动车组列车区段运行特性分析实验

19．1 实验相关知识点

1．动车组列车区段运行的停站方案；

2．动车组列车区段运行特性的影响因素；

3．不同动车组列车运行停站方案下的运行特性分析。

19．2 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的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CRH380A动车及沪杭铁路作为仿真对象，进行动车组列车运行特性分析实验。

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方法，理解多区间内列车运行停站策略的概念，掌握四种不同的停站策略以及各个策略下列车运行特性的分析方法。

19．3 实验内容和要求

1．了解多区间情况下列车运行停站策略的概念。

2．探究同一区段内不同的列车停站方案策略对应的牵引特性曲线所体现的列车运行特性，研究其与全程旅行速度及牵引能耗之间的关系。

19．4 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》。

19．5 实验方法、步骤说明

19．5．1 列车运行停站方案的概念

列车开行方案是铁路旅客运输组织的核心内容，而停站方案是开行方案的重要组成部分，是影响旅客列车开行方案服务水平的关键因素之一。

停站方案是在列车种类、开行对数、开行径路、编组情况初步确定后，根据客流需求，再结合列车间的协调配合情况，合理安排各列车的停站序列。停站方案的优劣直接影响列车运行图的编制水平，从而影响旅客出行和铁路企业的经济效益。合理的列车停站方案能满足不同层次的乘客需求，通过减少出行者的出行时间，满足出行者对时间和经济效率的要求，最大程度地吸引客流，不仅能够体现轨道交通在综合交通体系中的重要地位，而且能够改变交通需求结构，使交通需求与交通供给达到新的均衡，实现交通畅通的目的。

理论上，站站停车，即标准停站方案是满足所有乘客需求的最佳方案。但在实际运营中，出于某些考虑，轨道交通系统还会使用到一些非站站停的停站方案，主要有跨站停站方案（a）、区域停站方案（b）、快慢车方案（c），如图19-1所示。

图19-1 非站站停的停站方案示意图

对位于市区范围内的城市轨道交通线路，由于沿线的客流量都较大，通常采用标准停站方案，其行车组织简单，乘客无须同线路换乘。而对于连接市郊的市郊线路或城际的动车组列车，各区段断面客流分布常为阶梯型或凸字型，断面客流不均衡程度较大，此时如果仍然采用标准停站方案，会造成线路能力的浪费，增加无效的乘客出行时间，限制系统作用的发挥。此时，应考虑从提高列车运行速度、减少乘客出行时间，根据线路的长、短途客流特点和通过能力利用状况，在开行站站停列车的基础上，开行跨站停列车、区域停列车以及快慢车。

与标准停站方案相比，非站站停的停站方案最明显的特点是列车的停站次数减少了。对乘客而言，减少了出行中途停留时间，缩短了总出行时间，但却延长了在被跨行车站候车乘客的候车时间，而且出行的直达服务减少了。对运营企业而言，减少了列车的总停站时间，提高了列车的平均运营速度，有利于压缩列车的周转时间、减少车辆运用，减少运营成本。

19．5．2 利用模拟牵引计算软件，仿真实现不同列车停站方案的列车运行过程

进入模拟牵引计算程序主界面，选择仿真工程“上海—杭州—CRH380A”，对该工程进行编辑和修改（图19-2）。点击“编辑”按钮编辑当前的课程，同新建课程一样，此时右侧的各下拉组合框可以进行下拉选择，达到修改课程的目的。

图19-2 仿真工程编制界面

点击车站选项卡，如图19-3所示，修改以下参数：

●停km／h：列车停站时对应车站区间的限速，此处对于沿线各站统一修改为80km／h。

●通km／h：列车通过时对应车站区间的限速，此处对于沿线各中间站统一修改为160km／h，其中上海虹桥和杭州东修改为80km／h。

图19-3 线路参数设置界面

点击“保存”按钮，确认并存储新建课程或课程编辑修改。

进入模拟牵引计算程序主界面，选择仿真工程“上海—杭州—CRH380A”，对该工程进行模拟牵引计算。在主界面点击“2 模拟运行”，进入模拟计算的运行界面，如图19- 4所示。界面上半部分显示线路断面情况以及模拟运行速度曲线；下半部分左侧显示牵引力与制动力特性曲线；下半部分右侧是控制按钮。

图19-4 模拟计算运行界面

图19-5 参数选择列表框

在进行模拟牵引计算前，通过下拉式列表框来选择模拟牵引计算的相关参数，如图19-5所示。

（1）仿真工程

仿真数据库中的仿真工程数据库，该工程中包含了线路参数，列车编组、运行参数以及电机特性等参数。本实验中，选择仿真工程“上海—杭州—CRH380A”。

（2）最高运行速度

指模拟运行时允许的列车最高运行速度，这里选择250km／h。

当模拟牵引计算的相关参数选择完成后，就可以进行模拟牵引计算。在运行主界面点击“模拟牵引计算”按钮进入模拟牵引计算状态，如图19-6所示。

模拟计算将同时进行四种运行模式（停停、停通、通停和通通）的模拟运行，并同时显示四种速度曲线。要特别注意的是，由于运行模式的不同，车站区间的限速将根据运行模式确定。

如果在运行期间没有停止牵引计算，则列车从线路的第一个车站的停车点出发运行到最后一个停车站的停车点。运行期间，所有的速度和加、减速度均受到有关参数的约束。当列车运行到达最后一个停车位置，系统会显示牵引结果窗口。

图19-6 模拟运行显示界面

有两种方式会进入模拟牵引计算结果显示：一种时直接点击“显示牵引结果”按钮，另一种是模拟牵引计算完成后自动进入。进入后，显示牵引计算结果窗口，如图19-7所示。

图19-7 显示牵引计算结果界面

此时在数据显示窗口显示四种运行模式（停停、停通、通停和通通）之一对应的曲线，这些曲线包括：速度距离特性（图19-8），速度时间特性（图19-9），功率时间特性（图19-10）。

图19-8 速度距离曲线图

图19-9 速度时间曲线图

图19-10 功率时间曲线图

切换选择右边的通停方案选择，可以显示并查看不同方案下的速度距离特性、速度时间特性以及功率时间特性曲线。

19．5．3 分析并研究不同停站方案的列车运行特性

查看每一种停站方案下的仿真报告中的运行曲线，记录相应的全线多区间运行时分及能耗，并计算全线旅行时间，记录在表191中。

对比各个方案的速度距离特性、速度 时间特性以及功率 时间特性情况，定性分析能耗曲线、速度曲线的变化特征；并依据表191中记录的运行时间和能耗数据，定量分析不同停站方案对于运行能耗和旅行速度的影响。

表191 运行特性分析实验结果记录表

19．6 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．简述多区间内列车停站方案的概念并分析其各自特点。

2．详细记录多区间列车运行特性分析实验中的实验步骤和各项实验数据（包括图表），输出四种停站方案的特性曲线图。

3．研究实验结果分析不同停站方案的列车多区间运行特性，要求能结合仿真计算的结果，逻辑清晰，分析有据且合理。

19．7 思考题

1．列车停站方案的选择对于列车运行图的编制会产生怎样的影响？

2．对于高速铁路和城市轨道交通，停站方案的选取有哪些方面的不同？