董昊轩

【摘 要】未来铁路运输对于运量和运速的需求会进一步提高，现行的区间闭塞法虽然能够满足目前的需要，但由于本身存在的缺陷，仍有改善的空间。因此借助借助卫星定位和5G通信技术，根据运行状态判断每趟列车间的间隔该如何控制，有效地利用运行空间资源，减少行车间隔，实现铁路运输效率的提高。

【关键词】列车闭塞区间;5G通信列车调度;安全距离时间

中图分类号： U284.43文献标识码： A文章编号： 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 研究背景及其意义

我国铁路现行的列车区间闭塞方式主要有半自动闭塞和自动闭塞。半自动闭塞可保证两站间列车的运行安全，但区间轨道和到达列车完整性仍需人工检查，区间利用率较低。自动闭塞分为多个区间进行连锁，相比于前者提高了效率，但还是固定空间上的分区，列车运行效率依然不高。此外轨道电路的维护也需要长期投资。现有的区间闭塞法虽技术成熟，尚可满足我国的铁路運输需求，但随着经济的不断发展，未来的运输需求对运量和运速的要求也会越来越高，运输压力越来越大，区间闭塞法的问题会逐渐突出。因此找出一种可行的代替方法实为重中之重。

2 区间闭塞法最大发车数计算

2.1 区间闭塞法计算原理

我国铁路一般采用非平行运行图，图上铺画有各种列车。由于平行运行图特征在非平行运行图上多有体现，所以计算非平行运行图通过能力时，可利用二者的相似性。根据理想状态下平行运行图通过能力，考虑实际开行的其他列车对一般货物列车的影响而不能开行或减少的列车数，即为非平行运行图通过能力。公式如下：

n■■=n-ε客n客-（ε快货-1）n快货-（ε摘挂-1）n摘挂（1）

n非=n■■+n客（2）

n■■：非平行运行图货物列车通过能力、n客：运行图上铺画的旅客列车对数或列数

n快货：快运货物列车的对数或列数、n摘挂：摘挂列车的对数或列数

ε客：旅客列车扣除系数、ε快货：快运货车扣除系数、ε摘挂：摘挂列车扣除系数

n非：非平行运行图通过能力

2.2 针对辽阳站与大连站计算区间闭塞法最大通过能力

辽阳至大连旅客列车为47列，根据30：5：2的比例，快运货车约8列，摘挂列车约3列。旅客、快运、摘挂列车扣除系数取众数如下：ε客=1.2ε快货=1.25ε摘挂=1.4辽阳站较小，发车最密时间间隔I为10分钟，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，即辽阳站到大连站区间最大通过能力为113列。

3 基于5G通信的铁路列车调度法的理论最大通过能力计算

3.1 总制动距离计算相关公式

旅客列车空走时间：tk=3.5-0.08ij（3）

货物列车空走时间：tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）（4）

空走距离：sk=v0tk/3.6（5）

有效制动距离：se=4.17v02/（1000？谆h·φs+ws+ij）（6）

总制动距离：sz=se+sk（7）

加速度：a=v2/2x（8）

时间：x=v0t±1/2（at2）（9）

n：车辆数、ij：坡度、v0：初速度、？谆h：换算制动率、φs：距离等效摩擦系数、ws：距离等效单位基本阻力、a：加速度、x：路程（此处为有效制动距离）

3.2 对上述两站计算5G通信列车调度法最大通过能力

基于5G通信的列车调度法通过能力计算

旅客、快运列车空走时间：

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

旅客、快运、摘挂列车空走距离：

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、快运货物、摘挂列车有效制动距离：

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、快运、摘挂列车总制动距离：（旅客120、快运货物90、摘挂70单位km/h。）

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

Sz=81.7+418.7=500.4m

旅客、快运、摘挂列车加速度：

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、快运、摘挂列车有效制动时间：

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、快运、摘挂列车总制动时间：

t总=3.5+52.1=55.6s t总=4.2+62=66.2s

t总=4.2+41.7=45.9s

旅客、快运、摘挂列车安全距离时间：

t旅=55.6×1.25=70s t快=66.2×1.25=83s

t摘=45.9×1.25=58s

若忽略站内作业时间，两站间的区间通过能力：

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

5G调度列车法通过能力为4301列，远高于区间闭塞法，存在改进价值。

4 结论

区间闭塞法和5G通信列车调度法优缺点对比分析如表1。

综上所述本文得到以下结论：

（1）用卫星定位及5G通信技术可缩短行车间隔，增加单位时间内的发车数。

（2）使用5G通信技术利用微基站和信号接收装置，有效降低了设备维护和人力成本。

（3）列车驾驶员在操作列车运行时不用时刻关注信号机，降低了工作强度。

基于5G通信的铁路列车调度法在保证安全的前提下提高效率、降低成本與人力消耗。因此，基于5G通信技术的调度方法相比区间闭塞法更具有优势。

【参考文献】

[1]毛保华，李夏苗，等.列车运行计算与设计[M].北京：人民交通出版社，2013.

[2]彭其渊，王慈光，等.铁路行车组织[M].北京：中国铁道出版社，2015.

[3]吴芳.铁路运输设备[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[4]刘海东，毛保华，等.基于准移动闭塞的铁路区间信号布置优化方法研究[D].北京：北京交通大学，城市交通复杂系统理论与技术教育部重点实验室，2011.