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高鐵列車的速度是如何控制的?

 激揚(yáng)文字 2018-04-05

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,直接上結(jié)論,再慢慢理:

高鐵列車的速度完全由司機(jī)控制。

但是,正如另一個(gè)匿名答主所說(shuō):

列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置(LKJ)和列控系統(tǒng)(各級(jí) CTCS)等等,負(fù)責(zé)的是頂棚速度設(shè)定及超速防護(hù)。

換言之,在理論上,列車司機(jī)是可以想開(kāi)多快就開(kāi)多快的,因?yàn)橛猩鲜鲞@些保障列車行車安全的系統(tǒng)存在。但實(shí)際上,為了完成行車計(jì)劃和安排,以及不浪費(fèi)資源,讓你開(kāi)到 250Km/h,你不可能只開(kāi)到 100Km/h,即使這樣的速度看起來(lái)很 ' 安全 '。

言歸正傳,題主問(wèn)到高鐵列車的速度如何控制這個(gè)問(wèn)題,在我看來(lái),更多的是在問(wèn) '高鐵列車是如何進(jìn)行速度防護(hù)來(lái)保證安全的'。下面細(xì)細(xì)道來(lái)。

首先簡(jiǎn)要介紹一下閉塞的概念。

我們知道,軌道列車,特別是跑高速鐵路的列車,第一速度快,第二慣性大,第三制動(dòng)距離長(zhǎng)。這就決定了我們必須想一個(gè)安全的辦法,來(lái)保證列車與列車之間不會(huì)發(fā)生沖突與追尾等事故。辦法很簡(jiǎn)單,就是讓列車之間在運(yùn)行的時(shí)候,保持一定的安全距離就行。

因此,讓列車行車遵循一定規(guī)定,使用信號(hào)或者憑證,使列車之間按照空間間隔來(lái)運(yùn)行的技術(shù)方法,我們叫做閉塞行車法,簡(jiǎn)稱閉塞。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是這段路我占了,與外界隔離開(kāi),其他車不準(zhǔn)再進(jìn)來(lái)。閉塞又分很多種,效率高低一般來(lái)說(shuō)以 '固定閉塞→準(zhǔn)移動(dòng)閉塞→虛擬閉塞→移動(dòng)閉塞' 的順序遞增。這篇回答主要內(nèi)容不是這個(gè),就不多展開(kāi)了 ^_^。

在傳統(tǒng)的鐵路行車閉塞控制中,司機(jī)通過(guò)辨識(shí)閉塞分區(qū)入口的信號(hào)機(jī)或者機(jī)車信號(hào),來(lái)判斷前方狀況——是否有車,是否需要減速等等。而一旦司機(jī)辨別 / 操作有誤,就可能使得列車超速或冒進(jìn)前方信號(hào),造成事故。因之,就必須采用速度監(jiān)督(Speed Supervison)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)控列車速度,并在列車超速時(shí)自動(dòng)制動(dòng),保證行車安全。

說(shuō)到這里,有控制原理一類知識(shí)儲(chǔ)備的知友已經(jīng)反應(yīng)過(guò)來(lái)了。這不就是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)嘛。事實(shí)上的確如此,如下圖。

從這一原理圖出發(fā),這個(gè)速度監(jiān)督技術(shù)在目前可分為兩大類:分級(jí)速度控制目標(biāo) - 距離式速度控制。這兩大類又可以細(xì)分,詳細(xì)如下:

(一)超前式分級(jí)速度控制

超前式分級(jí)速度控制方式又稱為出口速度控制方式。顧名思義,即給定列車的出口速度值,控制列車速度不超過(guò)該值。司機(jī)在駕駛列車駛出每一個(gè)閉塞分區(qū)入口前,須將速度降至速度控制線以下,否則就會(huì)引發(fā)緊急制動(dòng)。日本最早使用的 ATC 系統(tǒng)就采取了該種方式。如圖 3,實(shí)線為速度控制線,虛線為列車實(shí)際運(yùn)行的速度 - 距離曲線。

(二)滯后式分級(jí)速度控制

與(一)類似,滯后式分級(jí)速度控制方式又稱入口速度控制方式。即控制列車在本閉塞分區(qū)的速度不超過(guò)下一閉塞分區(qū)的入口速度值。司機(jī)若駕駛列車超過(guò)了該給定值,碰撞了滯后式速度控制線(這就是所謂的撞墻),就會(huì)引發(fā)緊急制動(dòng)。該種控制方式的實(shí)例有法國(guó) TVM300 列控系統(tǒng)。如圖 4,實(shí)線為速度控制線,虛線為列車實(shí)際運(yùn)行的速度 - 距離曲線。

(三)曲線式分級(jí)速度控制

曲線式分級(jí)速度控制方式,與前兩種略有不同。該種控制方式并不是在閉塞分區(qū)出口或入口設(shè)定速度限制,而是在整個(gè)閉塞分區(qū)給出速度控制曲線。同理,司機(jī)在駕駛列車時(shí),不可以越過(guò)速度控制曲線。需要指出,在有些文獻(xiàn)和資料里,這種控制方式與后面即將介紹的目標(biāo) - 距離式速度控制方式被歸為了一類,而沒(méi)有劃分在分級(jí)速度控制方式中。請(qǐng)感興趣的知友注意區(qū)分。

(四)目標(biāo) - 距離式速度控制

在目標(biāo) - 距離式控制方式下,列車采取的制動(dòng)模式為連續(xù)式一次制動(dòng)速度控制,是根據(jù)目標(biāo)距離、目標(biāo)速度及列車本身的性能來(lái)決定列車制動(dòng)曲線的一種控制方式。在該種模式下,不設(shè)定每個(gè)閉塞分區(qū)速度等級(jí)(與前面幾種控制的最大區(qū)別)。若列車是以前方列車占用的閉塞分區(qū)入口為追蹤目標(biāo)點(diǎn),則為準(zhǔn)移動(dòng)閉塞;若列車是以前方列車的尾部為追蹤點(diǎn),則為移動(dòng)閉塞。值得一提的是,我國(guó)高速鐵路通用的中國(guó)列車控制系統(tǒng) ( CTCS ) 均采用的是這一控制方式。

(五)比較與總結(jié)

首先,我們要意識(shí)到,無(wú)論是上述哪一種控制方式,其目的都在于保證列車安全運(yùn)行,不至于因?yàn)樗緳C(jī)的失誤而導(dǎo)致事故發(fā)生。這是將來(lái)可能出現(xiàn)的更高級(jí)的控制方式也必然會(huì)具有的特點(diǎn)。

其次,我們來(lái)細(xì)細(xì)比較一下分級(jí)速度控制目標(biāo) - 距離式速度控制這兩大類控制方式的異同。

應(yīng)該說(shuō),分級(jí)速度控制,是按照制動(dòng)性能最差的列車安全制動(dòng)距離為要求,以一定的速度等級(jí)劃分若干固定區(qū)段的。因之列車最小追蹤距離僅僅與運(yùn)行速度、區(qū)段劃分有關(guān)。制動(dòng)性能較好的列車將不能物盡其用;

至于目標(biāo) - 距離式速度控制,則依據(jù)列控地面設(shè)備向車載設(shè)備傳送前方目標(biāo)、線路參數(shù)、限速信息,由車載設(shè)備計(jì)算當(dāng)前最大允許速度,并與列車實(shí)時(shí)速度比較以達(dá)到監(jiān)控的目的。這是一種按照列車本身性能實(shí)時(shí)計(jì)算控制模式曲線的方式。

下面給一個(gè)能說(shuō)得更清楚的表格。

最后需要強(qiáng)調(diào),無(wú)論哪一種模式曲線,都由三個(gè)部分組成:

頂棚速度監(jiān)督區(qū)(CSM):在此區(qū)域行車時(shí)不需要考慮前方目標(biāo)點(diǎn),只要列車速度不超過(guò)最限制速度曲線(MRSP)就好。

目標(biāo)速度監(jiān)督區(qū)(TSM):該區(qū)域指限制速度下降到較低的限制速度值或限制速度為 0Km/h 的目標(biāo)點(diǎn)的區(qū)域。

安全距離區(qū):考慮到列車制動(dòng)模型參數(shù)、速度及位置測(cè)量等存在誤差,列車行車許可的終點(diǎn)與實(shí)際的危險(xiǎn)點(diǎn)之間要添加一段安全距離。

講到這里,題主的疑問(wèn)是否已經(jīng)解決了呢?

關(guān)于 ' 為什么能停的這么精確,哪個(gè)車門對(duì)應(yīng)站臺(tái)號(hào) ' 的疑問(wèn),我建議可以參看

地鐵是如何做到精確??康模?/a>

高鐵,地鐵怎么做到每次停的精確的?

這些問(wèn)題下的一些答案。

歡迎指正

參考:

唐濤 《列車運(yùn)行控制系統(tǒng)》 中國(guó)鐵道出版社

李凱 《高速鐵路列車運(yùn)行控制技術(shù)》系列 中國(guó)鐵道出版社

曾小清等 《軌道交通運(yùn)行控制與管理》 人民交通出版社

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