城市轨道交通信号系统运行能力全局精细化仿真研究

城市轨道交通信号系统运行能力全局精细化仿真研究

王恩玉

江苏省徐州技师学院

摘要：城市轨道交通信号系统精细化仿真具有重要的意义和价值。通过仿真可以模拟真实的运行环境，评估系统的性能和效果，发现问题并进行优化。然而，精细化仿真需要准确的数据和模型，考虑多种情景和因素，并进行验证和优化。借助专业的仿真软件和工具，我们可以更好地理解和改进城市轨道交通信号系统，提高运行的安全性和效率。

关键词：轨道交通信号系统；运行能力；精细化仿真

引言

城市轨道交通信号系统是保证运行安全、提高运输效率、实现行车指挥的“大脑和神经中枢”。先前由于城市轨道交通信号系统超速安全防护、自动控车运行等核心技术长期被国外供货商封锁，国内信号系统市场基本被国外供货商垄断，国内城市轨道交通新线与既有线改造工程的信号系统运行能力预期效果通常依据国外供货商局部仿真结果进行评判，缺乏量化有效的技术校验与纠错能力，导致线路开通后不能满足行车指标设计要求的情况时有发生。对于运营而言，由于缺乏信号系统运行能力仿真指标体系，通过供货商所提供的信号系统局部运行能力仿真结果无法精确判定交路方案运行能力。

1城市轨道交通信号系统精细化仿真具有重要的意义

首先，通过仿真可以模拟真实的运行环境和各种列车运行情况，帮助我们更好地了解信号系统的工作原理和性能特点。同时，仿真还可以评估信号系统在不同情况下的运行效果，发现潜在的问题和风险，从而优化系统设计和改进运行策略。其次，城市轨道交通信号系统精细化仿真需要基于准确的数据和模型。首先，需要收集和整理轨道交通系统的相关数据，包括列车运行时刻表、车辆参数、信号灯状态等。其次，需要建立准确的数学模型，模拟列车运行、信号灯控制、调度指挥等过程。这些数据和模型的准确性对于仿真结果的可靠性至关重要。第三，城市轨道交通信号系统精细化仿真需要考虑多种情景和因素。在仿真过程中，需要考虑不同线路、不同时段和不同运行情况下的列车运行和信号控制。同时，还需要考虑各种异常情况，如列车故障、信号故障等，以评估系统对异常情况的应对能力。另外，城市轨道交通信号系统精细化仿真需要进行验证和优化。在仿真过程中，可以与实际运行数据进行对比，验证仿真结果的准确性和可靠性。同时，可以通过仿真实验，优化信号系统的参数设置和运行策略，提高系统的性能和效率。最后，城市轨道交通信号系统精细化仿真需要借助专业的仿真软件和工具。目前，有许多成熟的轨道交通仿真软件可供选择，如VISSIM、TRAIN、SIMSIG等。这些仿真软件具有强大的建模和仿真功能，能够满足复杂的信号系统仿真需求。

2工程不同阶段作用

（1）新线前期设计阶段以“预知研判综合设计效果与多专业设计优化”为核心，围绕行车指标需求，结合信号、车辆等机电设备经验参数，开展信号系统运行能力效果评估、运行能力瓶颈分析，提出多专业设计优化建议等；为单一专业设计优化（站型配线、轨道限速、运营组织等）以及多专业（信号、线路、车辆、车辆基地等）综合设计匹配性优化等提供量化数据支撑。（2）新线设计与实施阶段以“实效提升综合设计质量与信号系统设计优化”为核心，围绕行车指标需求，结合信号、车辆等机电设备设计或实际参数，开展信号系统设计提资技术审核、运行能力效果核算，提出信号系统设计优化建议等，为行车指标实现提供有效监督与技术校验。（3）线路运营与既有线改造策划阶段，以“解决民生诉求、增能提效与机电专业优化”为核心，围绕行车指标需求或民生诉求，结合信号、车辆等机电设备实际参数与运营组织优化方案，开展信号系统运行能力效果核算、站型配线能力分析、优化或整改措施效果论证，提出机电专业设计优化建议等。

3城市轨道交通信号系统的特点

（1）高密度运行：城市轨道交通系统通常会面临高密度的列车运行，尤其是在繁忙的交通时段。信号系统需要能够有效地调度和控制大量的列车，确保列车之间的安全间隔和运行顺畅。（2）复杂的交叉口：城市轨道交通线路通常会穿越道路和其他交通方式的交叉口，如立交桥、地下通道等。信号系统需要与道路交通信号系统协同工作，确保列车和道路交通的顺畅流动，并提供安全的过街通道。（3）快速反应能力：城市轨道交通系统对信号系统的反应速度要求很高。由于列车运行速度较快，信号系统需要能够及时检测列车位置和速度变化，并快速做出相应的信号调整，以确保列车的安全和准时到达。（4）多种运行模式：城市轨道交通系统通常会有不同的运行模式，如高峰时段、平峰时段、夜间运行等。信号系统需要能够根据不同的运行模式做出相应的调度和控制。

4信号系统运行能力仿真指标体系与精细化仿真方法

4.1旅行时间

旅行时间，是列车从指定运行交路上行或下行方向的起始站出发至终到站停车的运行时间，该时间包含起始站与终到站之外所有途径车站的停站时间，单位为s。交路方案可由一个或多个运行交路组成。因此，需对交路方案中所有运行交路上行与下行方向的列车运行全路径分别计算旅行时间。若交路方案由多个运行交路组成，例如嵌套交路，需对2个运行交路上行与下行方向的列车运行全路径分别计算旅行时间，共计得出4个旅行时间值。

4.2出入车辆基地间隔

出入车辆基地间隔，是单位时间内列车从车辆基地停车库线至正线与车辆基地接轨站或从正线与车辆基地接轨站返回停车库线的时间间隔，单位为s。车辆基地为车辆段、定修段、停车场（含辅助停车场）的统称，共分为车辆段、定修段、停车场（含辅助停车场）三个等级。场段运行能力是指场段运行间隔和场段运行时间[3]。与场段运行能力不同，出入车辆基地间隔计算范围还包括转换轨至正线与车辆基地接轨车站的信号系统运行能力。非ATC（AutomaticTrainControl，列车自动控制）控制的车辆基地，应根据列车在停车列检库内、停车列检库至咽喉区、咽喉区至转换轨、转换轨至正线与车辆基地接轨车站分段计算运行时间，并取上述分段计算运行时间的最大值作为出入车辆基地间隔。

4.3交路方案运行能力

交路方案运行能力，是根据指定交路方案，控制列车以最高旅行速度全周转运行，并综合考虑交路方案中各运行交路的开行比例、追踪间隔、折返能力、分叉间隔、汇合间隔后，经分析评判得出的信号系统运行能力，单位为对/h。交路运行能力指标包括行车能力、全周转时间和最大配车数量。与交路运行能力不尽不同，交路方案运行能力是以实现上线运用列车数量最小为目标，控制列车以最高旅行速度运行的交路运行能力。

4.4ATS防抢排和冲突点检查

库线存车线、出段衔接点，要着重考虑向正线插车能力以及ATS防抢排措施。必要时立即弹窗告警提示调度员进行人工组织干预，以确保接发车时刻表顺序符合调度指挥意图。对跨线路运营的情况，该跨接点更需要考虑在两条线ATS分别控制下，交汇处信息的传递处理，确保各线管辖区段的行车调度员能够及时准确全面掌握和预判相关信息，便于调度员联系确认和发布指令。

结束语

从数字化仿真多维度驱动方面考虑，在线路运营与既有线改造策划阶段，信号系统运行能力全局精细化仿真工作还可为减震降噪、增能提效运营计划编制提供可行性论证与实施效果核算，从而减少部分上线测试引发的能源消耗，从科学筹划角度进一步凸显城市轨道交通绿色环保设计特点。

参考文献

[1]王宗琰.城市轨道交通信号控制方式研究[J].电子元器件与信息技术,2021

[2]邱鹏,夏斌.轨道交通信号系统云技术应用方案研究[J].中国新通信,2021.

[3]谢扬.城市轨道交通信号系统新技术应用前景[J].智能城市,2020

[4]路向阳,陈华国,雷成健等.城市轨道交通全自动运行系统仿真验证平台的设计与实现[J].控制与信息技术,2020

[5]黎婧娴.城市轨道交通信号系统云技术应用研究及发展[J].网络安全技术与应用,2020