目前，我國高鐵里程占世界2/3以上，動車組運行速度從200km/h提高到350km/h。然而，客流高峰期仍然會出現(xiàn)供給不足的情況，乘客對高鐵旅行速度需求也仍在提高，故而需要研制400km/h高速鐵路。但時速400km/h高速鐵路列車仍處于試驗階段，無法進(jìn)行實物試驗分析，需結(jié)合列車仿真分析進(jìn)行高鐵線路與信號機布局等設(shè)計。
當(dāng)前，國內(nèi)外主流的列車運行仿真軟件有RailSys、北京交通大學(xué)開發(fā)的列車運行仿真軟件GTMSS、中國鐵道科學(xué)研究院研發(fā)的牽引計算軟件等。然而，目前仿真軟件均集中于對既有高速鐵路列車運行過程進(jìn)行仿真，存在參數(shù)固化如最高列車運行速度不超過350km/h、列車運行控制方案不合理、通過能力反向檢算功能不完善等不足。這導(dǎo)致在研究更高速度制式時，仿真分析結(jié)果會與列車實際運行結(jié)果存在偏差。因此，在漢斯出版社《交通技術(shù)》期刊中，有學(xué)者在既有高速鐵路列車運行仿真軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合時速400km高速鐵路列車特征及線路設(shè)計對列車運行仿真的要求，設(shè)計出時速400km高鐵線路能力檢算仿真系統(tǒng)。
時速400km高鐵線路能力檢算仿真系統(tǒng)主要目的是通過輸入列車和線路等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)400km/h速度等級層面的列車仿真運行計算，檢算線路通過能力并得到能耗與時分等技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。具體來說，系統(tǒng)功能需求主要包括運行仿真與通過能力檢算兩方面。1)400km/h速度等級單列車運行仿真及運行指標(biāo)計算。2)400km/h速度等級高速鐵路線路通過能力檢算。
系統(tǒng)的主要功能為通過輸入待仿真的線路和列車數(shù)據(jù)，設(shè)置起終點站、停站模式和檢算功能參數(shù)，得到列車運行仿真曲線圖及相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和通過能力檢算結(jié)果。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊包括線路數(shù)據(jù)和列車數(shù)據(jù)，主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、增加、刪除、查找、修改功能，為后續(xù)的系統(tǒng)仿真提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。此外，基于既有仿真軟件中將最高運營速度固定至350km/h，不利于進(jìn)行更高速度等級制式鐵路研究，系統(tǒng)中將最高運營速度開放，供用戶自行修改。
線路數(shù)據(jù)包括坡道數(shù)據(jù)、里程數(shù)據(jù)、曲線數(shù)據(jù)、信號機/分界標(biāo)數(shù)據(jù)和接觸網(wǎng)支柱等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對線路數(shù)據(jù)的編輯方式有圖形化和表格式兩種。圖形化編輯是在線路數(shù)據(jù)管理的界面直接點擊圖形更改數(shù)據(jù)編輯，可以快速準(zhǔn)確地進(jìn)行小規(guī)模編輯；表格式編輯是從線路數(shù)據(jù)表格輸入界面進(jìn)行編輯，可以進(jìn)行快速地大規(guī)模編輯。圖形化的線路數(shù)據(jù)與表格中的線路數(shù)據(jù)的修改是同步進(jìn)行的，只要修改一種類型，另外一種類型的數(shù)據(jù)會自動修改。
列車數(shù)據(jù)包括列車定義、動車組數(shù)據(jù)以及車輛數(shù)據(jù)。其中，列車定義包括列車名稱及類型、制動力使用系數(shù)等基本數(shù)據(jù)。此外，還需要定義列車的編組信息，包括動車組數(shù)據(jù)、牽引力使用系數(shù)以及車輛數(shù)據(jù)。動車組數(shù)據(jù)包括最高運營速度、起動牽引力及阻力、閘瓦類型、和特性曲線及電流曲線等。車輛數(shù)據(jù)包括車輛的自重、最高運營速度和阻力公式等。列車數(shù)據(jù)管理功能可實現(xiàn)列車數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、保存及繪圖等功能，列車數(shù)據(jù)管理功能可編輯的基本信息數(shù)據(jù)包含列車長度、定員、最高運營速度等。每種列車保存為一個獨立的文件，使用時調(diào)用，編輯后保存，便于多用戶共同管理。
本文設(shè)計開發(fā)了一套時速400km高鐵線路能力檢算仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以進(jìn)行列車運行仿真，輸出能耗與時分等指標(biāo)并檢算通過能力。基于既有高鐵線路，通過對比分析400km/h動車組與350km/h動車組在同一線路上的運行仿真指標(biāo)與通過能力檢算結(jié)果可知動車組由350km/h提速至400km/h，區(qū)間雙向運行時分壓縮6%，雙向運行能耗增長3.5%；區(qū)間追蹤間隔和車站通過間隔分別增長13.3%與3.3%，車站出發(fā)間隔和到達(dá)間隔分別下降約2.7%與3.3%。
文章鏈接：https://doi.org/10.12677/OJTT.2021.102011
