基于5G通信的鐵路列車調度方法研究

董昊軒

【摘 要】未來鐵路運輸對于運量和運速的需求會進一步提高，現行的區間閉塞法雖然能夠滿足目前的需要，但由于本身存在的缺陷，仍有改善的空間。因此借助借助衛星定位和5G通信技術，根據運行狀態判斷每趟列車間的間隔該如何控制，有效地利用運行空間資源，減少行車間隔，實現鐵路運輸效率的提高。

【關鍵詞】列車閉塞區間;5G通信列車調度;安全距離時間

中圖分類號： U284.43文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）36-0280-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.131

Research on Railway Train Dispatching Method Based on 5G Communication

DONG Hao-xuan

（Dalian university of science and technology， Dalian Liaoning 116000，China）

【Abstract】In the future， the demand for traffic volume and speed of railway transportation will be further increased. Although the current interval closure method can meet the current needs， due to its own defects， there is still room for improvement. Therefore， by means of satellite positioning and 5G communication technology， according to the operating status， it is judged how to control the interval of each train workshop， effectively use the operating space resources， reduce the traffic interval， and achieve the improvement of railway transportation efficiency.

【Key words】Train blocking section; 5G communication train scheduling; Safe distance time

1 研究背景及其意義

我國鐵路現行的列車區間閉塞方式主要有半自動閉塞和自動閉塞。半自動閉塞可保證兩站間列車的運行安全，但區間軌道和到達列車完整性仍需人工檢查，區間利用率較低。自動閉塞分為多個區間進行連鎖，相比于前者提高了效率，但還是固定空間上的分區，列車運行效率依然不高。此外軌道電路的維護也需要長期投資。現有的區間閉塞法雖技術成熟，尚可滿足我國的鐵路運輸需求，但隨著經濟的不斷發展，未來的運輸需求對運量和運速的要求也會越來越高，運輸壓力越來越大，區間閉塞法的問題會逐漸突出。因此找出一種可行的代替方法實為重中之重。

2 區間閉塞法最大發車數計算

2.1 區間閉塞法計算原理

我國鐵路一般采用非平行運行圖，圖上鋪畫有各種列車。由于平行運行圖特征在非平行運行圖上多有體現，所以計算非平行運行圖通過能力時，可利用二者的相似性。根據理想狀態下平行運行圖通過能力，考慮實際開行的其他列車對一般貨物列車的影響而不能開行或減少的列車數，即為非平行運行圖通過能力。公式如下：

n■■=n-ε客n客-（ε快貨-1）n快貨-（ε摘掛-1）n摘掛（1）

n非=n■■+n客（2）

n■■：非平行運行圖貨物列車通過能力、n客：運行圖上鋪畫的旅客列車對數或列數

n快貨：快運貨物列車的對數或列數、n摘掛：摘掛列車的對數或列數

ε客：旅客列車扣除系數、ε快貨：快運貨車扣除系數、ε摘掛：摘掛列車扣除系數

n非：非平行運行圖通過能力

2.2 針對遼陽站與大連站計算區間閉塞法最大通過能力

遼陽至大連旅客列車為47列，根據30：5：2的比例，快運貨車約8列，摘掛列車約3列。旅客、快運、摘掛列車扣除系數取眾數如下：ε客=1.2ε快貨=1.25ε摘掛=1.4遼陽站較小，發車最密時間間隔I為10分鐘，代入公式：n=1440/I n=144 n■■=144-1.2×17-（1.25-1）×8-（1.4-1）×3=84 n非=84+47=131，即遼陽站到大連站區間最大通過能力為113列。

3 基于5G通信的鐵路列車調度法的理論最大通過能力計算

3.1 總制動距離計算相關公式

旅客列車空走時間：tk=3.5-0.08ij（3）

貨物列車空走時間：tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）（4）

空走距離：sk=v0tk/3.6（5）

有效制動距離：se=4.17v02/（1000？諄h·φs+ws+ij）（6）

總制動距離：sz=se+sk（7）

加速度：a=v2/2x（8）

時間：x=v0t±1/2（at2）（9）

n：車輛數、ij：坡度、v0：初速度、？諄h：換算制動率、φs：距離等效摩擦系數、ws：距離等效單位基本阻力、a：加速度、x：路程（此處為有效制動距離）

3.2 對上述兩站計算5G通信列車調度法最大通過能力

基于5G通信的列車調度法通過能力計算

旅客、快運列車空走時間：

tk=3.5-0.08×0=3.5S tk=（1.6+0.065×40）（1-0.028×0）=4.2S

旅客、快運、摘掛列車空走距離：

Sk=120×3.5/3.6=116.7m Sk=90×4.2/3.6=105m

Sk=70×4.2/3.6=81.7m

旅客、快運貨物、摘掛列車有效制動距離：

Se=4.17×1202/1000×0.6×0.109+3.13+0=876.2m

Se=4.17×902/1000×0.3×0.137+1.61+0=790.8m

Se=4.17×702/1000×0.3×0.158+1.4+0=418.7m

旅客、快運、摘掛列車總制動距離：（旅客120、快運貨物90、摘掛70單位km/h。）

Sz=116.7+876.2=992.9m Sz=105+790.8=895.8m

Sz=81.7+418.7=500.4m

旅客、快運、摘掛列車加速度：

a=1202/2×876.2=0.634m/s2

a=902/2×790.8=0.395m/s2

a=702/2×418.7=0.451m/s2

旅客、快運、摘掛列車有效制動時間：

876.2=120×t-1/2×0.634×t2→t=52.1s

790.8=90×t-1/2×0.395×t2→t=62s

418.7=70×t-1/2×0.451×t2→t=41.7s

旅客、快運、摘掛列車總制動時間：

t總=3.5+52.1=55.6s t總=4.2+62=66.2s

t總=4.2+41.7=45.9s

旅客、快運、摘掛列車安全距離時間：

t旅=55.6×1.25=70s t快=66.2×1.25=83s

t摘=45.9×1.25=58s

若忽略站內作業時間，兩站間的區間通過能力：

n=（24×60×60/70×30+83×5+58×2）×131=4301列

5G調度列車法通過能力為4301列，遠高于區間閉塞法，存在改進價值。

4 結論

區間閉塞法和5G通信列車調度法優缺點對比分析如表1。

綜上所述本文得到以下結論：

（1）用衛星定位及5G通信技術可縮短行車間隔，增加單位時間內的發車數。

（2）使用5G通信技術利用微基站和信號接收裝置，有效降低了設備維護和人力成本。

（3）列車駕駛員在操作列車運行時不用時刻關注信號機，降低了工作強度。

基于5G通信的鐵路列車調度法在保證安全的前提下提高效率、降低成本與人力消耗。因此，基于5G通信技術的調度方法相比區間閉塞法更具有優勢。

【參考文獻】

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