城市轨道交通综合实验报告

1、城市轨道交通综合实验报告学 院：交通运输学院班 级：运输 1104姓 名：于 露 学 号：11253019指导老师：刘海东、王保山、陈绍宽、柏 赟、杜 鹏、丁 勇城市轨道交通综合实验报告1实验一 列车运行计算基础数据输入4一、实验目的4二、实验内容4三、实验步骤4四、实验结果及分析11实验二 线路条件对列车运行的影响14一、实验目的14二、实验内容14三、实验步骤14四、实验结果及分析20实验三 城市轨道交通车站设计26实验四 机车牵引特性分析与机车选型27一、实验目的27二、实验背景27三、实验内容27四、实验结果28实验五 路网拓扑结构及其数据管理实验布置36一、实验目的36二、实验内容3

2、61、微观路网管理362、中观路网管理36三、实验步骤371、建立路网拓扑图372、车站数据输入37四、实验结果38实验六 列车运行计划编制41一、实验目的41二、实验内容41三、实验步骤421、基础数据准备422、列车开行方案的制定46四、编制列车开行方案实验思考48实验七 城市轨道交通乘务计划编制实验50一、实验目的50二、实验内容50三、实验结果50四、实验感想51实验八 列车制动过程分析52一、实验目的52二、实验内容52三、实验结果54实验九 列车运行驾驶模拟实验70一、实验目的70二、实验内容70三、实验结果71城市轨道交通综合实验属于计算机模拟实验，是城市轨道交通专业方向本科学生

3、的重要实践教学课程，用于培养学生在轨道交通系统设计中的动手能力，帮助学生分析轨道交通各项参数变化对系统运营的具体影响，其目的是培养学生将理论知识应用到实际中的能力。为今后从事城市轨道交通相关的研究与实践工作打下坚实基础。本实验包括列车运行计算基础数据输入实验、线路条件对列车运行的影响实验、城市轨道交通车站设计实验、机车牵引特性分析与机车选型实验、路网拓扑结构及其数据管理实验、列车运行计划编制实验、乘务周转计划编制实验、列车制动过程分析实验及列车运行驾驶模拟实验。通过实验设计的研究专题和实际调研过程，训练综合分析和解决实际问题的技巧和能力。通过列车运行计算相关实验，模拟列车运行的实际情况，完成列

4、车牵引计算过程中的各项模拟工作；通过基础数据管理实验，可以较为系统地了解轨道交通系统规划、设计和运营等环节所涉及的基础数据的内容、数据之间的关系以及在管理信息系统中对数据的组织和管理；通过列车运行计划编制实验，可以全面了解列车运行图编制的相关原理与基本方法，深入理解列车运行图的组成与要素，培养实践动手能力；通过换乘站流线设计实验，能够掌握与运用换乘站流线分析技术、换乘站流线设计效果的评价分析方法，学会换乘流线分布密度、换乘客流强度、换乘区域服务水平和方便系数等指标的计算方法；通过列车运行驾驶模拟实验，熟悉机车(动车组)操纵与列车运行过程的各项工作，加强对轨道交通运营管理工作内容与流程的理解，锻

5、炼动手实践能力，以便为今后从事相关的设计及管理工作打下基础。实验一 列车运行计算基础数据输入一、实验目的通过本实验，使学生了解在列车运行计算过程中所需的基本线路数据的内容，了解各数据项的组成部分，掌握线路数据的计算机输入过程，并对已输入数据进行完备性检验等。同时通过本实验，学生可以全面了解在列车运行计算过程所需要的机车车辆的基础参数，学习机车特性曲线等较复杂数据的组织方法并进行实践。二、实验内容本实验包括列车运行计算线路数据输入和机车车辆数据管理。列车运行计算过程需要的线路数据包括区段属性、限速数据、车站数据、坡道数据、曲线数据、桥梁数据、隧道数据、信号机数据等。机车和车辆数据是进行列车运行计

6、算的数据基础，在进行牵引计算、制动计算以及确定列车运动状态时，需要机车和车辆的基本信息以及机车在不同手柄位的牵引特性曲线、制动特性曲线、有功电流曲线、能耗曲线等。三、实验步骤（1） 线路数据整个区段列车运行限速80km/h。线路文件输入完毕后，保存在默认目录内，文件名为“个人学号+姓名.lne”。在“区段属性”对话框中，“学号+姓名”输入学号和姓名，并输入线路限速80km/h。如下图1所示。图1-1在“里程变换”对话框中输入起点里程 267.7km，里程增减选择“递增”。如图1-2所示。 图1-2在“基础数据”“线路数据”中录入模拟线路，断面数据包括坡道、曲线、桥梁、隧道、信号机、车站等位置。

7、输入坡道数据，点击“坡道”区域，弹出坡道对话框，输入起点、长度、坡度和里程增减数据。输入曲线数据，点击“曲线”区域，弹出曲线对话框，输入起点、长度、半径和缓和曲线长数据。输入车站数据，打开“车站”对话框，进行输入，需要输入车站的“车站名称”和“中心点位置”，其它默认。保存生成的数据，点击“保存文件”菜单，将生成的文件进行保存。保存的工作最好经常进行，以免出现意外情况导致文件丢失。得到下图1-3所示的线路。图1-3图3 （2）机车数据机车名称为：机车名-学号后六位，机车名称分别为：DF4h-253019；及SS1-253019。参考给定的表格数据，输入DF4(货)内燃机车的相关数据资料（图1-4

8、）、牵引特性曲线（图1-5）、燃油消耗量曲线（图1-6）。 图1-4 图1-5 图1-6参考给定的表格数据，输入SS1型电力机车的相关数据资料（图1-7）、输入的牵引特性曲线（图1-8）、机车有功电流曲线（图1-9）及电阻制动特性曲线（图1-10）。 图1-7 图1-8 图1-9 图1-10（3）列车数据列车定义就是确定各列车的编组及牵引机车，它是实现本系统模拟功能的重要因素。系统为用户提供了任意编组不同类型列车的功能，用户可根据需要构造不同编组的列车，并在指定线路上尝试运行效果。在定义列车过程中，用户可在现有的动车组库中挑选动车组，也可自定义相关的动车组。在动车组数据输入完毕之后，才能定义列

9、车。1）学号后六位-A，DF4(货)型内燃机车牵引，牵引重量3300t，列车全长700m，换算制动率为0.32，列车管定压500kPa，制动距离800m，默认手柄位16。列车编组：滚动轴承重货车50辆。如图1-11所示。 图1-112）列车名称：学号后六位-B，DF4(货)型内燃机车牵引，牵引重量2000t，列车全长420m，换算制动率为0.32，列车管定压500kPa，制动距离800m，默认手柄位16。列车编组：滚动轴承重货车30辆。如图12所示。 图1-123）列车名称：学号后六位-C，SS1型电力机车牵引。默认手柄位333。其余信息同列车(1)。如图13所示。 图1-13（4）模拟计算1

10、）分别对列车A、B、C在模拟区段进行运行（A站出发、B站停车120s、C站停车），并将结果数据汇总在报告中。选择菜单“系统输出”“数据存取” “存储信息文本文件”或“系统输出”“数据存取” “存储记录文本文件” 或“系统输出”“数据存取” “存储牵引计算结果文本文件”，则可按不同的要求存成文本文件。在默认目录保存文件在默认目录保存以下文件：运行文本文件（文件名为列车名称-1.txt）；时分文本文文件（文件名为列车名称-2.txt）；结果文本文文件（文件名为列车名称-3.txt）。这里只截取列车A的操作截图（图1-14），其他两列车操作类似。 图1-142） 分别对列车A、B、C在模拟区段进行运

11、行（A站出发、B站通过、C站停车），并将结果数据汇总在报告中。文件不用保存。这里只截取列车A的操作截图（图1-15），其他两列车操作类似。 图1-153） 对(1)、(2)运行结果数据进行比较。四、实验结果及分析 图1-16 图1-17 图1-18列车A、B、C在模拟区段进行运行（A站出发、B站停车120s、C站停车），列车A、B、C的运行速度时分图曲线如图1-16、1-17、1-18所示。（1）列车A在A-B区间走行时间为19.1min ,平均速度55.9km/h,最高速度79.3km/h, 能耗128.19kw*h,在B-C区间走行时间为17.4 min，平均速度45.6km/h,最高速度

12、59.0km/h, 能耗125.68kw*h,详见运行结果文本253019-A-3。 列车A在A-C区段内区间距离为31.050km, 走行时间为36.6min ,平均速度51.0km/h,最高速度79.3km/h, 能耗253.87kw*h,牵引率为85.92%。（2）列车B在A-B区间走行时间为17.1min ,平均速度62.6km/h,最高速度79.8km/h, 能耗97.04kw*h,在B-C区间走行时间为14.3 min，平均速度55.5km/h,最高速度73.8km/h, 能耗99.18kw*h,详见运行结果文本253019-B-3。列车B在A-C区段内区间距离为31.050km,

13、 走行时间为31.4min ,平均速度59.3km/h,最高速度79.8km/h, 能耗196.22kw*h,牵引率为82.52%。（3）列车C在A-B区间走行时间为17.4min ,平均速度61.2km/h,最高速度79.5km/h, 能耗815.39kw*h,在B-C区间走行时间为14.2min，平均速度56.1km/h,最高速度74.9km/h, 能耗779。75kw*h,详见运行结果文本253019-C-3。列车C在A-C区段内区间距离为31.050km, 走行时间为36.6min ,平均速度58.9km/h,最高速度79.5km/h, 能耗1595.15kw*h,牵引率为79.57%

14、。（4）当列车在B站通过不停车时，列车A、B、C的列车运行速度时分曲线如下图1-19、1-20、1-21所示。 图 1-19 图1-20 图1-21由于列车在B站通过不停车，同列车在B站停车120s 相比，列车在经过B 站时无需减速，速度可保持比较大的状态。这样无疑提高了列车的平均速度，减少了走行时间。列车A的全程走行时间为31.0 min , 列车B的全程走行时间为27.2 min , 列车C的全程走行时间为27.7min。这样的运行模式无疑带来了能耗的减少，列车A能耗统计为224.76kw*h, 列车B能耗统计为166.30kw*h, 列车C能耗统计为1371.40kw*h。这与之前的能耗

15、相比，均有不同程度的减小。实验二 线路条件对列车运行的影响一、 实验目的“列车运行计算模拟实验” 属于计算机模拟实验，是交通运输专业方向本科学生的重要实践教学课程，用于培养学生在轨道交通系统设计中的动手能力，帮助学生分析轨道交通各项参数变化对系统运营的具体影响。二、 实验内容（1）坡道影响实验；（2）曲线影响实验；（3）节能坡设计实验；（4）线路纵断面设计。三、 实验步骤1、建立模拟区段：建立包含2个车站的模拟区段，并存盘。线路全长30km,限速80km/h（如图2-1所示）。起点里程为0，里程递增（如图2-2 所示），车站A 中点设在5km 处，车站B 中点设在30km 处，故两车站间距离为

16、25km 。 图2-1 图2-2图2-3为了在后面的实验中能够准确判断坡道、曲线的影响，模拟区段中不含坡道和曲线。最后将该线路存为“实验2原线路.lne”文件于默认目录中。 图 2-42、从实验一选择列车B进行模拟计算，记录运行结果。列车B：253019-B，DF4(货)型内燃机车牵引，牵引重量2000t，列车全长420m，换算制动率为0.32，列车管定压500kPa，制动距离800m，默认手柄位16。列车编组：滚动轴承重货车30辆。如图2-5所示。 图2-5对列B在模拟区段进行运行。这里截取在原线路上的操作步骤，其他线路上的操作类似，故不一一列举。 图2-6在默认目录保存文件在默认目录保存以

17、下文件：运行文本文件（文件名为shiyan2-1.txt）；时分文本文文件（文件名为shiyan2-2.txt）；结果文本文文件（文件名为shiyan2-3.txt）。3、坡道影响实验：读入模拟区段数据，在不改变区段长度的前提下修改线路的坡度，修改后的线路数据另行存盘，选用相同的列车进行模拟计算，记录运行结果并作分析。在原有线路的基础上，建立一个坡度为10%，长度为10000m的上坡，另存为文件“上坡.lne”（如图2-7所示）。 图2-7在原有线路的基础上，建立一个坡度为-5%，长度为10000m的下坡，另存为文件“下坡.lne”（如图2-8所示）。 图2-8选用相同的列车B进行模拟计算，记

18、录运行结果并作分析。4、曲线影响实验：与坡道影响实验相同，在原有线路基础上，不改变区段长度，修改线路的半径，加入半径为4800m,长度为600m的曲线，并另存为“曲线.lne”文件（如图2-9所示）。进行模拟计算，记录运行结果并作分析。 图2-95、节能坡设计实验：读入模拟区段数据，在不改变区段长度的前提下修改线路的坡度，设计“节能”坡道组合。保存区段数据，进行模拟计算，记录运行结果并作分析。基于控制变量法的思想，共设计了4组“节能”坡道组合，进行模拟计算，并对运行结果进行对比分析，选择最优的“节能坡”组合方案。 图2-10（1） 先下坡，后上坡。列车从A站出发，走行5km 之后，下坡度为-8

19、%，长度为10000m的坡，再走行5km，最后经历一个坡度为5%，长度为5000m的上坡进入B站（如图2-11所示）。线路另存为“节能坡.lne”文件。 图2-11（2） 先上坡，后下坡。列车从A站出发，走行5km 之后，经历一个坡度为5%，长度为5000m的上坡，再走行5km，最后下坡度为-8%，长度为10000m的坡进入B站（如图2-12所示）。线路另存为“节能坡2.lne”文件。 图2-12（3） 先下坡，后上坡。列车从A站出发，走行5km 之后，下坡度为-8%，长度为5000m的坡，再走行10km，最后经历一个坡度为5%，长度为5000m的上坡进入B站（如图2-13所示）。线路另存为“

20、节能坡3.lne”文件。 图2-13（4） 先下坡，后上坡。列车从A站出发，走行5km 之后，下坡度为-5%，长度为5000m的坡，再走行10km，最后经历一个坡度为5%，长度为5000m的上坡进入B站（如图2-14所示）。线路另存为“节能坡4.lne”文件。 图2-146、线路纵断面设计：读入模拟区段数据，在保证区段长度不变的前提下，根据设定的两站“高程差”，设计线路断面，进行模拟计算，记录运行结果并作分析。在保证“高程差”和区段长度不变的前提下，对比分析不同断面结构对运行的影响。假定A-B站之间“高程差”为50m,共设想5种区段纵断面坡度组合形式。分别另存为文件“区段1.lne”、“区段2

21、.lne”、“区段3.lne”、“区段4.lne”和“区段5.lne”。图2-15（1）坡度坡长坡道两端高程差0100000510000500100000区段两端高程差:50（2）坡度坡长坡道两端高程差010000010500050050000-55000-2502500010250025区段两端高程差:50（3）坡度坡长坡道两端高程差010000010750075050000-55000-25025000区段两端高程差:50（4）坡度坡长坡道两端高程差010000054000200500005500025050000510005区段两端高程差:50（5）坡度坡长坡道两端高程差05000022

22、500025区段两端高程差:50四、 实验结果及分析1、 原线路运行结果（详见shiyan2-1.txt, shiyan2-2.txt, shiyan2-3.txt）列车B在A-B区段内运行时间为22.7 min,平均速度为66.2km/h，最高速度79.5km/h，能耗为134.35kw*h,牵引率为89.34%。 图2-162、坡道影响实验结果（详见运行文本）（1）上坡影响结果 图 2-17列车B在A-B区段内运行时间为37.5 min,平均速度为40.0km/h，最高速度77.2km/h，能耗为289.15kw*h,牵引率为93.40%。（2）下坡影响结果 图2-18列车B在A-B区段内

23、运行时间为22.7 min,平均速度为66.0km/h，最高速度79.9km/h，能耗为106.01kw*h,牵引率为67.80%。从上述两个坡度的对比情况可以看出，下坡较上坡相比，能够在一定程度上节能，节省运行时间，降低牵引率，并提高列车运行的平均速度及最高速度。在下坡坡度较大的坡段，列车由于需要制动还会造成能耗的损失，这都影响了列车的限速，从而影响了列车的区间运行速度。因而，在一定坡度下，下坡有助于列车能耗的节省。3、曲线影响实验结果列车B在A-B区段内运行时间为22.7 min,平均速度为66.2km/h，最高速度79.5km/h，能耗为134.46kw*h,牵引率为89.35%。图2-

24、19从上述结果可以看出，该曲线对列车运行的影响甚微。根据以往的经验可知，列车运行的限速受坡道及曲线的影响，下坡的坡度越大，曲线的半径越小，列车的限速越低。而且，在给定的线路中，有某些坡段的下坡坡度较大，或者曲线的半径较小因此可以通过调整坡道坡度的大小和曲线半径的大小来增大线路的限速，同时避免列车制动，提高运行的舒适度和减小能耗的损失。因此，在实际线路设计过程中，在能力允许的条件下，可以通过增加曲线半径降低曲线对列车运行的影响。4、节能坡设计实验结果（1）节能坡1列车B在A-B区段内运行时间为23.7 min,平均速度为63.4km/h，最高速度79.9km/h，能耗为117.38kw*h,牵引

25、率为67.65%。图2-20（2）节能坡2列车B在A-B区段内运行时间为25.6 min,平均速度为58.6km/h，最高速度79.9km/h，能耗为146.99kw*h,牵引率为71.99%。图2-21（3）节能坡3列车B在A-B区段内运行时间为23.4 min,平均速度为64.0km/h，最高速度79.8km/h，能耗为130.14kw*h,牵引率为77.14%。图2-22（4）节能坡4列车B在A-B区段内运行时间为23.3 min,平均速度为64.4km/h，最高速度79.8km/h，能耗为128.62kw*h,牵引率为79.79%。图2-23 其中，节能坡1能耗最少，节能坡2没有起到节

26、能的作用。节能坡3和4的节能作用较差。从上述4种情况对比可知，节能坡设置为“V”字型即先下坡再上坡的坡道布置形式，更有助于节能。节能坡1与节能坡2对比可知，在上下坡的不变的条件下，上下坡布置位置的不同影响列车运行能耗，节能坡设置为“V”字型更有利于节能。节能坡1与节能坡3对比可知，当上下坡布置位置和坡度不变的情况下，下坡的长度较长更有助于节能。节能坡3与节能坡4对比可知，当上下坡布置位置和长度不变的情况下，下坡的坡度较缓更有助于节能。5、线路纵断面设计结果（1）坡度坡长坡道两端高程差0100000510000500100000区段两端高程差:50图2-24列车B在A-B区段内运行时间为27.9

27、min,平均速度为53.7km/h，最高速度78.5km/h，能耗为209.18kw*h,牵引率为90.94%。（2）坡度坡长坡道两端高程差010000010500050050000-55000-2502500010250025区段两端高程差:50图2-25列车B在A-B区段内运行时间为29.6 min,平均速度为50.6km/h，最高速度79.8km/h，能耗为198.67 kw*h,牵引率为84.08%。（3）坡度坡长坡道两端高程差010000010750075050000-55000-25025000区段两端高程差:50 图2-26列车B在A-B区段内运行时间为33.2 min,平均速度

28、为45.1 km/h，最高速度79.7km/h，能耗为230.86kw*h,牵引率为84.53%。（4）坡度坡长坡道两端高程差010000054000200500005500025050000510005区段两端高程差:50图2-27列车B在A-B区段内运行时间为26.6 min,平均速度为56.5 km/h，最高速度73.9km/h，能耗为196.61kw*h,牵引率为90.39%。（5）坡度坡长坡道两端高程差05000022500025区段两端高程差:50 图2-28列车B在A-B区段内运行时间为26.2min,平均速度为57.2 km/h，最高速度 67.8km/h，能耗为194.90k

29、w*h,牵引率为91.56%。（区段A-B之间高程差固定，但是区段内的纵断面设计情况各不相同，情况多种多样。以上讨论的5种情况，只是其中一小部分。）从上述5种情况中，我们可以清楚的看出，第五种情况下的列车运行时间最短，能耗最少，第四种情况次之。对比第一种情况，可以看出，缓坡增加高程的方法更能减少能耗。同第三种情况相比，第二种情况下消耗的能耗也较小，说明在高程差一定的条件下，一定的上下坡组合设置，也能起到节能的作用。考虑到实际施工过程中的技术难度，我建议采取第四种或第五种情况。综上所述，区段纵断面设计实验的结果显示，当区段内高程差相同的条件下，缓慢的提高高程的方法更适合节能的需要。实验三 城市轨

30、道交通车站设计详见小组报告。实验四 机车牵引特性分析与机车选型一、 实验目的了解不同轨道交通制式的机车牵引特性区别，掌握给定线路条件、列车编组和计划运行时分下的机车选型方法。二、 实验背景1、机车选型的意义：（1）保证运输计划的可实施性；（2）选择最为经济合理的机车，有助于降低运输成本。2、机车选型的原则：（1）必须满足的约束：运行时分、限制坡道行驶等；（2）优化目标：综合考虑运行时分与经济成本(能耗)。三、实验内容1、随机选择任一内燃或任一电力机车，对比其与城轨列车的牵引特性差别。2、从给定的机车集合任意选择3个内燃机车(DF系列、adf系列、and5)进行分析。 （1）列车定义： 列车重量

31、：3000+学号后两位(吨)。（2）车辆类型：滚动轴承重车48辆。（3）停站方案：中间站站停时分2分钟。（4）列车长度：700米；（5）计划运行时分：电力40/分钟；内燃45分钟。（缓冲时间设为5分钟）（6）其他参数：取默认值。操作流程可以描述为：四、实验结果1、SS1型电力机车与城轨列车牵引特性的差别。 SS1型电力机车牵引特性曲线下图4-1所示。图4-1城轨列车牵引特性曲线下图4-2所示。图4-2经过对比可以看出，城轨列车和SS1型电力机车存在以下区别。1） 最大运行速度。SS1型电力机车最大运行速度为90km/h,而城轨列车最大运行速度为80 km/h。SS1型电力机车最大运行速度略大。

32、2） 最大加速和减速能力。SS1型电力机车为有级牵引和有级制动，城轨列车为无极牵引和无极制动。因而城轨列车加速和减速能力好于SS1型电力机车。3） 牵引功率。就给定的图来看，城轨列车的牵引功率比SS1型电力机车略大。4） 爬坡能力。SS1型电力机车好于城轨列车。5） 运行基本阻力差别。6） 再生制动特性差别。2、根据实验要求我选择了DF4h机车、and5机车和adf11机车组成列车，并在模拟区段内进行试运行。得到相应的速度-距离、时分-距离、手柄位-距离图形文件。图4-3 DF4h列车速度-距离曲线图4-4 DF4h列车时分-距离曲线图4-5 DF4h列车手柄位-距离曲线图4-6 and5列车

33、速度-距离曲线图4-7 and5列车时分-距离曲线图4-8 and5列车手柄位-距离曲线图4-9 adf11列车速度-距离曲线图4-10 adf11列车时分-距离曲线图4-11 adf11列车手柄位-距离曲线3、统计文件（1）列车运行计算结果以及区段统计文本文件机车类型：DF4h运行时分（h:m:s)运行距离（m)运行速度(km/h)工况/手柄位加速度（m/s2)限速(km/h)运行能耗（kg/kwh)34.63105053.816-0.4180238.83运行区间运行时分（h:m:s)区间距离（km)最大加速度（m/s2)最大减速度（m/s2)运行能耗（kg/kwh)停车误差（m)A-B18

34、.417.80.1-0.32119.240.2B-C16.213.250.1-0.31119.590.2机车类型：and5运行时分（h:m:s)运行距离（m)运行速度(km/h)工况/手柄位加速度（m/s2)限速(km/h)运行能耗（kg/kwh)32.93105056.68-0.3480239.19运行区间运行时分（h:m:s)区间距离（km)最大加速度（m/s2)最大减速度（m/s2)运行能耗（kg/kwh)停车误差（m)A-B17.717.80.11-0.32120.520.1B-C15.213.250.1-0.33118.670.1机车类型：adf11运行时分（h:m:s)运行距离（m

35、)运行速度(km/h)工况/手柄位加速度（m/s2)限速(km/h)运行能耗（kg/kwh)32.83105056.716-0.4680279.84运行区间运行时分（h:m:s)区间距离（km)最大加速度（m/s2)最大减速度（m/s2)运行能耗（kg/kwh)停车误差（m)A-B18.117.80.07-0.35135.820.3B-C14.813.250.06-0.35144.020.3(2) 列车运行计算指标统计表区段机型牵引重量（km)区间距离（km)运行时分(min)平均速度（km/h)最高速度（km/h)最低速度（km/h)最大加速度（m/s2)最大减速度（m/s2)能耗（kg/k

36、wh)A-CDF4h301931.0534.653.879.500.1-0.32238.83A-Cand5301931.0532.956.679.800.11-0.33239.19A-Cadf11301931.0532.856.779.900.07-0.35279.84实验五 路网拓扑结构及其数据管理实验布置一、实验目的掌握数据管理软件的各项功能的使用，包括路网拓扑结构的生成、车站股道、道岔、信号机、轨道绝缘节等的生成、线路坡道、曲线等数据的输入等。二、实验内容1、微观路网管理微观路网描述宏观路网中的车站和区间的构造。把车站和区间看成相同的宏观路网实体，并利用微观层进行统一描述。一个车站或区间

37、被描述成由线段和道岔衔接组成的平面对象，其中道岔也是由线段组成的，每一个线段又有两个端点确定，且具有方向性，因此一个宏观路网实体(车站或区间)可以看成是由若干节点和线组成的有向图。对任意线有两个端点，具有方向性，其方向是从起始节点到终到节点。线是具有固定属性的一段实际线路，这样的线路其坡度、半径是固定不变的。一段实际线路如果坡度或半径变化，需要在变化点断开，分成两部分。节点是边的端点，同时又衔接不同的边，一个节点可以同时连接两条线段。节点同时也是设备和设施附着点，如绝缘节、信号机都布设在节点上。区间和车站的边界也位于节点上。单开道岔和双开道岔有三条边，同在岔心交汇，需要在岔心设两个节点，其中一

38、个节点衔接岔尖和直向边，另一个节点仅作为侧向边的端点，这两个节点在逻辑上可以作为一个特殊节点，且作为道岔三条边的始点。交叉渡线有四条边，它不是道岔，但可以表示成特殊道岔对象。道岔可以表示成点和线段相连接的简单图元。其他形式的道岔组可以拆分成若干单开道岔和交叉渡线。通过微观路网，将实体的微观结构描述出来，并在点上附着设备信息同时在线上附着坡道、弯道、桥隧以及电分相等信息。2、中观路网管理通过微观层将对每一个实体的细微结构进行了描述，为了应用系统方便地访问数据，对微观数据进行综合分类，生成中观路网数据。(1) 微观路网衔接在宏观层定义的车站和区间，通过微观路网，将它们的工务和电务的各种数据进行了精

39、确表示，在中观层，通过衔接关系将车站的边界点和与之相衔接的区间的边界点连接起来，形成对整个宏观路网的微观表达。图 5-1(2) 联锁进路联锁进路是在微观层列车经由所占用的一段线路，分为接车进路、发车进路和通过进路。接车进路是列车从车站边界到接车信号机之间的一段线路；发车进路是列车从车站发车信号机到车站边界的一段线路；通过进路是列车从车站的一端边界到另一端边界之间的一段线路，一般由一组首位相连的接车进路和发车进路组成。区间内由于闭塞的需要，一般设置若干闭塞分区(移动闭塞除外)，在牵引计算和仿真系统中，一般要定义通过进路，是从区间一端边界到区间另一端边界的一段线路。(3) 轨道电路轨道电路是车站连

40、锁和区间闭塞过程中在微观层利用电气设备实现运行控制的一部分线路。轨道电路的边界是边界点或附有绝缘节的节点，或只连接一条边的节点。轨道电路用于牵引计算和运营仿真中的追踪控制及冲突控制。三、实验步骤1、建立路网拓扑图在拓扑图中添加车站“甲”、“乙”并用线段连接甲、乙站生成区间。路网拓扑示意图如图5-2所示。图5-2 路网拓扑示意图2、车站数据输入（1）根据图纸绘图并输入数据按图5-3生成“甲”站示意图。（站线长度及平纵段面等数据可自行添加，不做要求）图5-3 车站平面图（2）利用AutoCAD文件导入车站平面数据读入AutoCAD车站文件（文件.车站线路设计文件acad.dxf），编辑后保存到“乙

41、”站。要求：删除多余的线段（红色标识），添加车站股道号及道岔号，并添加车站各信号机，可参考图5-3的位置。3、区间数据输入输入区间线路数据，生成区间平面图，如图5-4所示。图5-4 区间平面图4、路网图生成根据车站和区间平面图，组成路网平面图，如图5-5所示。图5-5 路网平面图四、实验结果1、建立路网拓扑图（如图5-6所示）图5-62、绘制甲站示意图（如图5-7所示）图5-73、利用AutoCAD文件导入车站平面数据（如图5-8所示）图5-84、区间数据输入（如图5-9所示）图5-95、生成路网图（如图5-10所示）图5-10实验6列车运行计划编制一、实验目的列车运行计划规定了线路、站场、机

42、车、车辆等设备的运用方案，以及与行车相关部门的工作任务。它将整个路网运输生产过程连成一个整体，要求各部门严格按照一定程序有条不紊的工作，从而实现列车安全、正点和高效运行。运行图质量直接影响轨道交通系统的经济效益和社会效益。本实验通过编制列车运行计划，使我们全面了解列车运行图编制的相关原理与基本方法，深入理解列车运行图的组成与要素，培养实践动手能力，促进我们对列车运输组织相关知识的认知。本实验采用“列车运行图编制模拟软件”作为实验平台。本实验主要包括基础数据准备、列车运行图编制、运行图编制质量检查以及相关指标统计表与列车时刻表的生成。二、实验内容本实验主要包括基础数据准备、列车运行图编制、运行图

43、编制质量检查以及相关指标统计表与列车时刻表的生成。实验的具体步骤如图6-1所示。 图6-1 列车运行图编制步骤三、实验步骤1、基础数据准备（1）路网数据打开路网数据文件，得到如图6-2所示的路网图。图6-2（2）机（动）车数据为了编制具有快车和慢车不同组合的运行图，将CQ6和CRH1选入编图系统。CQ6牵引特性曲线如图6-3所示，CRH1牵引特性曲线如图6-4所示。 图6-3CQ6 牵引特性曲线 图6-4 CRH1 牵引特性曲线在路网动车管理中，选择这两种动车。操作图6-5。图6-5CQ6的构造速度 80km/h，因此可以将CQ6作为慢车，在区间的直通速度取70km/h。CRH1的构造速度25

44、0km/h，因此可以将CRH1作为快车，在区间的直通速度取120km/h。（3）编图范围选择数据库中提供的“运材线”，如下图6-6所示。图6-6（4）区间运行时间车站之间是复（双）线，1#正线和2#正线。在录入区间运行时分标准时，可以只录入必须的数据。列车的区间运行时间标准（秒），在时间录入时精确到60秒，同时直通时间最短，发通、通到次之，发到时间最长。输入区间运行时分数据，得到图6-8图6-11的结果。图6-7图6-8图6-9图6-10图6-11（5）车站作业时间标准自定义车站作业时分参数，发发时间、到发时间、通发时间、通通时间均为为180s，发通时间和到通时间均为为270s。得到下图所示的

45、车站作业时分标准。图6-12图6-13图6-14图6-152、列车开行方案的制定（1）起始、终止和停站时间以及开行列数按照时段录入，建议中间站的停站时间不要超过300秒（5分钟），两端的停站时间可适当长一些。我均设为120s的停站时间。如图6-16和6-17添加开行方案。双方向小时开行列车对数快车2辆，慢车8辆，时间为早上六点到七点。 图6-16图6-17（2）运行线疏解对运行线进行疏解，此时主要的疏解步骤整理如下：1) 将6:00-7:00时段的运行线先进行自动调整，若仍出现冲突，则手动调整运行线。2) 将6:00-7:00时段的运行线复制7:00-8:00到时段，此时两时段交界处会存在许多

46、冲突。仍然采用先自动疏解再手动疏解的方式进行运行线的调整，直至未出现红色为止。必要时也可以删除少量运行线，以保证运行计划不出现错误。3) 将6:00-7:00的运行线复制到所有时间段，并进行运行线、作业线等疏解。4) 对非高峰时期的时间段进行删线，并调整发车间隔使之尽量均匀发车。最终得出的运行图如图6-18所示。图6-18 全天运行计划图四、编制列车开行方案实验思考（1） 编制运行计划需要的参数有哪些？ 各区段通过能力，各区段各种列车运行质量； 车站间隔时间和追踪列车间隔时间，以及必要的列车运行图缓冲时间； 列车开行方案，列车停车站名和停站时间； 各技术站列车主要技术作业时间标准； 车列在配属

47、段、折返段停留时间标准； 列车区间运行时分和起停车附加时分； 机车在基本段和折返段作业时间标准，机车（动车组）运用方式和乘务组工作制度； 各区段线路允许速度，施工计划、天窗时间以及慢行地段和慢行时分；（2） 扣除系数的计算及影响因素以单列旅客列车扣除系数为例，根椐扣除系数的定义以及旅客列车影响区构成，单列客车扣除系数单客为：单客=I到+I发+t起停+TII到、I发旅客列车越行货物列车所需的到通、通发间隔时间/min；t起停货物列车在越行站起停车附加时分/min；T被越行货物列车在越行站停站时间与（I到+I发+t起停）之差/min； 根据相关文献的介绍，旅客列车扣除系数的影响因素主要有以下几点：

48、客车扣除系数随追踪列车间隔时间的减小而增大，且追踪间隔越小，客车扣除系数增加幅度越大。客车扣除系数随旅客列车数量的增加而减小，基本上呈线性变化趋势。在货物列车速度一定的情况下，客车扣除系数与客车速度成正比关系，且客车速度越大，扣除系数增幅越大。因此，为保证线路通过能力一定，在旅客列车提速的同时应相应提高货物列车速度。客车扣除系数受客车分布的影响较大，优化客车开行方案是对扣除系数进一步深入研究的重要内容1。（3） 基础路网数据与运行计划的关系基础路网数据主要用于确定运行计划的编图范围，是运行计划编制的前提与基础。（4） 选用的执勤列车（各种时分标准）与运行图能力的关系归纳总结编制运行图的实践经验

49、，得出如下几点：不同执勤列车的速度差异越小，运行图的编制越紧凑，运行图能力越高。 所选执勤列车的车速越高，运行图能力越高。 所选执勤列车的停站时间越短，运行图能力越高。 （5） 运行图的分类及编制方法运行图的分类如下：运行图的编制步骤如下：选定铺画运行图的图纸类型，铺画详图时一般选用一分格或二分格运行图；确定车站在图上的位置根据营业时间和全日分时行车计划确定各时段开行的列车数，并确定列车发车间隔；确定列车的交路计划，以及各时段各交路开行的列车数。 精确地铺画每一条运行线；运行线要严格按站间运行时分和车站停留时间来推算，每条运行线从列车始发站开始，铺画到折返站，经过一定折返时间再返回始发站；非高

50、峰期列车开行数减少时，列车回库或停在存车线。重复上述过程，直到所有运行线均铺画完毕，并得到符合标准的运行图。 （6） 编图体验由于我们之前曾在城市轨道交通运营管理的课上手工绘制过运行图，所以感觉用专门的编图软件更加简便，容易操作且更精确。此外，在运行线的疏解过程中，我深刻体会到两辆列车运行速度差异过大将很难对其进行疏解，许多时候都只能删除部分运行线才能保证避免冲突。实验七 城市轨道交通乘务计划编制实验一、实验目的通过设置不同的乘务参数，了解并体会参数在编制过程中的约束作用。本次实验将出勤时间、间休时间和一次连续在车时间作为实验参数。二、实验内容1、车底数据数据准备读入车底周转数据和编制参数的默

51、认值。文件名称为“原始交互图24.xls”， 2、编制参数修改出勤时间；480min间休时间; 10min一次连续在车时间; 120min3、编制乘务计划使用软件“乘务计划管理系统.exe”，将以车底为索引的车底周转计划编制为满足约束的以位置为索引的乘务计划。4、统计输出统计乘务计划的效率指标。三、实验结果总体指标统计：早班26个； 早日勤0个； 白班26个； 晚日勤班0个； 晚班26个。总在车时间292小时58分钟；总出勤时间343小时21分钟；平均每位置在车时间3小时45分钟；平均每位置出勤时间4小时24分钟；生产效率85%。四、实验感想说实话，本次列车乘务计划的实验还挺让我意外的，原因有

52、二。一是在听老师讲解软件应用的时候，我以为是输入数据便可直接生成乘务计划，还在窃喜这个实验好简单。实际操作的时候才发现，虽然给定了列车的运行的时间，但是却还是要手动生成的。虽然没去过现场，不知道现场时如何操作的，但我觉得发展智能交通是大势所趋，我们的教学应用软件也应该与时俱进。二是本次实验的操作原理和我们做作业时的要求有些不一样。做大作业时，因为是人工手动排列乘务计划，老师的要求也相应降低，因而和实验软件要求的有一些的出入。通过这次实验操作，让我更加清晰的了解了列车运行乘务计划的编制工作原理和流程。在实验操作的时候，我感觉这个软件存在一个bug，就是不能直接在乘务计划编制的界面上保存，要先存成excel文件才行，而且我用office2010打开后的文件就不能在乘务计划管理系统中打开了，必须再存成97-03的格式才行。希望我们学校在改进软件的时候能够看到这些问题，并且能够更加智能化和易操作。最后，感谢杜鹏老师对于本次实验的指导。以前没上过杜老