地鐵列車運行等級調整實現

李紫時

(通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070)

1 概述

地鐵列車運營中，根據運營壓力的大小會設置不同的運行等級（如L1、L2、L3、L4 等級……，可分別對應最高運行效率的100%，95%，90%，85%……等行車），實際運營中，當運營壓力緊張時一般會選用最高的L1 等級運營，即按最快運營速度跑圖，當運營壓力不太大，同時兼顧節能舒適性等需求，可采用低運行等級行車。此外，列車運營中出現運營時刻與運行圖時刻表有偏差時，也需要通過ATS 來修改ATO 區間運行等級和站停時間。通過ATS 與ATO系統的配合來達到恢復運營秩序的目地。

2 ATS運營調整實現

地鐵列車按照運行計劃調整運行時間。列車的運行時間應與運行圖中定義的列車運行時間一致，以此時間作為列車正常運營的依據。

當列車停站時，A TS 自動判斷列車的早晚點狀態，通過計算給出合理的發車時間和到下一站的區間運行等級（或運行時間），通過每個站臺的列車發車計時器傳達給列車司機停站時間，并把區間運行等級發送給ATO。

A TS 子系統使用運行圖中的停站時間決定計劃列車的發車時刻。當列車到達站臺軌道時，就開始計算其停站時間根據車的提前或延遲的具體情況，此停站時間可延長或縮短。若列車有延遲，A TS 通過減少停站時間來彌補延遲時間；若列車提前了，則停站時間延長一段時間。

ATS 子系統根據運行圖中設定的站間運行時間決定列車到達下一站的時刻。根據列車的提前或延遲具體情況，這個站的發車時間和下一個站的到達時間就計算出來，在列車停在站臺期間將相應的站間運行等級控制命令發送至A TO 系統，從而控制列車的區間運行速度。

列車發車時，A TS 通過改變站間運行等級來減小或增加站間運行時間。如果不能通過一次調整達到目標，可以在下一站重新再次調整。如圖1 所示，06102（010）車在出現晚點后，通過多個站的區間連續調整來達到與運行計劃一致的目標。

圖1 運營等級調整示意圖Fig.1 Schematic diagram of operation level adjustment

3 ATO運行調整實現

A TO 子系統接收來自ATS 系統的運行時分調整指令，即運行等級指令。ATO 根據接收到的運行等級指令，結合A TP 的限速曲線信息、目標距離及目標速度信息，實時計算控車命令速度曲線。ATO 子系統根據A TS 調整運行等級指令控制列車調整速度，以滿足運行時分要求。

ATO 子系統根據運行線路軌道的固定限速和常用的參考制動減速度，計算出每一個限速區間的列車允許運行的最大速度。控車過程中，ATO 結合允許速度、列車的當前速度、參考的列車常用加速度和減速度、運行速度等級計算列車到達下一個目標站臺入口的最快運行曲線。

考慮到控車的舒適性及平穩性，不同等級下通過調整列車達到的最高運行速度來實現運行時間的調整，車輛在啟動與停車階段控車策略保持不變，這樣的控制調整使得A TO 控制下的列車速度更加平均，乘客感覺更加平緩和舒適。

如圖2 所示，ATO 子系統在100%運行等級下的控車曲線與90%運行等級下的控車曲線，A TO主要通過改變巡航階段上最高速度（湖藍色曲線為ATO 的目標控車曲線）的控制策略來實現不同運行等級下的控車調整。

在控車過程中，A TO 會實時調整運行速度曲線，調整因車輛性能、控車延時等造成的運行時分誤差，使列車按要求的區間運行時間運行。

4 各等級運行時間計算

通過調整頂棚巡航速度來實現的運行等級調整，則會導致區間距離較短時，車輛多數時間處于加減速過程中，不同運行等級下時間趨于一致。在大長區間運行時會出現明顯的時間偏差，不同運行等級下兩者運營時間差值接近運行等級設定值，區間越長與設定值越貼近。區間越短時，調整運行等級的作用越不明顯。

據此特點，根據各站間100%等級下的運行時間可以推算出不同等級下的運行時間如下。

其中，TLi是運行等級為Li 時的區間運行時間。

圖2 運行曲線調整示意圖Fig.2 Schematic diagram of operation curve adjustment

T 是100%運行等級下的區間運行時間。

tmin是100%運行等級下區間無惰行過程的最長區間運行時間。

tmax是各等級運行時間與100%運行等級比接近理論值的最小時間。

Li 是運行等級i 對應的百分比效率。

在100%等級下，當區間運行時間小于tmin時，各等級下運行時間相同，在100%等級下，當區間運行時間大于tmax時，各等級下運行時間等于。

運用此公式驗證長春北湖測試數據如表1 所示。

考慮到列車反映延時誤差，區間坡度弧度等影響因素，理論推算結果與實際跑圖得出的列車區間運行時間差值在可以接受范圍內。

運用此公式為指導推算出的L2 運行等級下區間運行時分表，跑出的實際運行如圖3 所示。

圖3 L2運行等級下的實際運行圖Fig.3 Actual operation diagram under operation level 2

表1 兩種運行等級下的運行時間統計Tab.1 Run time statistics under two operational levels

從運行區線可以看出站間運行基本符合列車的實際特性，滿足運營對相應等級下行車組織的時間要求。

5 總結

本文闡述了地鐵列車運營調整的實現方式，并提出不同運營等級下區間運行時間的運算公式。通過現場的跑圖測試運行時刻基本滿足要求。