引变电站和轨道旁的分区运行控制系统；位于列车的车载运行控制系统。这3个系统之间的连接和数据传输是通过一个通信网络系统实现的，包括地面的光纤网，地面和列车之间的无线通
列车运行控制系统技术方案设想
信系统。
2.磁悬浮列车运行控制系统及速度防护方式
2.1列车运行控制系统的类型
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。CTCS系统有两个子系统，即车载子系统和地面子系统。CTCS 列控系统是为了保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运输需求的列车运行控制系统。CTCS 系统包括地面设备和车载设备，根据系统配置按功能划分为以下5 级：
1、CTCS—0 级为既有线的现状，由通用机车信号和运行监控记录装置构成。
2、CTCS—1 级由主体机车信号+安全型运行监控记录装置组成，面向160 km/h以下的区段，在既有设备基础上强化改造，达到机车信号主体化要求，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。
3、CTCS—2 级是基于轨道传输信息的列车运行控制系统，CTCS—2 级面向提速干线和高速新线，采用车—地一体化计,CTCS—2 级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。
4、CTCS—3 级是基于无线传输信息并采用轨道电路等方式检查列车占用的列车运行控制系统；CTCS—3 级面向提速干线、高速新线或特殊线路，基于无线通信的固定闭塞或虚拟自动闭塞，CTCS—3级适用于各种限速区段，地面可不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。
5、CTCS—4 级是基于无线传输信息的列车运行控制系统，CTCS—4 级面向高速新线或特殊线路，基于无线通信传输平台，可实现虚拟闭塞或移动闭塞，CTCS—4 级由RBC 和车载验证系统共同完成列车定位和列车完整性检查，CTCS—4 级地面不设通过信号机，机车乘务员凭车载信号行车。中国新建200 km/h～250 km/h，客运专线采用CTCS—2 级列控系统，300 km/h～350 km/h。2.2列车运行控制系统的速度防护方式
列控系统按照系统控制模式分成速度码阶梯控制方式和速度-距离模式曲线控制方式。
（1）速度码阶梯控制方式
速度码阶梯控制方式，在一个闭塞分区内只控制一个速度等级。在一个闭塞分区中只按照一种速度判断列车是否超速。阶梯控制方式又可分为：出口检查方式（滞后式控制）；入口检查方式（提前式控制）
出口检查方式要求司机在闭塞分区内将列车运行降低到目标速度，ATP车载设备在闭塞分区出口检查列车运行。如果司机按照允许速度操纵列车，ATP设备不干预司机正常操作，当司机违章操作或列车运行超过允许速度时，列控设备将自动实施制动。在每个闭塞区段的速度含义中存在允许速度/目标速度的意义，本区段的允许速度为该区段的入口速度，本区段的出口速度就是下个闭塞分区的允许速度，这种控制模式属于滞后控制，列车制动后需要走行一段距离才能减速（或停车），因此，在禁止信号后方需要设置一段防护区段用着过走防护。法国TVM300就采用这种控制方式。
列车运行控制系统技术方案设想
入口检查方式就是列车在闭塞分区入口处接收到允许速度后立即依此速度进行检查，没有目标速度指示，一旦列车速度超过允许速度，则列控设备自动实施制动使列车运行降低到目标速度以下。入口检查方式中本区段的入口速度就是本区段的允许速度。日本新干线ATC就用这种方式。在该种控制方式下，需要在列车停车前设置一个地面环线或应答器设备，用于防止列车冒进信号，该点式设备的布置要求列车以30km/h的速度紧急停车后能在危险点停车。这种控制方式较滞后式控制方式间隔能力将提高不少。
速度码阶梯控制方式的系统主要优点是简单，需要地车传输的信息量小，不需要知道列车的准确位置，只需要知道列车占用哪个区段即可。但是缺点也是明显的，铁路运输系统的行车能力受到了限制。
（2）速度-距离模式曲线控制方式 为了缩短列车间的间隔距离，采用速度－距离模式曲线方式实现列车间的安全速度和间隔控制。速度-距离模式曲线控制是根据目标速度、线路参数、列车参数、制动性能等确定的反映列车允许速度与目标距离间关系的曲线，速度－距离模式曲线反映了列车在各点允许运行的速度值。列控系统根据速度距离模式曲线实时给出列车当前的允许速度，当列车超过当前允许速度时，设备自动实施常用制动或紧急制动，保证列车能在停车地点前停车。因此，采用这种控制方式的列控系统不需要设置安全防护区段。在这样的控制系统中又分成以下两种方式： 分段速度-距离模式曲线控制；一次速度-距离模式曲线控制
分段速度控制模式是将轨道区段按照制动性能最差列车安全制动距离要求，以一定的速度等级将其划分成若干固定区段。一旦这种划分完成，每一列车无论其制动性能如何，其与前行列车的最小追踪距离只与其运行速度、区段划分有关，这对于制动性能好的列车其线路通过能力将受到影响，TVM430就采用这种控制方式。
分段速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４）
（１－１）
其中：
Ｓ ——列车最大安全制动距离
Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离 Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离
ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；
速度-距离模式曲线控制的制动模式是根据目标距离、目标速度的方式确定的速度－距离模式曲线，该方式不设定每个闭塞分区速度等级，采用一次制动。以前方列车占用闭塞分区入口为目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。该方式能减少闭塞分区长度对列车运行间隔时分的影响。一次连续速度－距离模式曲线方式更适于高中速混跑的线路。
一次连续速度控制模式列车最大安全制动距离为：Ｓ＝ Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４
（１－２）
Ｓ ——列车最大安全制动距离
Ｓ１——车载设备接收地面列控信号反映时间距离
列车运行控制系统技术方案设想
Ｓ２——列车制动响应时间距离 Ｓ３——列车制动距离 Ｓ４——过走防护距离
ｎ ——列车从最高速度停车制动所需分区数；
式（１－２）中，Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４与式（１－１）基本相同，在计算一次连续速度模式最大安全制动中由于为一次制动，因此在制动过程中它们只考虑一次。而在分段模式中由于在整个制动过程中要多次制动、缓解，这三个参数要考虑ｎ次。另外，连续速度控制模式列车最大安全制动距离Ｓ３采用的是每一列车的实际最大安全制动距离，列车制动性能好的列车Ｓ３的数值小，性能差则Ｓ３的数值就大。因此，在连续速度控制模式中，列车的运行间隔距离，各尽其能，有助于提高运行效率。同时其所具有的一次性制动的性能也与列车实际制动方式相吻合。一次连续速度距离模式是各国铁路尤其是高速铁路列车运行控制系统的发展主流。
2.3磁悬浮列车运行控制系统选择
磁悬浮列车速度快，制动性强，整体性能好，对列车运行控制系统要求很高，属于CTCS4级列车运行控制系统。在速度防护方式上，采用速度—距离模式曲线控制方式。
3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备
3.1列车运行控制系统的车地传输技术
地面信息传递到车上的方式目前有两大类，一类是点式传递方式，另一类是连续式传递信息方式。点式传输方式常用的有查询应答器和点式感应环线；连续式传输方式常用的有轨道电路、轨道电缆以及无线传输等方式。
1.点式传递方式
点式传递方式是在地面某些固定点，如闭塞分区分界点处，从地面向车上传递信息。点式传递方式常采用查询/应答器来实现或点式环线两种方法。其中查询/应答器应用较为广泛。
2.连续式信息传输方式 2.1 轨道电路
轨道电路是信号的关键基础设备之一，借助它可以监督列车在线路上的运行情况，并利用它可以连续传递与行车有关的各种信息，是一种传统的地－车信息传输方式。在列车运行控制系统中应用较广泛。法国、日本列车运行控制系统都采用轨道电路来传递行车信息。
2.2 轨道电缆
德国LZB系统采用轨道电缆实现列车地面信息的双向传输。LZB系统由地面控制中心、轨道传输电缆、车载设备3部分组成。地面控制中心根据地面存储的各种信息，结合联锁设备的信息实时计算列车的最大允许速度，通过轨道电缆传输给车载设备，实现列车速度的控制。
2.3 无线移动通信
基于GSM phase2+标准的GSM-R技术，是国际铁路联盟（UIC）和欧洲电信标准化协会（ETSI）为欧洲新一代铁路通信设计的无线移动通信系统。UIC通过欧洲综合铁路无线增强网络（EIRENE）对各种数字移动通信系统进行了较，列车运行控制系统技术方案设想
最后决定GSM-R为新一代欧洲铁路无线移动通信基本制式。欧洲列车运行控系统ETCS 2级及ETCS 3级技术标准明确确定利用GSM-R无线系统进行列控信息车-地双向传输。
3.2列车运行控制系统的测速定位技术
列车自动控制ATC系统的一般原理是，检测列车的位置、速度等信息，并将这些信息汇集到控制中心；控制中心根据线路上列车流的情况，生成对车流中各个列车和地面设备的控制命令；地面设备接受到控制命令后实现动作；列车根据控制命令，结合自身列车的位置信息、速度信息及线路情况、列车状况等信息，对列车各种设备实施具体的控制。目前，列车自动控制ATC系统存在多种列车定位、测速技术方法。
一、脉冲转速传感器方式（里程计）
脉冲转速传感器安装在轮轴上，轮轴每转动一周，传感器输出一定数目的脉冲，这样脉冲的频率就与轮轴的转速成正比。输出脉冲经过隔离和整形后，直接输入到微处理器进行频率测量并换算成速度和走行距离。
二、无线测速方式
无线测速定位方式抛开轮轴旋转产生的速度信息，利用外加信号直接测量车体的速度和位置，因此又称为外部信号法。目前提出的有雷达测速方式和卫星定位方式等。由于这类方法不由轮旋转获得信息，因此能有效地避免车轮空转、滑行等产生的误差，但精度受到无线电波的传播特性等素的影响。这一类方法包括雷达测速方式、GPS测速定位方式等。
三、交叉感应回线(LOOP)定位
在轨道铺设的感应电缆，通过车载感应线圈和感应电缆的电磁偶合完成信号和数据的传输，地面控制中心系统通过轨道电缆与车载列控设备联系，可以实现 列车的闭环控制。通常采用的方法是将轨间电缆每隔一定距离作一次交叉。而利 用这一交叉回线列车可以知道自己的位置。
四、轨道电路绝缘节定位方法
前面所述的脉冲转速传感器方法可以获得列车位置信息，但是由于列车的车 轮空转、滑行等因素，不可避免的会产生累积误差，因此，一般列车自动控制ATC系统采用地面固定安放的设备来对累积误差进行校正，这些地面固定安放的设备称为地面绝对信标，可以作为地面绝对信标的定位方法包括：轨道电路定位，计轴器定位，信标定位，查询一应答器定位
3.3磁悬浮列车运行控制系统的关键技术与设备
列车运行安全 篇3
关键词：铁路；LKJ2000型列车运行监控装置；应用范围；组成；功能
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0072－02
LKJ2000型列车运行监控装置（以下简称LKJ2000型监控装置）是借鉴国内外ATP及ATC先进技术而研究开发的新一代列车超速防护设备，是因铁路运输生产要求和当今数字化、网络化、智能化技术发展需要而研制成功的列车行车安全设备的升级换代产品。LKJ2000型监控装置采用了先进的32位微处理器技术、安全性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车安全的控制。
作为新一代的行车安全设备，LKJ2000型监控装置在保留前几代设备监控、记录和显示功能的基础上，在设备的可靠性（双机热备，冗余）和稳定性（通过电磁兼容性测试）等方面均有了较大的改善和提高。适合各种类型的电力机车、内燃机车和动车组；适应自动闭塞方式和半自动闭塞方式；适应各种信号制式，包括移频（含18信息移频）、交流计数、UM－71（或UM－2000）、极频等制式。既适合运行于不同速度等级线路的各型旅客列车（包括动车组）及货物列车，也适合于调车机车。装置的软件具有通用性，不同的用户可通过面向用户的软件参数调整来满足不同功能的要求，适应不同的运行情况。
系统组成包括监控主机箱、人机交互单元（又称屏幕显示器）、机车信号设备、监控装置功能扩展盒、GPS信息接收装置、压力传感器、速度传感器、鸣笛转换器、本/补切换装置、事故状态记录器、调车灯显接口盒、专用连接线缆等。装设于机车、动车组上的机车安全信息综合监测装置（TAX）、机车语音记录装置、列车运行状态信息系统车载设备（LAIS车载设备）、铁路车号自动识别系统（ATIS）、机车车号识别设备为LKJ相关设备，LKJ与LKJ相关设备整体组成列车运行安全监控系统。为了便于维护或扩充接口，安装时可能会增加相应的接线盒。
为提高可靠性，系统采用双机主从热备冗余方式。系统主机由A、B二组完全独立的控制单元组成，每组单元均有完整的信号输入及控制输出接口模块，单元内部各模块之间采用VME总线连接。系统内部串行通信网络CAN采用A、B组冗余方式将各CPU模块连接。在正常情况下，一组为工作机，另一组为热备机，工作机控制系统工作并发出制动控制指令；热备机经CAN总线和同步通信接口实时接收工作机数据，以保持与工作机同步运行及数据的一致性。工作机故障时自动退出控制状态，热备机充当工作机进入控制状态，故障切换过程对控制准确性的影响控制在允许范围内。为保证记录数据的完整性和唯一性，热备机与工作机同时进行记录且热备机记录数据来源于工作机。冗余采用模块级冗余方式，即当系统中任一模块故障时，并不导致整个单元的切换，仅将工作单元中故障的模块切除，而采用热备单元中的相同模块进行工作。故障的模块在恢复正常后，仍可被系统继续使用。当系统中相同的关键模块出现故障时，产生报警输出，若在规定的时间内未得到切除装置操作，则产生紧急制动输出。安装在司机室的屏幕显示器采用单套运行方式，同时配备双针速度表作为备份，当屏幕显示器故障时，可依靠双针速度表维持系统基本功能运行的指示。
LKJ2000型监控装置主要具有监控、记录、显示和语音提示等四个方面的功能，以共同实现对机车行车的安全控制。
装置采用车载计算机预先存储地面线路数据的控制方式（即车载控制模式），在运行时根据列车所处位置按顺序调取车载存储线路数据，按前方信号显示状态，根据列车速度计算列车走行距离来产生控制模式曲线。当列车速度超过控制模式曲线范围时，装置对列车实施动力切除、常用制动及紧急制动控制，防止列车越过关闭的信号机。装置实施常用制动后，在列车速度低于规定的安全速度时，允许司机缓解；对于紧急制动控制，必须停车后才可缓解。特殊情况下的处理方式满足铁路《技规》要求。为确保列车在关闭信号机前可靠停车，限制速度的计算采用实计计算方法，以满足控制精度要求。模式曲线的计算可根据列车运行速度的要求采用跨闭塞分区计算方式，即以关闭的信号机作为目标点来计算常用制动及紧急制动连续模式曲线。
监控装置对列车运行状态的相关参数及乘务员输入参数（包括IC卡输入参数）进行记录，并根据列车运行情况形成相应的数据文件。文件储存在非易性数据存储器中，通过数据转储供地面微机分析处理。数据记录采用不定长数据格式。记录数据事件代号与记录数据内容采用不同的数据代码，以提高记录数据的可靠性；数据记录采用条件触发记录方式，当设定的记录条件满足时则产生一项相应参数记录。地面运行数据处理软件将车载记录的列车运行数据经过翻译、整理，以直观的全程记录、运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代化管理及事故分析提供依据。
监控装置的屏幕显示器上的显示界面能显示以下信息：日期和时间；机车信号信息；列车运行速度与限速；前方目标信号机的类别、编号；距前方信号机距离；机车所在位置的里程坐标、监控状态和列车制动状态；列车最近走过的不少于1 km以内的运行速度值轨迹曲线；机车当前位置至前方不少于3 km以内的线路允许速度曲线、运行所在闭塞分区及运行前方闭塞分区模式限制速度曲线；以曲线、符号和文字形式，沿线路里程的延展显示机车运行前方不少于3 km以内的线路曲线、坡道坡度、道口、桥梁、隧道及车站；信号机、电气化铁路接触网分相标等设置情况。
监控装置的屏幕显示器可以进行下列各类信息的声音提示：监控装置报警、机车信号变化、前方限速变化、动力切除、常用制动或紧急制动、允许缓解、车机联控、侧线股道或支线的选择。
列车运行监控记录装置作为机车三大件之一，从1995年开始在全路机车上广泛推广应用。其与机车信号设备相结合，全程实现列车运行的安全防护功能和运行状态记录功能，是保证铁路行车安全的重要手段，是全路集体智慧的结晶。
Brief LKJ2000－speed Train Ooperation Monitoring Device
Lin Wen
Abstract: Model trains run through LKJ2000 monitoring device applications, system components, system redundancy and switching theory, system functions such as control mode, running the data processing and analysis of records, a brief introduction, so that everyone on the train operation monitoring system has a basic understanding.
列车运行安全问题及防范措施分析 篇4
一、机车运行安全是运输安全的关键
机车是具有能量转换装置的车辆, 它的功能是将其获得的各种能源, 最终转化为动能牵引列车, 是铁路运输的牵引动力。它的运行安全直接关系到运输安全生产, 它是在复杂多变的人、机、环境系统中形成的。
铁路运输非常重视列车运行安全, 近年来推行以人为本的管理思想, 发挥了人员的积极性和主动性;把安全指标层层分解、落实, 纳入考核, 充分调动每个人的积极性;推行了安全关键控制, 如车机联控、安全风险预警等卓有成效的安全管理方法, 逐渐形成具有我国特色的铁路行车安全管理模式。
同时, 不断强化安全技术装备建设。为了保障机车行车安全, 安装了列车运行监控记录装置 (LKJ) 、列车无线调度通信设备、通用式机车信号等行车安全装备, 部分机型还安装了司机精神状态警惕报警设备。
其中列车运行监控记录装置是核心设备, 该装置采用车载计算机预先存储地面线路数据的控制方式 (即车载控制模式) , 在运行时根据列车所处位置按顺序调取的车载存储线路数据, 按前方信号显示状态并根据列车速度计算列车走行距离来产生控制模式曲线。当列车速度超过控制模式曲线范围时, 装置对列车实施卸载、常用制动及紧急制动等控制, 防止列车越过关闭的信号机。为确保列车在关闭信号机前可靠停车, 限制速度的计算采用实时计算方法, 以满足控制精度要求。模式曲线的计算可根据列车运行速度的要求采用跨闭塞分区计算方式, 即以关闭的信号机作为目标点来计算常用制动及紧急制动连续模式曲线。
通过上述一系列措施, 机务责任事故从90年代的每年30件以上下降到近年来的10件以下。
二、列车走行安全问题及原因分析
影响机车车辆走行安全的因素有很多, 既包括日常检查维修不到位, 造成的机车带病上线等深层次因素, 更包括走行过程中认为操纵不当。本文重点对后者进行分析。
机车车辆走行中, 威胁行车安全的最直接因素是超速和冒进信号。超速是指机车车辆走行速度超过自身构造速度或线路允许速度 (包括信号、道岔限速) 以及临时慢行限制速度。冒进是指列车前端任何一部分越过显示为停车信号的固定信号。均为造成脱轨颠覆等严重事故的诱因, 因此防止超速和冒进 (业内称为“防超防冒”) 是提高机车车辆走行安全系数的最重要手段。
造成超速的因素主要分为两类, 第一类是司机手中的限制速度本身有错误、遗漏, 第二类是司机违反作业标准。其中第二类可与冒进信号的原因合并分析说明, 这里对第一类原因进行简要说明。
目前司机控制列车速度的依据是LKJ提供的固定限速和施工、灾害等因素造成的临时限速。固定限速由工务部门根据线路技术条件进行编制, 由电务部门通过芯片方式安装到类车运行监控记录装置。临时限速则由机务部门向司机进行传达, 利用写入IC卡的方式, 再由司机将IC卡插入LKJ专用的接口, 通过此种方式将限速值纳入运行监控记录装置。
可见, 无论固定限速还是临时限速, 一旦有错误疏漏, LKJ将告诉司机错误的限速。这种情况下, 将失去了设备保障, 只能寄希望于通过其他卡控手段来弥补防止了。如果其他环节也同时出现了疏漏, 那么事故就成为必然。
列车超速、冒进信号的主要原因有:1) 司机没有按信号显示行车, 例如:a.间断嘹望。乘务员在机车运行中, 中断了对前方信号显示的确认。b.列车运行监控记录装置未起作用。主要原因是机车出段前未彻底检查, 运行中出现临时故障而未能排除等。c.超速运行。由于速度高、惯性大, 停车不及而冒进信号。d.误认信号。司机认定的与信号显示的不一致。e.臆测行车。司机仅凭主观想象盲目行车, 一有变故, 措手不及而冒进信号。2) 机车制动机系统故障。机车制动机构造复杂, 容易发生故障, 一旦列车制动系统中出现故障, 则减弱或失去制动力而冒进信号。3) 制动机操纵不当。司机不按制动机操作规程违章操纵, 致使制动力减弱或错过制动时机, 而造成冒进信号。例如:a.减压轻微, 多次追加, 使列车制动力减弱。b.充风不足。盲目采用两段制动, 致使列车制动主管充风不足, 再制动时制动力减弱。c.高速进站。因速度高、制动晚而冒进信号。
三、防止超速、冒进信号的主要控制手段
防止超速的主要手段有:1) 严格执行线路允许速度管理和LKJ基础数据换装的相关制度, 确保固定限速准确无误。2) 严格执行临时限速调度命令管理制度。a.调度员在接受命令时, 必须对内容进行审核把关, 认真核实命令中的日期、时间、区间、公里、限速等要素正确无误后方可接受, 与相关互控人员复诵核实, 确认正确后方可出示。b.调度员要审核司机对临时限速的掌握情况, 确认无误后方可在司机手帐上盖章。c.司机应对慢行限速做到心中有数, 接受调度员的传达, 确认全部限速数据写入IC卡, 在模拟机上进行查询、确认无误后方可接班上车, 及时将临时限速数据输入LKJ并按规定查询, 再次确认。3) 列车运行中, 司机要严格按速度行车, 严格执行车机联控。列车即将运行至慢行地点前时, 要加强瞭望, 确认好地面限速标志, 在地面实际限速开始标前将速度控制在规定值以内, 根据列车的长度结合地面公里标, 据确认列车全部通过限速地段后方可提速。
防止冒进信号事故的发生, 必须做到以下几点:1) 坚持认真执行嘹望制度。要坚持“彻底嘹望、确认信号、高声呼唤、手比眼看”呼唤应答制度, 坚决执行“车机联控”各项制度。做到车动集中看、嘹望不间断、听不清就问、看不清就停。2) 严格掌握运行速度。即使晚点也不允许盲目超速赶点, 要正确处理安全与正点的关系。3) 严格按信号显示行车。遇有信号显示不清楚、不正确应视为停车信号, 必须立即减速停车, 严禁臆测行车。4) 保持机车“三大件” (即车载机车信号、列车无线调度通信设备、LKJ) 良好状态。在运行中, 严禁随意关机。5) 按规定使用制动机。
四、结语
本文对影响列车运行安全的因素进行了分析, 通过对超速和冒进这两项主要问题的分析, 结合现场实际提出了相应防范措施。由于影响列车运行安全的因素复杂多变, 其他影响仍需继续深入分析。
参考文献
[1]岩滝雅人, 邹振民.从车载设备的变迁看铁道技术的发展[J].中国铁路, 2011.
列车运行安全 篇5
根据中国铁路总公司的统一部署，7月1日零时起，赣州站将实行新的旅客列车运行图和暑期列车运行图，并新增旅客列车4对，增加暑期直通临客3对，变更列车等级1对。
新增旅客列车4对
新增旅客列车及运行时刻分别为：深圳至青岛K1686次列车，上午10时05分从深圳始发，晚上6时16分到达赣州，次日晚上9时54分到达青岛;青岛至深圳K1685次列车，上午10时34分从青岛始发，次日下午1时44分到达赣州，晚上9时到达深圳。
南昌至赣州K8725次列车，早上6时10分从南昌始发，经停向塘、新干、吉安，上午11时34分到达赣州;赣州至南昌K8726次列车，中午12时20分从赣州始发，经停吉安、向塘，下午5时46分到达南昌。
南昌至北京西1454/3次列车延伸至赣州，运行区段改为赣州至北京西。赣州至北京西K1454次列车，中午12时10分从赣州始发，经停兴国、吉安、南昌、九江等站，次日上午11时10分到达北京西;北京西至赣州K1453次列车，中午12时10分从北京西始发，经停九江、南昌、向塘、新干、吉安、泰和、兴国，次日上午11时24分到达赣州。
昆明至桂林K394/3次列车延伸至福州，运行区段改为昆明至福州，车次改为K636/
7、K638/5次。昆明至福州K637次列车，晚上7时06分从昆明始发，经停井冈山、吉安、赣州、于都、瑞金，到达赣州站的时间为次日上午7时20分，晚上11时29分到达福州。福州至昆明K638次列车，上午7时10分从福州始发，经停瑞金、于都，晚上9时35分到达赣州，次日上午9时08分到达昆明。
此外，深圳东至上海南K1516/5次改为特快旅客列车，车次改为T106/5次，经停赣州站。
暑期加开3对临时客车
2014年暑运旅客运输自7月1日零时起至8月31日24时止，共计62天。赣州铁路暑运客流主要以旅游流、探亲流、学生流及部分务工流为主，主要流向为北京、上海、广州、西南方向及厦门、南昌等旅游热点城市。暑运期间，赣州站将加开3对临客，分别是九江至广州东加开L223、L224次列车，经京九线运行;九江至汕头加开L225、L226次列车，经畲汕、漳龙、京九线运行。深圳至阜阳加开K561/2次列车，经广
九、京九线运行。
多次列车停靠站有变
长春至广州东T85次列车，取消停靠兴国站;上海南至深圳东T105/6次列车，经停吉安、赣州站;深圳至北京西K106次列车，取消停靠信丰站;深圳至九江K116次列车，增加停靠信丰站;合肥至广州东K311次列车，取消停靠兴国站;龙岩至北京西K572次列车，取消停靠兴国站，增加新干站;大同至广州东K731次列车，增加停靠信丰、龙南、定南站;太原至厦门高崎K903次列车，增加停靠兴国站，取消于都站;成都东至深圳东K1091次列车，增加停靠兴国站。
赣州铁路公安启动暑假安全宣传
2014年暑假临近，铁路沿线两侧中小学校即将放假，外出务工人员子女将陆续返乡，给铁路沿线治安防控增加了不稳定因素。为确保铁路运输安全畅通，赣州铁路公安处决定，6月10日至7月10日期间，在全处范围内开展以“中小学校为主阵地，以中小学生为主对象”的“保人身、保行车、保牲畜”暑假前期“三保”安全宣传活动。
列车运行安全 篇6
【关键词】高职 列车运行自动控制 教学改革
【中图分类号】 G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2014）01C-0037-02
列车运行自动控制是高职铁路院校铁道信号专业开设的一门专业课，是一门发展迅速、技术含量高，具有网络化、综合化、数字化、智能化的现代系统的技术课程。通过该课程的学习，学生将对列车自动控制技术有较深的认识，能对列控车载与地面设备进行常规任务的维护，具备相应的素质与技能，以及完成相应职业岗位工作任务所需的方法能力和社会能力。列车运行自动控制课程对于铁道通信信号专业学生了解列车控制车载设备与地面设备原理与维护十分重要。本文试结合教学与应用的实际，从培养目标、教学内容、教学方法和教学手段等方面对高职列车运行自动控制课程教学进行思考，以提高教学效果，优化教学质量。具体说来，高职列车运行自动课程教学应从以下方面展开：
一、明确培养目标与教学目的
列车运行自动控制课程主要讲授机车信号、LKJ监控记录装置车载设备与地面设备、车站电码化、CTCS-2级与CTCS-3级列控系统设备等内容。本课程的任务是使学生掌握现代化信号系统的基本知识和基本技能，提高广大信号工作人员的技术水平，以充分发挥现代化信号系统的作用。
要达到良好的教与学的双赢效果，对于铁路专职任课教师来说，首先要明确该专业与课程的培养目标及该课程的教学目的，同时，还要尊重课程的教学大纲要求，结合铁路通信信号的专业特点，选择适用于本专业特点的教材，有所取舍，合理分配，从而制订对应的教学计划。
二、结合铁路现场需要，优化教学内容
列车运行自动控制课程的特点是内容虽多但针对性强，都是对确保行车安全、提高运营效率的车载设备与地面设备进行学习。由于学生还没有针对性地对这些设备进行过认识和学习过，因此，完成教学任务的关键是如何结合铁路专业现场需要来优化教学内容。
铁路信号技术是随着百年铁路的发展以及继电器、半导体、电子信息技术的变化而不断演进的，列车运行自动控制系统是计算机技术、现代通信技术和自动控制技术等信息技术（简称3C技术）与信号技术的一个高水平集成与融合的产物，正在向信息化、网络化、智能化方向迈进。
对应于铁路现场的实际情况，大部分铁路职业院校铁道通信信号专业一直依照惯例对该课程进行介绍，内容没有太多更新，即使对新技术有所涉及也并不深入，学生并没有具体掌握相关知识。而专业教师大多也只是从网络上的研究报告、学术论文获取关于铁路信号新技术，没有机会真正全面、系统、透彻地掌握铁道信号新技术。还应看到，近年来我国高速铁路发展非常迅速，并持续处于建设高潮当中，随着一条条高速铁路、客运专线的建成开通，铁路企业对相关技术人员的要求也将有所提高，铁路职业院校进行高铁技术人才培养刻不容缓。因此，专业教师自身要不断优化教学内容，对教学内容提前设计好，让学生能够全面而又详细地了解该课程的主要内容，增强学生的专业知识。
三、改进教学方法与教学手段
由于列车运行自动控制课程的内容基本上都是介绍设备的功能与组成，对于信号专业的理工科来说，比较枯燥且提不起兴趣，因此教学方法与教学手段的运用对教学效果影响将产生很大影响。
（一）借助多媒体教学，提高教学效果
多媒体具有图、文、声并茂且有视频播放的特点，对教学过程来说是特别宝贵的特性与功能。借助多媒体教学不但能够拓宽学生的专业面，增加教学信息量，而且可以提高学生的学习兴趣。对于列车运行自动控制课程，采用传统教学方法和教学手段已达不到教学要求。通过多媒体技术可以播放幻灯片、视频、FLASH动画等，使课堂教学提升活力，在很大程度上引起学生的注意，提高学习兴趣。也就是说，学生在这样的交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。
对于多媒体交互式教学，教师应设计一些过程和内容，让学生进行讨论，合作解决，以提高多媒体教学的效率。比如，在讲解列车追踪运行时，可以制作相应用动画来体现列车安全追踪运行情况。也可制作列车追踪动画嵌入到多媒体课件中，更加形象地说明列车追踪原理，还可以增加暂停按扭，边演示边讲解，这样学生易于理解接受。同时，根据所学知识进行分组讨论。
此外，在讲解CTCS-3列控系统时，由于CTCS3级列控设备组成多、学生在较短的时间里要获得大量信息，仅靠教师在课堂讲解比较抽象，而学生又没有见过实物，这样学生理解起来就比较困难。教师在制作课件时，可以插入“CTCS-3级列控”视频，通过视频讲解，使学生非常直观地了解整个CTCS-3级列控系统设备组成、工作原理，同时也提高了学习效率。
教学中使用多媒体技术，有利于提高教师的专业水平，有利于教师整合教学资源。多媒体教学技术能弥补传统教学中的不足，传统的教学费又时费力，而且不能使学生在轻松的状态下学习知识，提高不了教学效益。如果充分借助多媒体教学手段，将大大改善教学效果。
（二）利用实物、列控沙盘及现场教学
列车运行自动控制是专业性、理论性很强的课程，必须在了解铁路列控设备基本构成的基础上，才能够深入地理解其工作原理与工作过程。在讲解机车信号的结构及工作原理时，可利用现有的机车信号设备实物，既便于教师教学，又提高了学生的兴趣。同时，在讲解铁路列控地面设备与车载设备配合工作时可借助自主研发的列控沙盘系统，使学生具备感性认识，提升课堂教学效果。在学习完机车信号与LKJ监控装置设备后可进行现场教学，带学生到机务段车载设备工区参观学习，既实现理论与实际相结合，又达到抽象与具体的转化，使学生积极性得到很大提高，从而提高了教学质量。
（三）合理利用案例教学
案例教学法又称实例教学法，就是在教学过程中，任课教师根据教学目标和教学内容的需要，采用真实案例组织学生进行学习。通过案例教学法，把真实又典型的问题展示在学生面前，让他们自主去思考、分析、讨论。例如，在讲到列车监控记录装置LKJ内容时，学生可以分成小组，分别扮演相应的角色，完成一个出勤到退勤的完整任务。再如，在学习到CTCS-3级列控系统“过分相”功能时，可引入各种与列车运行有关的新闻，提出问题让大家思考，然后由学生讨论并进行说明，最后由教师点评，这样不仅可以引起学生注意，还可以增加课堂的有趣性，效果显著。对于激发学生的学习兴趣，培养创造能力及分析、解决问题的能力大有帮助。
总之，应以转变教育思想、更新教育观念为先导，以优化知识结构、重视能力培养为出发点，顺应铁路发展、满足企业需求，加快推进铁道信号专业人才培养进程，培养学生掌握列车控制技术岗位应具备的专业技能，提高技术水平，拓宽发展方向。在教学实践过程中，抓住学生与课程的特点，合理安排教学内容，采用灵活的教学方法，在教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了一定的探索和研究，获得了一些经验与体会，在教学效果、学生学习兴趣和学习主动性上取得了一定的成绩。
【参考文献】
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【基金项目】广西壮族自治区教育厅科学技术研究项目（2013YB357）
【作者简介】黄 斌（1983-），男，柳州铁道职业技术学院讲师，硕士，研究方向：铁道通信信号与城市轨道交通信号等。
列车运行安全监控系统改进探讨 篇7
下面针对列车运行和安全管理中的一些问题, 提出安全监控系统功能进一步改进的设想。
1 双司机配班单司机值乘模式问题
目前我国已普遍实行双司机配班单司机值乘模式, 对提高机车运用效率、压缩站停、减少直达列车途中作业时间起到了重要的作用, 符合铁路跨越式发展的需要。但在运行中, 此模式相对减少了对机械间、电器间的巡视次数 (旧有模式为按行驶里程巡视, 现行模式为每到司机换班时巡视一次) , 如果后部产生火灾等异常情况, 很难及时发现。
解决策略:在机车后部安装烟雾、温度传感器, 信号经模数转换器传至列车运行监控装置, 在监控器中设置一定阀值, 一旦超过规定的烟雾浓度或温度值则报警, 并强制司机进行机械间巡视。此时休息司机需行至另一侧司机室, 对机械间进行巡视, 并对监控器进行相应操作后方可解除报警。
2 机车的智能化行车系统势在必行
我国铁路线路利用率高, 机车结构复杂, 工作环境相对恶劣, 机车故障难以避免, 对司机排查故障的时间要求极其严格, 因此, 迅速查找故障处所并有效排除或控制故障进一步恶化一直是机务部门日常工作所关注的重点内容。一般情况下, 普通人遇到突发事件往往不能按照平时的思维模式思考问题, 缺乏冷静、客观的判断, 行车时, 当列车速度过高、运行中出现特殊情况时, 会造成机车乘务员的恐慌心理, 造成手脚不听使唤, 动作变形, 导致事故的发生。而单司机值乘导致缺少商讨、确认的机会, 单司机一人作业时, 缺乏有效的监督机制, 互控、他控能力削弱, 与双人值乘相比可靠度固然降低。
解决策略:编制行车专家系统, 存储在监控装置主机的ROM中, 自动或人工检索调用。通过分析常用机车电路故障诊断方法, 由故障树自动生成专家系统知识库实现诊断知识的自动获取并确保知识的一致性和完备性。监控装置本身能检测一些机车状态参数, 部分自动化程度较高的机车也可检测机车各主要设备工作状态, 整合以上数据及加装其他传感元件。利用一定算法综合评价机车工作情况, 用VB6.0和VBA语言实现对AUTOCAD的调用, 完成显示工作状态以及图形定位的功能, 实现故障诊断结果的图形输出。检测到故障时, 系统查找专家数据库, 自动列出故障排除方法;在系统无法检测到故障时, 也可人工检索查询。专家系统的显示不能遮挡其他内容, 可另安装监视屏或重新安排现行显示布局。
3 机车防超速问题的新思路
防超速功能仅限于当前限速而言, 长大上下坡道的列车速度, 尤其是重载货物列车难于控制, 惯性大、制动距离长、对线路纵断面反应明显。目前仅仅依靠司机的行车经验, 要求机车乘务员对速度和线路要有综合的、超前的预见性。现行模式下司机必须熟悉所担当区段的线路情况, 这样就限制了值乘区段的延长及人员的调配, 而单纯依靠司机本身的经验行车无疑存在着极大的安全隐患。
解决策略:监控装置中的线路数据是预存在ROM中的, 列车换长、总重等数据也已在开车前输入, 运行时, 根据这些数据完全可以计算出如司机不采取任何措施, 列车运行几千米以后的速度。如经计算预计会产生超速等危及行车安全的情况出现, 监控装置将提前发出警示信息。有效地帮助司机控制列车运行速度, 减少了因行车经验不足所引起的超速控停、非常停车及坡停救援等情况的发生。
4 机车司机酒驾问题监管不到位
酒后驾驶是发生事故的重要诱因, 也是机务部门进行现场安全卡控的必要环节, 因此机车乘务员在出勤时都要进行酒精含量检测, 以防止酒后开车。但实行双司机配班单司机值乘后, 机车交路普遍较长, 作业时间跨度大, 因此在驾驶过程中, 如发生司机饮酒的情况则无法进行有效的管理, 严重地威胁行车安全。
解决策略:在司机室司机侧的上部加装酒精检测装置并与监控装置相连, 实时测量司机室内酒精含量的浓度, 如超过一定的阀值则在监控中记录, 发出警示信息, 并要求司机采取某些行为以保持自身清醒。此设备成本低廉, 技术成熟, 但普通酒精检测器需要被检人员近距离呼气, 对于较大空间的酒精含量反应不敏感, 不能应用于司机室内的酒精浓度检测。检测设备需要进行数据修正, 瞬间浓度超标不做记录 (酒精检测装置除对酒精敏感外, 对于丁烷等气体也会产生动作) , 只有在相对较长时间内的浓度超标才做出反应。
5 安全设备数量多而复杂
目前司机室内各类安全设备繁多, 相互之间关联程度低, 操作复杂, 设备摆放、布线混乱, 维修和查找故障不便。
解决策略:集成各类安全装备包括车机联控录音设备、列尾装置、无线传输设备、卫星定位装置。20世纪90年代以来, 我国铁路列车, 特别是新造的机车牵引的列车或动车组, 一般都有列车通信网络。这是一种可靠性要求高、实时性要求强、与控制系统密切相关的计算机网络, 由WTB和MVB2层拓扑结构组成。所有总线都遵循相同的操作规则, 共享实时协议和网络管理;遵循0SI网络体系结构, 兼容及可扩展性强。如果将监控装置的智能传感器、监控主机、彩屏及其他设备增加MVB接口, 挂在MVB上, 则可大大减少机车布线。
6 增加机车出入库时间的统计
该时间可从车号识别系统机务闸楼AEI设备读出的时间取得。这样一方面可用闸楼AEI设备代替扳道员签点, 取消机车乘务员上下机车签点, 既减轻了乘务员的工作量, 也保证了人身安全;另一方面可为机务统计工作直接提供原始数据, 并代替统计人员手工输入, 既减轻了统计人员的工作量, 也保证了数据的准确。
摘要：根据铁路系统的现场作业和安全管理中所反应出来的一些问题, 针对国内列车运行安全监控系统的功能提出了一些改进意见。
关键词：监控装置,机务安全管理,列车运行监控
参考文献
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列车运行安全 篇8
关键词：货物装载加固,列车运行,安全
随着经济不断发展,我国铁路的建设也越来越快,铁路列车也大面积的提速,提高铁路整体的运输能力。对于一些提速的路线来看,多数是客运和货运列车混合运行的路线。因此,这就要求铁路相关部门加强对货运的监督管理和控制,保证整条货运路线的安全和稳定。其中,货物的装载就引起各方面的高度重视,许多部门则采用对货物运在加固的方式来提高货运的安全性,因为装载加固决定着整趟列车的运行安全,也与乘客生命安全起着十分重要的关系。
1 货物装载隐藏的安全隐患
1.1 货物装载加固所使用材料在运行过程中脱落引起的危险
铁路运输速度大幅度的提高,就使的货运在运输过程中动能增强,对地面的抓力要求更强。一旦列车在运行过程中,高速进入到弯道或者需要改变运行方向时,惯性力度就会明显的增大。如果装载在列车中的货物没有达到需要的加固强度以及采取一些相应的安全措施,极容易在这些危险性的地方出现货物移动、滚落、坍塌甚至是整体倾倒等情况,这就对整个加固材料产生一种强大的冲击,材料如果质量存在着问题,那么一定会出现加固材料或者装置甚至货物脱落等问题。
1.2 长型货运火车运输过程中不见侵入机车车辆限界引发危险
铁路运输中各种列车设备存在着新旧差异以及一些磨损,导致在运输过程中许多部件发生旋转、移动等情况。然而这些部件一旦在高速运行过程中侵入到车辆的界限中区,将会导致十分危险的情况。
1.3 货运过程中超载现象导致的危险
许多货运列车在运输过程中采用分散堆放的方式来进行装载,并且在这种方式的掩盖之下过多的装载货物从而导致超载的现象,这样对于一些安全监察员来说,在他们检查的过程中极容易忽视这一问题。超重首先对列车的稳定性以及车辆结构的承载强度等方面来看,都无法保证整个运行过程中的安全性能。其次,在通过一些桥梁时,超载对于桥梁产生巨大的压力对桥梁的承重结构造成严重的破坏,甚至会对铁轨产生一些不必要的磨损,从而造成十分严重的后果。
1.4 钢材类货物偏重等特性将直接影响列车运输安全
对于钢材类货物的重量计算方式主要所采用的是根据重量标签进行累加的方式或者是以轨道为基础进行衡量检查的方式,但是这几种方式仍然存在着许多缺陷,尤其是对偏重以及偏载等问题进行强有力的控制。甚至在一些货物装载区域都没有偏载检测的设备,只是利用人工进行普通的对照方式来进行方案检查。现阶段钢材类货物多数集中在一些专门使用的铁路中,在进行检查时,内部状况多是看不清楚。另外监控力度低,无法实现整体监控。甚至还有一些企业工作人员偷懒,为了简化装卸过程,势必会导致一些车辆出现偏载偏重的问题,从而埋下深深的安全隐患。
1.5 集装箱内货物装载的偏重偏载等情况影响列车安全
使用海铁联运的国际云装箱属于的是海关进行监督管理,在进行转运过程中是不允许开箱进行检查的,这就导致海关的工作人员无法监控集装箱内货物的装载情况,这就形成了监控盲区。另外,在专门的铁路运输中集装箱的检查以及一些集装箱到站后开箱检查时,由于工作人员人工中存在着一些不容忽视的缺陷,诸如视线阻挡、工作人员工作态度差等因素的影响,从而对偏载偏重等情况视而不见,埋下了安全隐患。
1.6 挂斗列车在运行过程中加固状态发生改变产生危险
列车在运行过程中受到设备、天气等因素的影响,受到一些作业标准执行不到位等因素干扰,出现车辆相撞甚至连挂等情况,从而使得货物加载的状况发生了巨大的变化,继而出现列车位移等高度危险的问题。
2 加强货物装载加固工作的措施
2.1 强调基础管理的重要性提升整个现场作业的质量,从而确保货物在装载过程中的安全性。
2.2 提高货物装载过程中的技术含量,从而提高列车运行安全。例如可以在煤炭等能源货运过程中采用固定剂喷洒等手段来防止在运输过程中每块掉落引发的危险等。
2.3 强调不同部门之间的协调工作,加强军事监督管理。
在货运的运输股从横中可以使用循环使用的捆绑式器材和三角挡,将原有的牵引方式加以改变,从而满足军事运输过程中对低成本、高反应速度以及安全性的要求。同时在军事运输单位对货运铁路工作人员的安全常识教育要做到位。
2.4 发展新型包装物和集装化运输,发展专业运输车辆,改变目前大量车种代用的局面。
2.5 强化运输途中监控和货检作业质量。
首先推进货检站安全集中监控系统建设和管理,加强超偏载检测装置的日常维护,并实现超偏载检测监控系统和TPDS的互连互通、信息共享,有效分析、比对超偏载检测数据。将既有货运计量安全检测设备和安全管理信息系统整合集成为一个管理系统,完善集中监控、实时监测报警、到达列车语音自动提示、数据综合处理等功能,实现从列车进站预检到列车出发的全程视频监控管理。其次要提高货检工作质量,货检站要严格落实货检作业标准,对问题车必须及时处理,做到车车跟踪、处理、消号,不能在列整理时,必须甩车整理,彻底消除安全隐患,确保安全。另外要在货检站形成一定规模的整理能力,避免因整理能力影响货车运用周转,造成人力物力的浪费。
2.6 研发能够检测集装箱超偏载的特殊仪器装置,防止集装箱运输中货车超偏重、偏载问题的发生。
2.7 强化钢材装载加固控制。
首先落实钢材类货物按方案装车,确保装载加固质量。其次钢厂站要对厂矿企业交接线实行车车检查,对发现的问题及时梳理、逐月分析,对倾向性问题要切实找出解决问题的办法,立即整改。另外要经常对钢材装载进行检查、调研,发现问题及时制定整改措施,认真梳理钢材类货物装载加固方案,装载加固方法应易于操作,更贴近现场实际工作。
2.8 在编组场、货场、专用线、专用铁路安设货运安全视频监控系统,建立信息技术交换平台,实现从站场作业到交接车全过程可视化实时监控、集中管理,及时发现问题并采取有效措施,确保行车安全。
结束语
货物运输在铁路运输中吸引各方面的高度重视,因此只有采用上述方式,提高货运装载加固的质量,提高列车运行安全,不仅能够进一步促进我国经济水平的发展,更能够提高我国的铁路运行安全。
参考文献
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列车运行安全 篇9
针对车辆的气动载荷, 国内外学者主要从实车试验、列车模型试验和数值模拟计算三个方面展开研究［1］。在铁道部组织下我国先后完成了京秦线提速200 km/h列车交会综合试验; 胶济铁路即墨至高密动车组交会的实车试验。列车的模型试验主要包括风洞试验和水洞 ( 槽) 试验两种, 中南大学通过风洞试验分析了270 km/h高速列车外形对空气阻力、升力和横向力的影响; 梁习锋等［2］利用风洞试验研究大风环境下列车空气阻力特性, 得到列车速度, 风向, 风速与列车空气阻力之间的关系式。
上述研究中, 没有区分路况对列车动力学性能的影响, 而实际上, 我国新修建的高速铁路中, 高架线虽占到80% 以上的比重, 但是线路受到地形的影响还会存在不同的形式, 如路堤、路堑、半路堤路堑等, 线路所处地形不同, 导致路基的形状各异。在大风作用时, 在线路上运行的列车周围流场会因运行环境的差异而不同。因此, 研究不同路况对列车气动载荷性能的影响, 对确定车辆气动性能和运行安全性具有重要的意义。
1空气动力学模型及分析
1. 1数学模型
研究不同路况对列车空气动力学性能的影响。 风速采用恒定均匀风, 列车周围的流场分析时, 将其认为是定常流动; 列车最高运行速度取为350 km/ h, 其马赫数小于0. 35, 认为流动是不可压缩的; 湍流模型采用k-ε 两方程模型［3］; 湍流流场内流体性质为黏性、不可压缩、定常、绝热。
连续性方程
动量方程
湍动能方程
湍动能耗散率方程:
式 (4) 中, 1, 2) 为速度分量; cμ、c1、c2、σk、σε为常数; U为速度矢量; p为压强; ρ 为流体密度, μ 为动力黏性系数; μt为湍流黏性系数; k为湍动能; ε 为湍动能耗散率。
1. 2几何模型、计算网格及边界条件
选取CRH2型高速动车组计算模型, 要完全真实的模拟列车无论是从计算机容量还是计算时间、 网格划分都是难以实现的。因此, 要对列车的几何模型进行适当的简化, 将列车长度缩短为三节包括头车、中间车和尾车; 忽略转向架、受电弓和车门等细部特征, 高架线的几何模型参考了我国京津城际铁路32 m双线单箱整孔预应力混凝土梁。路堤常见于既有线路, 对其结构进行简化, 保留路堤的基本外部形状, 将高速列车置于复线路堤上的迎风侧, 列车和路堤上表面之间间隙高度为0. 45 m。
计算区域如图4所示。计算域长为425 m, 流域宽度为220 m, 高度为50 m, 为了避免尾流的影响, 列车尾部距离出口为250 m。采用具有较好适应性的三角形单元, 空间网格采用六面体棱柱和四面体单元, 对车体近壁层和尾流等流场变化大的区域进行网格的细化, 单元总数小于300万。
在侧风的入口将来流风速分解到三个方向, 按照速度入口边界条件给定来流风速; 出口处设置为压力出口边界条件, 压强值为0。将顶部边界设置为对称面边界, 列车车体表面、地面设置为无滑移的壁面边界条件。
在对我国京沪线途径的北京、天津、南京和上海等八大城市的日极大风速统计可以知道, 风速有可能达到30 m/s, 出现次数极少, 但是破坏力极强, 综合考虑我国高速铁路的修建区域天气与风力情况, 本文中计算风速的范围确定为10 ~30 m/s。
1. 3计算结果及分析
1. 3. 1不同路况对周围流场的分析
当列车在不同路况上运行时列车受到横风的流场发生明显的变化, 图5、图6分别是列车在路堤和高架桥上运行时周围的流场迹线图。
从图中可以看出车辆在高架桥上行驶时, 列车周围的空气流场明显好于列车在路堤上的运行情况。列车在路堤运行时, 周围空气由于惯性作用使气流流经路堤边坡后继续沿边坡斜度方向流动, 使得气流到达车体迎风侧的中部位置, 造成更强的气动载荷, 使车辆的运行环境更为恶劣。
1. 3. 2不同路况对气动载荷的影响
横风作用于车体时列车两侧压强发生变化, 会对列车产生气动载荷, 将各节车受到的气动载荷等效到车体质心位置, 并且将气动载荷数值进行转化, 保持与系统动力学模型相同的坐标系。由于主要研究气动载荷对列车运行安全性的影响, 因而不涉及列车所受阻力, 故气动载荷只考虑侧力、升力、倾覆力矩、侧偏力矩和俯仰力矩对车辆的影响。表1列出了车速为300 km/h时, 不同侧风风速下头车、中间车和尾车受到不同方向的气动载荷。
由此可以看出, 列车所受到的气动载荷随着风速的增加而明显变大, 通过对比不同路况时受到的气动载荷, 列车在路堤上运行时要明显比高架桥上运行恶劣。
2列车动力学模型及分析
为了与前面模型对应, 建立的列车动力学模型是由头车、中间车和尾车三节车厢的高速列车动力学模型, 每节车包括车体、转向架和轮对三大部分, 每一转向架由轴箱悬挂和中央悬挂两部分组成。轴箱悬挂和空气悬挂包括垂向、横向和纵向三个方向的弹簧刚度以及减振器阻尼。同时模型包含一些非线性元素, 例如轮轨接触几何的非线性; 轮轨蠕滑非线性; 横向止挡等悬挂特性的非线性。轨道不平顺选用我国京津轨道谱［4］作为轨道的激励如图8、图9, 垂向最大激扰8 mm, 横向4 mm。
2. 1侧风对动力学性能影响
由空气动力学流场分析和气动载荷分析的结果可以知道, 列车在路堤上运行时所受到的气动载荷大于桥梁上, 运行环境更加恶劣, 故此处只对在路堤上运行时进行动力学计算, 图10为风速为10 m/s时, 列车以300 km/h速度运行于路堤上时两侧车轮对比图。
从时间历程曲线中可以看出, 有侧风作用时, 两侧车轮的轮轨力变化明显, 迎风侧减载, 背风侧增载, 背风侧车轮受到很大的轮轨横向力。
列车车速一定, 不同侧风速度作用于车体时, 列车动力学性能会发生很大变化, 图11为风速增大时列车动力学性能的变化。
列车速度不同, 侧风速度一定时列车运行的动力学性能也会发生很大变化如图12。
图11、图12中示出了对不同风速、车速下各车的轮轨横向力、轮轨垂向力、脱轨系数、轮重减载率的变化曲线, 由此可见, 各项列车运行动力学特性随侧风速、车速的增大而提高。
2. 2安全行车范围
由上面分析可知列车在侧风中运行时, 头车的运行环境最为恶劣, 也就是说列车在侧风中运行的安全性主要是通过头车来体现。根据列车的安全运行范围［5］: 最大垂向轮轨力小于170 k N; 最大横向轮轨力小于56 k N, 脱轨系数小于0. 8, 轮重减载率小于0. 9。因此, 结合头车运行的动力学特性计算结果, 可以确定出不同强侧风风速下列车的最高安全运行速度, 如图13。
随着侧风风速的增大, 列车安全运行速度逐渐降低, 当横风速度小于15 m/s时, 列车可以以350 km / h及以下的速度安全行驶, 风速超过15 m / s时, 四项运行动力学特性随侧风速的增大而逐渐趋于临界值, 其中轮重减载率限定的列车安全运行速度最为严格。
3结论
研究了侧风下高速列车的气动特性和动力学性能, 通过建立三节车的气动模型得到高架线和路堤两种路况的流场和气动载荷分布情况, 并将气动载荷施加到列车系统动力学模型, 较全面地研究了列车的安全运行问题。得到以下结论:
( 1) 列车在高架线上行驶时涡流效应不如路堤上明显, 受到的气动载荷也明显小于复线路堤, 因此相对而言, 在路堤上运行时, 列车的运行条件较为恶劣。
( 2) 侧风速度越高, 列车受到的气动载荷越大, 使列车的运行环境变得更恶劣, 列车最高安全运行速度降低。
( 3) 计算得到的不同侧风速度下的建议安全行车速度, 可以为高速动车组的安全运行速度提供理论依据。
参考文献
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[4] 宋洋, 任尊松.强侧向风作用下的高速列车动力学性能研究.铁道车辆, 2006;44 (10) :4—7
列车运行安全 篇10
1 课题提出
列车运行监控装置 (LKJ) 在我国铁路投入运用多年, 其列车运行数据信息是宝贵的资源。随着信息化程度的不断提升, 这些信息有待充分开发利用, 使之实现列车运行情况的在线安全预警, 并对现场人员作业过程实施在线安全监控、技术指导和行车指挥, 前移机务安全控制关口, 提升机务安全风险管理水平。
1.1 LKJ记录数据分析现状
LKJ产生的列车运行记录数据, 详实地反映了列车运行的各种状态。目前, LKJ记录数据分析是在机车乘务员交班时将记录数据转储并在退勤时传到专用服务器储存, 退勤、日勤分析人员及运用安全干部对数据安全项点进行全面分析, 对分析发现的问题汇总、分类, 归纳出个性问题和普遍性问题, 为机务安全管理提供决策及应采取的阶段性对策, 以指导机车乘务员现场安全作业, 考核机车乘务员的标准化作业, 对发生的较严重问题给予警示。
1.2 课题研究的必要性和主要目的
通过利用LKJ产生的列车运行数据信息, 研究开发新的“技防”系统, 将对事后进行的安全分析, 提前到对列车运行中的安全风险项点在线预警, 实现对机车乘务员作业过程风险项点的在线安全监控, 提供技术指导和现场指挥, 这对提升机务安全风险控制质量和安全管理水平具有十分重要的现实意义。
2 课题目标及研究内容
2.1 课题目标
研究和开发“机务安全运用风险在线预警控制”系统 (简称在线预警系统) , 整合、扩展LKJ信息及机车信息的采集和传输, 增加机车信息的采集和传输内容, 开发机车乘务员作业安全风险控制预警、机车设备运行状态检测、机车设备故障报警等项点以及各种相关信息的分析统计功能。实现以下目标:
(1) 列车运行中实时将LKJ产生的数据信息传到地面监控点, 对预先设定的安全风险控制项点在线实时预警或报警;
(2) 对机车运用指标进行预警和统计, 为提高机车运用效率提供智能分析手段和决策支持;
(3) 对LKJ数据换装作业进行预警, 实现对未换装机车错误出库严格卡控;
(4) 与其他既有业务系统联网, 开发扩展安全风险过程实时控制功能。
2.2 主要研究内容
2.2.1 功能研究
对LKJ既有记录数据进行深度研究, 整合大量信息并快速检索, 充分利用既有机车车载LKJ设备、列车运行状态信息系统 (LAIS) 车载设备, 基于LAIS信息平台研发配套设备, 增加和整合机车信息的采集和传输内容, 开发机车乘务员作业安全风险控制项点预警、机车设备运行状态检测、机车设备故障报警, 以及各种相关信息的分析统计功能。具体内容是:
(1) 列车运行中实时将LKJ产生的数据信息传到地面 (机务段) 设置的信息监控点, 凡发生预先设定的安全风险控制项点 (包括非正常行车、非正常停车、突发事件及机务标准化项点等) 时, 在线预警系统向监控人员提示预警、报警信息, 同时自动触发 (或由地面人员手动打开) 机车重点部位和重点设备的视频实时传输设备, 由地面监控点值班人员根据预警或报警项点, 通过视频画面及时跟踪这些风险项点的列车运行状态, 并进行“车-地通话”、“车-地互控”, 完成对执乘机车乘务员现场作业过程监控、指导和指挥。
(2) 对机车运用指标进行预警和统计 (包括机车实际周转图、机车动态表、机车修程提醒、机车乘务员工作统计、机车乘务员超劳预警和乘务员超劳原因分析等) , 为提高机车运用效率提供智能分析手段和决策支持。
(3) 对LKJ数据换装作业进行预警, 实现对未换装机车错误出库严格卡控。将机车LKJ数据版本信息实时传输到地面, 与LKJ版本换装计划进行对比校核, 对未按计划换装的机车发出报警, 确保未换装机车不得出库运行。
(4) 其他功能, 如在线预警系统与机务段运用科的IC卡编辑台数据服务器联网, 机车乘务员在库内 (车站) 进行IC卡数据输入时, 在线预警系统将输入参数传回, 并与IC卡数据库标准数据核对。另外, 继续研究与既有的其他系统联网, 实现更多的安全运用管理功能。
2.2.2 预警和报警项点研究
在线预警系统的研究主要围绕机车运行状态及机车设备工作状态的各种预警、报警和提示项点展开, 这些项点可以按以下分类:
(1) 预警项点:指行车中经常遇到的行车事件 (如有计划的非正常行车等) , 在线预警系统出现预警信息后, 地面人员可指导、监控机车乘务员现场作业过程。
(2) 报警项点:指运行中出现非正常情况 (如列车在区间停车等) , 在线预警系统出现报警信息后, 地面人员可及时获取信息, 并对机车乘务员现场作业过程进行指挥。
(3) 提示项点:指发生其他事件 (如对LKJ解锁操作) 时进行提示。
以上各类信息还可分为若干个小项点, 各种预警、报警和提示项点可多达数十个。
3 方案设计
3.1 在线预警系统结构
在线预警系统由车载设备、通信网络和地面系统3部分组成。车载设备包括:LKJ、机车安全信息综合检测装置 (TAX) 箱、机车信号等机车设备、车载LAIS主机及配套设备;通信网络包括:GPRS和3G网络、Internet网络、铁路内部IT网络;地面系统包括通信服务器、地面数据处理服务器、地图/视频服务器、用户查询终端等 (见图1) 。
3.2 应用软件设计
在线预警系统利用现有的LAIS平台, 增加和整合机车信息的采集和传输内容, 开发各种机车运行状态、检测作业异常或故障报警信息的接收、分析、查询和统计功能;结合机车运行状态数据, 根据机车安全报警和预警信息及时触发机车重点部位或设备的实时视频传输, 实现机车安全的全方位有效监控;结合机车实时运行数据开发机车运用管理、机车运用指标分析、乘务员超劳预警、机车修程提醒等运用管理辅助决策功能。该系统软件设计主要研究以下内容:
(1) 基于LAIS平台, 建立机车运行状态实时信息的地面综合通信服务软件系统;
(2) 基于LAIS平台的地面基站, 建立在线预警系统的地面数据服务软件系统;
(3) 研究LKJ、机车信号、TAX箱等机车设备记录的运行信息、故障报警信息及设备工作状态信息的实时传输、处理和智能分析, 并提供远程故障诊断和应急支持工具;
(4) 研究机车大容量远程实时接收和处理功能, 结合机车实时运行数据, 实现机车视频与运行状态的综合分析;
(5) 研究机车及机车乘务员实时动态 (含机车实际周转图等) 、机车乘务员超劳预警、机车修程预警 (含机车走行公里统计等) 、运用指标分析等机务运用管理功能;
(6) 对实时监测数据、故障报警信息、视频信息、运用管理信息进行统计、分析, 生成各种统计分析报表, 报表可以打印, 也可以导出EXCEL文档进行保存;
(7) 研究用户权限分级管理的技术实现。
3.3 硬件设备改造
在线预警系统的研究基于LAIS平台, 主要硬件已实际应用多年, 产品非常成熟, 只需进行配套设备的研究开发, 实现对大容量数据及多媒体信息的远程实时无线传输。
4 关键技术与研究方法
4.1 关键技术
研究和开发在线预警系统涉及的关键技术包括3个方面:
(1) 机车运行状态实时监测和故障报警信息的准确采集、可靠传输、快速处理及精细分析技术;
(2) 远程无线数据可靠传输及大容量数据和视频传输技术;
(3) 数据挖掘及智能报表分析技术。
4.2 研究方法
充分利用现有LAIS平台资源, 试验与开发相结合。遵循铁路、移动通信及软件开发的相关标准, 开展研究与开发工作。
5 主要功能
在线预警系统的主要功能见图2。
(1) 列车运行安全预警。根据实时传输的LKJ数据, 对设置的安全项点进行预警、报警和提示。
(2) 机车运行状态及设备工作状态预警。根据实时传输的LKJ数据, 对机车运行状态异常或重点信息进行预警、报警和提示;对机车车载设备的工作状态异常或故障进行预警、报警和提示。
(3) 作业过程预警。根据实时传输的LKJ数据, 对机车乘务员库内 (车站) 作业、机能试验等作业进行检测, 对不符合要求的项点进行预警、报警和提示。
(4) LKJ数据换装报警。机车出库前, 自动校核机车LKJ数据和程序版本与版本换装计划是否相符, 不正确时, 及时向机务段运用科或LAIS监控点发出报警。
(5) 实时事故 (事件) 处理及远程应急支持。机车车载数据文件的远程实时传输和自动分析, 为第一时间分析机车故障和事故原因提供技术手段和数据支持, 为事故处理对策和应急处理提供及时的第一手资料。地面管理人员可实时查看报警机车当前的运行状态数据, 根据报警和预警信息, 同步打开远程视频传输, 监控机车的实时现场视频画面, 对现场作业进行指导和监控。
(6) 机车运用检修决策辅助管理。实时的机车运行动态电子地图、机车实际周转图、机车动态表、机车走行公里台帐、机车修程提醒、机车乘务员超劳预警、连续夜班预警、机车运用指标分析等, 为提高机车运用效率提供分析手段和智能决策支持, 为科学安排机车检修计划提供快速、准确的科技手段。
(7) 当发生报警时, 声光提示, 所有报警及提示信息自动生成统计报表的电子文档并可打印。
6 主要技术指标
6.1 地面软件技术指标
系统架构:遵循J2EE应用体系架构, 系统开发采用国际流行的标准开放技术, 如JSP、Servlet、JavaBean、JMS、XML等, 具有很好的可移植性和跨平台性;
数据库:支持各种主流数据库, 包括ORACLE, Informix、SYBASE、SQL Server、DB2、MySQL、DBF、FoxPro、Access等;
中间件:支持BEA Weblogic、IBM Websphere及Tomcat等常见的中间件产品;
操作系统:系统适用于多种操作系统, 如Linux、Unix、Windows等。
6.2 车载硬件技术指标
温度:-20～60℃;
湿度:95%@40℃;
供电电源:DC 74～144 V;
额定电流:1.0 A;
符合TB/T 3021—2001《铁道机车车辆电子装置标准》要求。
7 在线预警系统特点及创新点
7.1 系统特点
(1) 实时的机车安全运用监测预警信息平台;
(2) 采用可靠传输协议, 支持断点续传, 实现数字加密, 保证数据通信的安全性;
(3) 大规模实时数据挖掘、精细分析和智能报表。
7.2 系统创新点
基于LAIS平台建设机车运用安全的实时监测信息平台, 综合机务安全监测、运用分析及应急支持领域, 以保障机车安全运用, 提高机车运用效率为目标的实时应用服务系统, 这在我国路内尚属首次。
8 预期应用前景
可以预见, 若该课题研究项目研发成功并推广应用, 必将对铁路运输特别是机务安全风险控制发挥积极的作用。在资金投入方面, 既有机车车载设备生成的大量信息, 构成了信息平台并通过LAIS设备实现信息的实时传输, 只需研究开发与其配套的硬件设备和软件即可投入运用, 投资较少, 安全效益明显, 在全路机务系统推广运用前景广阔。
9 预期达到的效果
安全效益方面:将从本质上提升机务安全风险过程控制水平, 由目前对LKJ数据的安全项点事后分析, 提前到对列车运行中发生非正常情况的实时预警、报警、现场监控、指导和指挥, 体现了安全风险过程的安全监控, 能够落实当前各级领导对安全管理提出的新要求, 将产生巨大的安全效益。
机车运用效益方面:提升了机车运用管理手段, 智能自动预警和统计提供了机车运用分析支持, 减少现场作业人员的工作量, 缩短机车停留时间, 优化机车运用管理, 提高机车运用效率, 降低运输成本。
社会效益方面:机务管理人员能够更加及时、正确地掌握列车运行安全情况及机车运用状况, 提高异常信息实时获取、设备故障处理能力, 有效地提高管理水平及机务各级管理部门的信息化和自动化水平。
1 0 结束语
通过对既有列车运行信息资源深度研究, 得以充分利用, 使其发挥更大价值, 并应用于列车运行安全风险过程在线控制, 全面提升机务安全运用的现代化管理水平。
参考文献
[1]杨志刚.LKJ2000型列车运行监控记录装置[M].北京:中国铁道出版社, 2003
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[4]刘峰, 韩春燕, 林浒.基于嵌入式TCP/IP的远程GPRS控制终端的设计与实现[J].小型微型计算机系统, 2006 (6)
列车运行安全 篇11
摘 要：如果列车发生晚点就需要启动列车运行调整，对列车的区间运行时分和到发时间进行合理的改变和调整，从而使列车的正点率得以提升，这就是所谓的列车运行调整。本文与我国的铁路运行现状和发展趋势相结合，将调整列车运行的图论模型提了出来，并且选择C语言的方式对启发式算法进行编制，对算例进行求解，最终分析并且比较了算例。
关键词：高速旅客列车；运行调整；启发式算法
中图分类号： U29 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-149-2
0 引言
调整列车运行的最为主要的目的就是确保列车能够最大限度地依据计划时间表进行运行，作为一个非常复杂的问题，调整列车运行的工作需要对很多因素进行综合考虑，其从本质上来说是一个超大规模的组合优化问题。因为列车运行调整问题具有较广的涉及范围和较多的涉及因素，所以必须要深入和细致地研究其中存在的各种问题。与此同时，在运营模式和运行调整等各方面我国的铁路列车都存在着一定的特殊性，因此不可以对国外的研究成果进行全盘利用，需要与我国的国情相结合，制定与我国铁路情况相适应的列车运行调整技术。
1 高速旅客列车运行调整问题的图论模型
在2002年Caprara提出了关于调整列车运行问题的相关算法和图论模型，同时其有效地完善了传统列车的运行图。Caprara的基本思路为：将一个非循环有向多边图建立起来，对其中的虚拟的终端节点和虚拟的源节点进行设置，从虚拟的源节点中驶出每列列车，最终达到虚拟终端节点，也就是采用到达和出发两条线对列车运行图中车站一条线进行表达，通过时间轴的方式给出到达出发线。因为用分钟为单位表示一整天，也就是1到1440，采用1440个点的方式对到达和出发线进行划分，这样每个线上特定的点就能够将车站内列车的通行、停止和到达情况准确地反映出来。可以通过一条有向弧表示每列列车的运行情况，每条弧主要包括终止弧集合、区间弧集合、车站弧集合和起始弧集合。在有向图中包含了相关的每辆列车的可行性约束，这样通过可有向图就能够将每列列车的在具体的运行区间的晚点情况和到发晚点情况清楚地观察到，从而更好地开展高速旅客列车的运行调整工作。
2 高速旅客列车运行调整问题的算法研究
2.1 高速旅客列车运行调整问题的启发式算法
不同的晚点列车在列车运行调整中在调整优选级方面存在着一定的差异，在恢复正点运行的要求方面不同等级的列车也存在着一定的差异。比如，普通列车和特快列车具有相同时分的晚点情况，这时候就需要对特快列车进行优先调整，确保其能够以最快的速度实现恢复正点运行。调整列车运行的问题属于一个非常难的问题，而且其与列车运行图的编制问题并不相同，往往要很短的时间进行求解。所以必须要采用具有较高精度和较快捷速度的近似算法对列车的运行调整问题进行计算。本文修改了传统的贪婪算法，将一种新的求解算法提了出来。在这种算法中需要输入的已知参数主要包括列车等级信息、列车的到发间隔时分、列车的晚点信息以及列车的计划时刻表等，在各站各列车的最优到发时间是列车运行调整的目标输出，高速旅客列车运行调整启发式算法主要包括以下的求解流程：①初始化处理。要将已知的各项参数输入进去。②将发生晚点的车站和首次晚点的列车确定下来，并且要将首次晚点的列车影响的其他相关列车确定下来。③在确定满足首次晚点列车和首次晚点的列车影响的其他相关列车的越行车对，同时对交换发车顺序进行合理的调整，并且将发车时间确定下来。④以计划运行时分和最小运行时分等为根据将需要“赶点”运行的列车确定下来。如果不符合终止条件，就要返回到第二步中，如若不然，就需要将运算停止，选择现在的最优解作为最终解，并且将运算结果输出，最终形成科学的列车运行调整方案。
2.2 高速旅客列车运行调整的优化对策分析
在调整列车运行的时候必须要严格遵循以下的原则：①在每个站点都要调整在本站经过的列车的到发时间。晚点列车只会对后续各站和本站的列车产生影响，而利用区间调整冗余的方式则能够减少这种影响。②先旅客列车后货物列车是调整列车运行的优先级。要先对重点列车、快速列车、正点列车和离终点站远的列车进行先行调整，然后再对一般列车、低速列车、晚点列车和离终点站近的列车进行调整。③列车具有固定不变的优先级，而且运行的情况一般不会出现在同等级别的列车之间，而低级别的列车会被高级别的列车越行。④对列车在每站的到发时间进行调整，利用慢行和赶点的方式在区间运行时控制晚点时间。
3 高速旅客列车运行调整问题的算例求解
3.1 列车的晚点信息
以晚点情况为根据共计加3个参数设置了出来：i指的是首次晚点的时间，j指的是该区间初始晚点的列车，wd指的是列车晚点的时间。在区间运行的时候列车多出计划运行时间的实际运行时间用晚点时间wd来表示。通过计算和求解列车晚点时间wd、该区间初始晚点的列车j、首次晚点发生的区间i，这样就要能够将目标函数值和相应的晚点列车时刻表计算出来。
3.2 列车的晚点分析
在这里通过几组晚点数据分析讨论上述的数学模型，同时总结相应的晚点数据所导致的影响。在wd分别为25分钟、15分钟和5分钟，j=3，i=2的情况下，就能够将目标函数值和相应的晚点时刻表计算出来。目标函数值在晚点时间不断增大的同时也会变得越来越大，目标函数值在wd在大于15分钟的情况下会呈现出一种线性增长的趋势；wd在小于15分钟的情况下具有越来越多的受影响的列车，然而却不会影响到后续的高等级列车，而且应不应该影响到后续的高等级列车，这时候目标函数就会具有越来越快的增长速度，其增长趋势呈抛物线状。
通过上述的已知条件进行分析，我们可以发现当中等级列车具有较少的晚点时间时，不会影响到后续的高等级列车和其他的中等级列车，如果中等级列车具有较多的晚点时间时，因为越行的情况不能出现在同等级列车中，因此会影响到后续的中等级列车。如果同等级列车具有过大的晚点时间，就会影响到后续的高等级列车，然而在不断推进站点的同时，高等级列车差不多能够恢复到正点。如果高等级列车出现晚点，因为其具有较快的速度，因此基本上不会影响到后续的列车或者只会产生较小的影响。如果中等级列车的后行高等级列车出现晚点的情况，那么在这种情况下中速列车也不会被高等级列车提前越行。从整体上来看，对上述高速旅客列车调整的结果进行分析，我们认为这种算法能够对
区间和站间的冗余时间进行有效利用，从而更好地调整列车，并且进一步地降低后续列车和晚点列车本身的晚点损失。
4 结语
本文通过一种比较直观的方式将列车运行问题的图论模型提了出来，随后与我国铁路运行现状相结合，建立了初步的整数规划模型。通过对给定算例的启发式算法进行编制，就可以对区间和站间的冗余时间进行有效利用，从而科学合理地调整列车，确保列车能够尽可能的恢复正点。在本文中主要对双线自动闭塞的单方向高速旅客列车进行了考虑，所以下一步工作的主要目标就是解决单线列车的运行调整问题。
参 考 文 献
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移动闭塞系统列车运行模式 篇12
随着在城市轨道交通改造工程和新线建设中越来越多地采用先进的移动闭塞系统, 移动闭塞的应用也越来越多地引起人们的关注。移动闭塞是一种新型的闭塞制式, 是指当列车车载设备发生故障或列车前方出现障碍物时, 列车和旅客能够置身于一个受到保护的区域内, 即列车紧急制动后, 在这个区域内能够安全地停车, 一定不会与任何阻碍物 ( 包括其他列车) 相撞, 也不会由于道岔位置没有调整到位而发生脱轨事故。这个安全区间会随着列车的移动而移动, 故称移动闭塞。
2 SelTrac MB移动闭塞系统的基本原理
移动闭塞是相对于固定闭塞而言的。固定闭塞是在区间设置固定的闭塞分区和相应的防护信号, 而移动闭塞虽然也有防护列车运行安全的闭塞分区, 但其闭塞区间是移动的, 是随着后续列车和前方列车的实际行车速度、位置、载重量、制动能力、区间的坡度、弯道等列车参数和线路参数的变化而改变, 随着列车运行而移动。
SelTrac MB是基于感应环线通信的移动闭塞系统, 车辆控制中心 (VCC) 通过敷设于轨道上的交叉感应环线电缆与车载控制设备 (VOBC) 进行数据通信, 某列车与前一列车之间的安全间隔是根据列车当前运行速度、制动曲线以及列车在线路上的位置而动态计算得出。由于 SelTrac MB系统列车定位精度更高, 后续列车在保证安全制动距离的前提下, 能够以该线路区段最大允许的速度安全的接近前一列车最后一次确认的尾部位置。SelTrac MB系统通过提高列车的定位精度和允许列车移动指令更新的频率, 更进一步缩短了列车运行间隔, 提高了系统的通过能力。另外, 由于感应环线通信不受列车运行方向的限制, 该系统支持全线列车双向运行。
SelTrac MB系统采用移动闭塞原理。根据这一原理, 与前一列车之间的安全间隔是根据列车当前运行速度、制动曲线以及列车在线路上的位置而动态计算出来的。由于列车位置定位精度高, 因此后续列车可以该线路区段最大允许速度安全地接近前一列车最后一次确认的尾部位置, 并与之保持安全制动距离。相对于固定闭塞系统而言, 移动闭塞系统的运行间隔可以显著缩短, 因为列车不需要在被占用的固定闭塞分区的入口处的前方停车。
传统信号系统的一个主要设计目标是通过地面信号机、列车停车以及司机确保列车不得进入其它列车已占用的闭塞分区, 从而实现列车的绝对分隔。而移动闭塞系统的主要设计目标除保证列车安全外, 还通过提高列车定位的精度和允许列车移动指令的更新频率增加系统的通过能力并缩短列车间隔距离。在移动闭塞系统中上述功能是通过与车载控制器进行数据通信实现的。另外, 阿尔卡特的移动闭塞系统允许多列车安全占用相同的区段, 而这在传统的固定闭塞方案中是不可能做到的。
列车之间始终保持一个“安全距离”。安全距离是指后续列车的指令停车点与前车尾部位置之间的一个固定距离。该距离的计算是在最不利情况发生时, 仍能保证安全间隔为前提。
对安全列车间隔的安全监督是通过向车载子系统提供最大允许车速及当前停车点等信息来实现的。通信被周期性更新, 保证了列车可以连续地收到更新信息。
3 列车管理模式
ATC列车运行控制系统主要有6种列车管理模式:ATO无人驾驶模式、ATO自动模式、ATP防护人工驾驶模式、ATP限制人工模式和非限制模式。
3.1 ATO无人驾驶模式
无人驾驶模式是指在没有人工干预的情况下, 列车从一个停车点移动到下一个停车点。除关门以外的所有列车功能都由VOBC完成。在启用该模式后, 不需要调度员的进一步干预。正常情况下, 司机关闭列车门后, 在离开驾驶室前启动该模式。列车在到达下个车站后将退出无人驾驶模式。
3.2 ATO自动模式
系统日常运行时, 所有列车都应用自动模式。自动模式中, 列车自动进行加速、惰行、减速、停站和开门。在自动模式中, 车门关闭由司机操作。对自动模式运营的监控和调整可以通过中央调度员输入信号命令进行, 或者由SMC、VCC和VOBC等子系统执行的系统自动功能进行。
在自动模式中, 司机显示屏上的“自动”表示灯点亮, 表明由VOBC控制列车功能。在列车完全停车并停在正确的位置后, 列车靠近站台一侧的车门自动打开。停站时间结束后, 会有声响提醒列车准备发车。列车收到车门关闭状态立即发车。
自动模式列车会不断加速, 直到到达预定的惰行速度级, 或者达到了制动抛物线速度。当VCC要求列车制动至某限速或完全停车时, VCC将不向VOBC发送进一步的目标点命令, 这导致列车采用常用制动降到要求的速度。
3.3 ATP防护人工模式
此模式与自动模式非常相似。ATC系统仍然提供列车进路自动设置。司机根据司机驾驶盘指示控制列车运行。对列车提供所有的ATP保护。
ATP防护人工驾驶模式提供全部ATP功能, 但列车运行由司机控制。列车加速、惰行、减速、停车和开门都由司机直接人工控制, 并由ATP监控。
门的控制由司机进行, 并可在列车停稳在站台, 并且“到位”灯点亮的任何时候, 由司机启动。车门关闭后, 只有在预定发车时刻到达、或列车进路设置好后才能发车。这一点由司机驾驶盘上的“列车发车就绪”指示灯表明。
在ATP防护人工驾驶模式下, 司机驾驶盘上显示当前列车速度和当前目标速度。当列车接近速度限制时, 司机驾驶盘上显示“目标距离”。
列车到达为达到新目标速度而必须开始制动点的3秒钟之前, 目标速度显示表将下降, 显示新的目标速度;
列车到达为达到当前目标点而必须开始制动点的3秒钟之前, 目标速度显示表下降到0km/h, 除非目标点是车站停车;
列车到达为车站服务停车而必须开始制动点的3秒钟之前, 列车速度显示表下降到5km/h。一旦列车到达了停车点, 则目标速度显示表显示0km/h。
3.4 ATP限制人工模式
ATP限制人工模式提供很有限的ATP功能。ATP系统提供的唯一功能是超速防护。这由车载ATC系统VOBC提供, 确保在ATP限制人工模式中, 车速不能超过25km/h。如果车速超过了速度限制极限, 则VOBC采取紧急制动。超速防护功能在列车离开ATC控制区时仍然有效。当列车以ATP限制人工模式进入人工车辆段时, 车速仍由VOBC控制在25km/h。
ATP限制人工模式运营必须在由严格的运营规章控制, 在保持中央调度员与司机的连续通话下进行, 并且所有的列车移动都需要中央调度员授权。中央调度员还必须为ATP限制人工模式列车设置人工进路预留。ATC系统将不允许自动模式或ATP防护人工模式列车越过预留进路的SD安全距离边界。另外, 预留进路上的道岔在人工预留进路未取消之前不能为自动列车进路或由中央调度员转动。
3.5 非限制人工模式
ATC系统支持非限制人工模式列车的运营。ATC区域的非限制人工模式运行可用于无通信能力的列车和无配备的列车。
为更好地保护非限制人工模式列车通过自动线路, 人工进路预留必须由中央调度员输入。
在非限制人工模式中, 所有列车功能包括列车运行和门控制都由司机人工控制。列车运行安全由司机和中央调度员全面负责。列车运行的“非限制性”仅体现在ATC系统不, 且不能对非限制人工模式运行的列车施加任何限制。列车运行将受限于运营规章。任何非限制人工模式运营必须由严格的运营规章保障, 其中包括司机与中央调度员的通话。所有列车移动必须由中央调度员授权。
VOBC的电源在非限制人工模式中关闭。ATC系统不对非限制人工模式下的列车提供任何ATP功能, 例如速度限制。因为列车不与VCC通信, 所以ATC系统不跟踪列车运行。但是, 只要列车不超出调度员为之设置的人工进路预留的范围, 则人工进路预留就可以为自动模式和ATP防护人工模式列车提供防护。
4 结束语
移动闭塞系统采用先进的通信、计算机技术对列车连续控制, 能够实现90s的列车运行间隔要求, 提高运营效率, 可以取消传统的地面信号机、轨道电路等设备, 有效降低系统的安装维护费用, 移动闭塞车底之间可以实现双向信息传输, 信息传递量大, 便于实现无人驾驶。移动闭塞系统是城市轨道交通信号控制系统的主要发展方向。
参考文献
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[2]周洁, 陈衡Mircea Geo rgscu.移动闭塞的原理、系统结构及功能.城市轨道交通研究, 2004 (1)