第62卷摇第11期铁道标准设计2018年11月RAILWAY摇STANDARD摇DESIGNNov.2018文章编号：1004-2954(2018)11-0139-05基于制动距离表的高速铁路ATP常用制动曲线研究(1即北京交通大学交通运输学院，北京摇100044：2即肿铁第四勘察设计院集团有限公司线路站场设计研究处，武汉摇430063)摘摇要：常用制动曲线作为自动防护系统(ATP)的重要组成部分，对于保证列车运行安全和提高运输效率具有重要意义。首先根据受力分析和动力学公式，通过基于时问步长的逆推方法建立常用制动曲线理论计算模型。但实际应用中，受计算能力限制，车载系统在计算ATP常用制动曲线时，需要对繁琐的理论计算模型进行简化。据此，基于制动距离表从目标停车点进行查表迭代计算，从而建立基于制动距离表的ATP常用制动曲线计算模型。以郑州一武汉高铁线路许昌东站为例，应用Matlab平台对本文模型和理论计算模型进行求解。案例结果表明，本文模型比理论计算模型的计算时分减少77即8%，安全余量波动稳定在8%左右，通过能力损失较小，在保证较小的安全余量波动的同时，兼顾运输效率和运行安全，有较好实用性。关键词：高速铁路：ATP常用制动曲线：制动距离表：计算效率：安全余量：通过能力中图分类号：U2848·1摇摇文献标识码：A摇摇D0I:10.13238/j.1ssnl004-2954.201712310002The Research on Automatic Train ProtectiorServiceBraking CurveBased on Braking DistanceTableBAI Zhuo?郢tong BAI Yun1,LI Jia郢j,iU Shen郢uCo.,Ltd.,Wuhan 430063,China)analysiand dynamic formula.However,due to the limitof calculatioabilitythe complicatedmodel isrationalIn consideratiof both the transporefficiencand the runningsafety,the modelKey words:High speed railway:ATP servicerakingcurve:Brakingdistancetable;Computational收稿日期：2017-12-31：修回日期：2018一01-19摇摇列车自动防护系统(ATP)作为列车运行控制系统作者筒介：柏卓形(1998一)，女，E郵mai1:15252002 bjtued山.cn,的核心子系统，是保证列车运行安全和提高运输效率通信作者：柏摇资(1985一)，男，副教授，博士，研究方向：城市轨的重要基础。其核心是车载ATP自动防护曲线计算140铁道标准设计第62卷模型，模型设计的优劣直接影响到列车运行安全和效间内走行的距离，须根据列车制动性能、线路参数等数率)。自动防护曲线21主要包括紧急制动曲线、紧急据，应用力学原理计算得到。安全距离是考虑到车载制动触发曲线、常用制动曲线、常用制动触发曲线和报设备计算、定位的误差而保留的裕量。警曲线。其中，常用制动曲线是ATP自动防护曲线的为筒化计算，既有的理论计算多采用单质点模核心，其余曲线都可在其基础上筒单推导得到。因型[s1,即将列车简化为一个无尺寸的质点。但实际此，对于ATP常用制动曲线计算模型的研究至关上，动车组是一个非刚性连接的多质点振动系统，单质重要。点模型由于忽略了列车在变坡点处所受多个坡道阻力国内外已有不少有关ATP制动曲线计算模型的的影响，导致计算精度的下降。基于此，本文建立多质研究成果[31。文献[1]将ATP常用制动曲线计算方点模型，即将每节列车看作单个质点、动车组视为多个法归纳为两种：基于减速度和基于制动距离表的常用质点构成的质点链，由链上各质点所受纵向力的合力决制动曲线计算方法。后者是指列车在运行过程中，车定列车的运行状态，从而更为精确描述列车制动过程。载设备根据实时接受到的信息，把数据归纳到预先储1卿摇列车受力存在车载计算机里的制动距离表中进行查表递推计算列车制动过程中受到的外力主要包括3部分：制的方法。文献[9]中将静态限速和临时限速考虑在动力、基本阻力和附加阻力。其中，制动力是由制动装内，并用递推方法生成制动曲线。文献[10]基于有色置引起的阻碍列车运行的力：基本阻力是列车与车辆Prtr网建立城市轨道交通CBTC中的ATP模型，并通零部件、空气等之间由于摩擦和冲击而形成的，在运行过模型仿真找出其在保证安全方面的缺陷。文献过程中始终受到的力：附加阻力是由于线路、桥梁或隧[11]通过对单限速以及多限速区段ATP制动曲线的道等原因产生的阻力司。建模仿真，研究因故障切除部分制动力对列车运行安全的影响。动车组列车运行时，在确定的手柄级位和速度下，上述既有研究大多仅为对ATP控制机理和逻辑制动减速度可以通过列车运行监控装置(LKJ)控制的定性描述或基于理论条件下的运动学模型的定量研模式设定规范》[]提供的动车组速度-减速度函数确究。理论条件下，车载设备需根据列车的制动性能以定。如图1为CRH380A型动车组列车第7级手柄位及运行过程中速度、坡道等数据的变化，实时计算ATP对应的速度-减速度曲线。常用制动曲线。然而，受限于车载计算机的计算能力，B理论计算方法难以直接应用于实际情形。因此，须在0.80兼顾安全和效率的条件下，对ATP常用制动曲线进行0.60简化计算。本文根据列控实际应用的自动防护曲线计算原理0.20及既有理论研究，建立基于制动距离表的ATP常用制50100150200250300350动曲线计算模型，并通过列控实际数据验证其有效性。同时，以郑州一武汉高铁线路许昌东站为例，对比基于图1摇CRH380A型动车组列车制动减速度摇制动距离表的计算模型与理论计算模型的计算效率、根据制动减速度与速度的对应关系，可以得到列安全余量和通过能力，从而对基于制动距离表的计算车在对应速度下的减速度（公式(1）)以及列车制动力方法进行分析与评估。(公式(2))。其中，M为列车质量，t。茁为列车制动减1摇理论计算模型速度，m尽。B为列车制动力，kN。(1)ATP常用制动曲线理论计算模型是基于列车牵引B=茁M(2)计算原理，应用运动学公式建立的模型。理论计算模1卿殿摇基本阻力型的ATP防护距离包括空走距离、有效制动距离和安基本阻力是指列车在空旷的平直轨道上运行时，全距离21。由于根据列车速度以及僻规》规定的空由于列车内部与外界接触相互摩擦和冲击而引起的阻走时间，空走距离可以通过简单的计算得出，并且对于力。单位基本阻力的经验性公式为制动曲线仿真的精度没有影响，所以主要对从起模点(3)到行车许可终点的制动曲线进行研究。有效制动距离摇摇式中，。为单位列车基本阻力，N:v为列车速是指列车从制动有效时刻始至达到目标速度止这段时度，kmh:a,b,c为经验常数。第11期柏卓形，柏摇簧，李佳杰，等一基于制动距离表的高速铁路ATP常用制动曲线研究141距离计算方法，可得列车每一速度步长内的走行时间列车附加阻力由运输线路条件所决定，主要包括坡道附加阻力、曲线附加阻力和隧道附加阻力。1000·(1+酌·驻(8)列车在坡道上运行时，重力沿轨道方向的分力被称为坡道附加阻力。当动车组在变坡段运行时，基于多质点模型的计算附加阻力的计算公式为](9)(4)摇摇式中，酌为回转质量系数，通常取0唧6：驻为走行摇摇式中，N,为单位坡道附加阻力，NkN:L为列车长度，m:1为跨过变坡点列车长，m::分别为变坡点由于列车制动模型参数以及速度、位置测量等存前、后坡度，译。在误差，列车行车许可终点与目标停车点之间必须要曲线附加阻力指当列车通过曲线时，由于离心力加入一段安全距离，以确保列车不越过前方目标点，保引起摩擦的增加，以及车轮在轨面上滚动时产生相对证运行安全。中国铁路总公司规定，减速控制模式距滑动等因素产生的附加阻力。其计算公式为离计算的安全距离S,取60m。600·S(5)综上，基于理论计算模型的ATP常用制动防护距离S的计算公式为摇摇式中，W为单位曲线附加阻力，N:R为曲线半(10)径，m:S.为曲线长度，m,当列车长度小于曲线长度时，取列车长度L。2摇基于制动距离表的ATP曲线计算模型隧道附加阻力指列车在隧道内运行时，由于压力差和摩擦等因素产生的附加阻力，其计算公式为列车运行时减速度受到基本阻力和坡道等多种因(6)素的影响而实时改变，但实时的仿真计算对计算机的摇摇式中，W为单位隧道附加阻力，NkN:Ls为列车计算速度和内存提出了更高的要求。受限于列车车载在隧道中长度，m。计算机的能力，理论计算模型难以适用，因此有必要对将以上3种单位附加阻力，，合并计算，即复杂的理论计算模型进行筒简化。在实际的应用中，通为单位加算附加阻力W,常采用基于制动距离表的计算方法。方法的计算过程(7)分为地面计算和运行计算两部分。1殿摇制动曲线计算i地面计算主要是指根据动车组特性建立列车在不主要通过从目标停车点反推迭代的方法计算制动同坡道、不同速度下的制动距离表。为了保证安全，地曲线，即从已知列车目标停车点及目标速度向列车最面计算只考虑坡道阻力，忽略其余阻力并将之作为裕高限速进行反向计算（图2）。将制动过程的速度平均量。将坡道划分为六档，坡度值取为10译、5译、0译、-分成个等长的小区段啦，在列车制动过程中尽管减5译、-10译、-20译速度间隔取5kmh,分别计算每一速度随速度连续变化，但在一个较小的速度间隔啦坡度条件下，不同速度对应的制动距离，得到制动距离内，可以将其筒化为匀减速运动。以第ⅰ个区段的末速度作为计1个区段的初速度，对每个步长内运行时运行计算指列车在运行过程中，基于植入车载计间、距离进行迭代计算，直至推算到最高限速VM”算机的制动距离表，根据设备实时接收的数据，从停车根据以上列车运行过程中动力学公式和列车制动参考点S。的目标速度V开始进行查表计算，反推ATP常用制动曲线，车载野算机的计算流程如图3所示。运行计算时，曲线计算的初始参数如公式(11)、停车许可终点公式(12)所示，其中，S为安全距离，m:S。为目标停车点里程，m:S为停车许可终点，m:V,为初速度，kmh。读取的数据包括线路数据（坡度、坡道长度等）As以及速度数据（限速信息飞等）。图2摇曲线反推法计算原理S=S-S(11)0