动车组列车区间运行特性分析实验

18．1 实验相关知识点

1．单一区间内动车组列车运行牵引驾驶策略；

2．动车组列车运行特性的影响因素和主要内容；

3．不同运行策略下的列车运行特性分析；

4．突发事件下的动车组列车运行特性分析。

18．2 实验目的及所需实验技能

列车运行特性分析研究的是列车在轨道线路上牵引运行过程中的特征和性质，包括牵引、制动、能耗、速度等因素的变化过程和相互关系。通过分析列车在运行过程中的运行特性，揭示其背后的原理，可用于探究并解决列车运输组织和相关技术方面的问题。

本实验基于“轨道交通运控一体化与安全评估仿真实验系统”中的动车组列车运行特性分析软件，以沪杭铁路为背景，以CRH380A动车为仿真对象，进行动车组列车运行特性分析。

要求学生通过实验，了解基于运行曲线的列车运行特性分析内容和方法，理解单一区间内列车运行牵引驾驶策略，了解驾驶策略对于列车运行特性的影响。

18．3 实验内容和要求

1．了解单一区间内动车组列车运行牵引驾驶策略。

2．理解列车运行牵引特性曲线与牵引驾驶策略的关系。

3．探究同一个区间内不同的列车牵引运行策略对应的牵引特性曲线所体现的列车运行特性，研究其与牵引工况之间的关系。

18．4 实验主要仪器设备和其他材料

1．主要仪器设备

轨道交通运控一体化与安全评估仿真实验系统，包括司机驾驶舱、司机控制台、视景显示等硬件设备，以及各种仿真软件及仿真线路、列车的基础仿真数据。

2．其他所需材料

《轨道交通运控一体化与安全评估仿真实验系统使用手册》；

《轨道交通运控一体化与安全评估仿真实验系统司机手册》；

《轨道交通运控一体化与安全评估仿真实验系统维护手册》。

18．5 实验方法、步骤说明

18．5．1 单一区间内列车运行牵引驾驶策略

当列车在站间运行时，存在着多条速度 距离曲线供选择。不同速度 距离曲线对应不同的站间运行时间和不同的能耗。如图18-1所示，列车根据4条不同的曲线可以完成相同的走行距离，但运行时间和能耗并不相同。此外，即便站间运行时间相同时，也存在多条速度距离曲线可供列车选择。

图18-1 列车站间运行速度距离曲线图

最快速策略是指列车以最少的运行时间完成运行任务，这就要求列车尽可能地发挥它的牵引性能和制动性能。在这种策略下，列车运行的策略是尽可能高速度来节约时间。因此，列车在牵引时，尽可能采用最大的牵引力，制动时采用最大制动力，达到限速时，以匀速运行，如图18-2所示。

图18-2 牵引最快速策略

图18-3 牵引经济策略

经济策略是指采用节能的方法运行。从理论上讲，列车的惰行时间越长，列车运行所需要的能量越低。但是，在实际过程中，考虑到运营对运行速度和时间的要求，列车不可能长时间的惰行。所以比较可行的节能方案是列车加速运行到最大速度后，开始惰行到某个较小的速度，然后列车再开始加速运行，这样循环下去直至进站停车，如图18-3所示。

18．5．2 基于动车模拟驾驶平台，不同列车运行策略模拟运行

以CRH380A动车组列车及沪杭铁路作为仿真对象，在单一区间内使用不同的列车牵引策略进行模拟驾驶，理解列车牵引驾驶策略与运行牵引特性曲线的关系。

1．利用动车模拟驾驶平台进行实验，进入CRH380A驾驶仿真实验系统，单击开机（Turn On Computers）按钮，点击仿真运行，选择上海虹桥—杭州东的实验课程，启动仿真运行（图18-4）。

图18-4 选择课程及开始仿真界面

2．在上海虹桥—松江南区间进行实验，使用不同的列车牵引驾驶策略在区间内进行仿真运行，使列车自带的ATP速度显示器显示策略相应的速度 距离曲线，研究相应的列车运行特性。

3．每完成一个实验，查看仿真报告中（图18-5）的运行曲线，记录相应的列车区间运行时分及能耗，并记录在表181中。

表181 运行特性分析实验结果记录表（一）

4．对比各个方案的能耗与运行时分情况，定性分析各个方案的特点。

图18-5 运行仿真报告

18．5．3 列车牵引策略与列车运行曲线的关系

进一步研究同一个区间内不同的列车牵引运行策略对应的牵引特性曲线所体现的列车运行特性，研究其与牵引工况之间的关系。

对表181中各个驾驶策略对应的运行仿真报告的列车牵引曲线进行分析，进一步研究各个方案中列车在运行过程中的工况，将运行曲线中各个工况对应的时间进行量化分析，并填入表182中。

定量比较不同方案下各个列车运行工况的总时长与区间运行时分、总能耗之间的关系。

表182 运行特性分析实验结果记录表（二）

18．5．4 突发事件下的列车运行特性分析

以CRH380A动车组列车及沪杭铁路作为仿真对象，在单一区间内进行动车模拟驾驶，探究突发事件下的列车运行特性。

1．利用动车模拟驾驶平台进行实验，进入CRH380A驾驶仿真实验系统，单击开机（Turn On Computers）按钮，点击仿真运行，选择上海虹桥—杭州东的实验课程，启动仿真运行。

2．在上海虹桥—松江南区间进行仿真运行，由教员设置一定的线路险情和障碍物。在遇到险情时，采取正确的紧急措施，处理紧急情况后完成该区间的模拟驾驶。

3．完成实验后，查看运行仿真报告（图18-6），研究紧急情况下的列车运行曲线的特征，分析紧急情况对于列车运行的影响。

图18-6 运行仿真报告

18．6 实验报告要求

实验完成后，要求提交实验报告、内容要求如下：

1．简述单一区间内列车牵引策略的相关概念。

2．详细记录实验中的步骤和各项实验数据（包括图表），分析实验结果并总结区间运行时分和能耗与运行策略的关系。

3．详细记录列车牵引策略与列车运行曲线关系，分析实验中的步骤和各项实验数据（包括图表），分析实验结果并总结各个运行策略下工况的特征。

4．分析突发事件下的列车运行特性，分析实验中的各项图表和数据，分析紧急情况下的列车运行特性。

18．7 思考题

1．如何看待区间列车牵引运行策略中，区间运行时间与能耗的矛盾？

2．思考不同运行牵引策略下如何调配列车运行工况最为节能？