铁路应用 时刻表用运行时间计算 第2部分距离速度图和速度曲线标准立项发展报告

铁路应用时刻表用运行时间计算第2部分：距离速度图和速度曲线标准立项发展报告英文标题StandardizationDevelopmentReport:RailwayApplications—RunningTimeCalculationforTimetabling—Part2:Distance-speedDiagramsandSpeedCurves摘要随着全球铁路运输网络的不断扩展和运营密度的持续提升，高效、精确的时刻表编制已成为提升运输效能、保障行车安全的核心环节。本报告聚焦于国际标准化组织（ISO）发布的《铁路应用时刻表用运行时间计算第2部分:距离速度图和速度曲线》（ISO24675-2:2026）标准。该标准是针对铁路运营中时刻表编制关键环节——运行时间计算——的专项规范，旨在通过标准化距离-速度图和速度曲线的建模方法与数据表达，为全球铁路行业提供一套统一、科学、可互操作的技术基准。报告系统阐述了该标准的立项背景、技术演进历程、核心内容框架及其对行业发展的深远影响。研究指出，该标准填补了国际层面在时刻表用运行时间计算图形化方法上的规范空白，通过定义从基础线路数据到复杂运行场景的速度曲线构建准则，有效解决了不同铁路系统间因曲线定义、参数选择差异导致的兼容性问题。报告强调，该标准的实施将显著提升列车运行图编制的自动化水平与计算精度，为多式联运、跨境铁路互联互通以及智能铁路系统的建设奠定坚实的技术基础。通过引入标准的企事业单位和标委会的详细介绍，本报告旨在为用户提供该标准从诞生到应用的全景图，助力行业技术人员与管理人员深入理解并有效运用该标准。关键词中文关键词：铁路应用；时刻表；运行时间计算；距离速度图；速度曲线；国际标准；ISO24675英文关键词（Keywords）：RailwayApplications;Timetabling;RunningTimeCalculation;Distance-SpeedDiagram;SpeedCurve;InternationalStandard;ISO24675正文一、引言在全球交通运输领域，铁路因其运量大、能耗低、安全性高等优势，正扮演着愈发重要的角色。随着高速铁路、重载铁路以及城市轨道交通网络的迅猛发展，铁路系统的复杂性与运行密度呈指数级增长。精确的时刻表不仅是保障旅客与货物按时送达的基础，更是优化运力资源、降低运营成本、提升路网容量的关键。在此背景下，对构成时刻表核心要素的“运行时间”进行标准化、高精度的计算，成为行业发展的迫切需求。国际标准化组织（ISO）作为全球最具权威的标准化机构之一，其制定的ISO24675系列标准正是为了应对这一挑战。该系列标准将时刻表编制中的关键技术环节进行拆解与规范。其中，ISO24675-2:2026，即《铁路应用时刻表用运行时间计算第2部分:距离速度图和速度曲线》，专注于列车运行过程中最为基础且核心的图形化表达工具。本标准并非孤立存在，它与ISO24675-1《通用要求和基础数据》等部分共同构成了一个完整的技术框架，旨在确保全球不同铁路系统在运行时间计算时，能够基于统一的概念、方法及数据表达进行交流与协作。二、标准立项背景与技术演进2.1行业痛点与标准化需求在ISO24675-2发布前，全球铁路行业在时刻表编制时，对于距离-速度图和速度曲线的理解与应用存在显著差异。具体痛点表现为：1.定义不一致：不同国家对“最大速度”、“制动速度”、“限速曲线”等关键概念的定义和计算边界模糊，导致同一段线路在不同系统下计算出的运行时间存在偏差。2.数据交换障碍：铁路信息系统（如调度系统、信号系统、车务管理平台）之间缺乏统一的速度曲线数据模型，导致数据交换困难，高度依赖人工干预进行数据转换，易出错且效率低下。3.自动化程度低：由于缺乏标准化的图形化计算规则，许多铁路运营商的时刻表编制仍依赖于基于经验的人工估算或半自动化的工具，难以应对复杂路网和多场景下的动态调整需求。4.跨境互联互通壁垒：对于跨国铁路联运线路，各国采用的运行时间计算方法不一致，导致时刻表协调困难，无法实现真正意义上的“一站到底”式高效运营。2.2技术演进路径ISO24675-2的制定并非一蹴而就，而是建立在对EN13848、UIC451以及各国国家标准（如德国DB的Ril405、中国的TB/T3173等）长期实践与研究的总结之上。这些既有标准或指南解决了部分问题，但未能形成国际层面的统一共识。本标准的技术演进路径体现了从“经验导向”到“数据驱动”的转变。早期的方法多依赖于静态的线路特征和固定的列车性能参数，而本标准要求建立基于实际线路坡度、曲线半径、信号制式、列车牵引/制动特性等动态数据的精细化模型。尤其是引入了“距离-速度图”作为分析基轴，使得整个运行过程（加速、巡航、惰行、制动）的受力与速度关系得以直观、精确地呈现，并通过标准化的“速度曲线”逐段定义，实现了计算的数学化与程序化。三、标准核心内容解读ISO24675-2:2026标准的核心在于为构建和分析距离-速度图及速度曲线提供一套清晰、全面、可执行的规则。3.1核心概念与模型本标准首先明确定义了以下核心概念：-距离-速度图：以线路里程（距离）为横轴、列车瞬时速度为纵轴，描绘列车在整个运行区段内速度变化轨迹的二维坐标系。该图是分析列车运行时分的可视化基础。-速度曲线：在距离-速度图上，由一系列精确控制的点连接而成的路径，这些点由线路限速、信号条件、列车性能和安全制动模型共同约束。-最大允许速度（Vmax）：基于线路条件（如曲线、道岔、桥梁等）和信号系统规定的最高速度。-目标速度：列车在特定距离点上需达到的速度，通常由信号系统的目标距离或终点站停车要求决定。3.2速度曲线构建规则标准详细规定了构建速度曲线的三个关键步骤：1.输入数据准备：包括线路数据（坡度、曲线半径、隧道、电分段等）、列车数据（牵引特性曲线、制动力、列车质量、阻力公式）、信号数据（闭塞分区长度、允许速度、限速码位）及运营规则（如允许的制动率、冲击限制）。2.牵引与制动策略建模：规定如何将列车牵引力与阻力动态方程（如戴维斯公式）转化为距离-速度图上的函数曲线。特别强调对于巡航段（恒速运行）和惰行段（断电滑行）的数学处理方法。3.曲线合成与验证：在最高允许速度线（由线路条件生成的一阶曲线）的约束下，将牵引策略生成的“牵引曲线”与制动策略生成的“制动曲线”进行合成，形成最终的“目标速度曲线”。标准还要求对合成后的曲线进行严格的验证，确保列车在任何位置的实际速度始终不突破安全包络线。3.3图形化表达与数据交换四、标准的主要技术特点与创新1.高度的精确性与完整性：相比于传统的简化算法，本标准通过细化到米级的分段计算，能够精确模拟列车的实际运行行为，特别是在坡道和曲线变化复杂的区段。2.模块化与可扩展性：标准将计算过程分解为独立的模块（如基础数据模块、牵引计算模块、制动计算模块），便于不同铁路系统根据自身特点进行定制或扩展，同时保持核心框架的一致性。3.面向未来的兼容性：标准设计充分考虑了未来技术发展，如列车自动驾驶（ATO）、移动闭塞信号系统（如ETCSLevel3）的需求。其定义的动态速度曲线模型能够与这些系统的实时数据接口无缝对接。4.降低实施门槛：通过提供明确的技术方法论、数据模板和验证案例，本标准降低了各国，特别是发展中国家在引进先进时刻表编制技术时的门槛。五、主要参与单位与标委会介绍本标准由国际标准化组织“铁路应用技术委员会（ISO/TC269）”负责制定。该技术委员会在铁路标准化领域具有举足轻重的地位，其工作范围覆盖铁路系统的所有方面，包括基础设施、机车车辆、运营管理、通信信号及软件系统。在ISO/TC269的框架下，本标准的具体起草由德国标准化学会（DIN）主导的“运行时间与时刻表工作组”负责。DIN作为欧洲乃至世界最活跃的国家级标准化机构之一，长期深耕于交通领域的标准制定。本标准的制定过程中，德国铁路公司（DBAG）发挥了核心作用。DBAG是全球领先的铁路运输公司之一，拥有庞大的路网和高度复杂的运营场景。重点介绍：德国铁路公司（DeutscheBahnAG）德国铁路公司不仅是本标准的核心应用方，也是其起草过程的主要技术贡献者。DBAG拥有超过33,000公里的铁路网络，每日运营数万次列车，其时刻表编制系统（如基于标准的“Ril405”规程）经过数十年的发展与迭代，积累了海量的运行数据和丰富的模型验证经验。-技术贡献：DBAG的专家团队提供了大量关于不同类型线路（如高速线、货运线、山区线路）下速度曲线构建的实践经验。他们贡献了如何处理正线通过、侧线进站、越行等复杂场景下的速度曲线剪裁算法。-数据支撑：DBAG提供了其线路数据库的样例，用于验证标准中定义的输入数据模型的完整性和准确性。这些数据涵盖了从精确的坡度千分数、曲线半径到信号机的精确位置等关键参数。-验证工具：DBAG将其内部用于时刻表编制的核心计算引擎（如TimetableConstructionSystem）作为验证工具，对新标准中定义的数学公式和逻辑规则进行了逆向测试，确保了标准的理论可行性和工程实用性。通过DIN和DBAG等单位的深度参与，ISO24675-2不仅是一部理论标准，更是一部经过大规模实战检验的行业最佳实践汇编。六、标准实施指南与价值6.1实施步骤建议1.差距分析：企业或机构应首先对照本标准，评估现有运行时间计算流程、数据模型及软件工具之间的差距。2.数据治理：优先梳理和清洗线路基础数据、列车性能数据及信号控制数据，建立标准化的数据仓库。3.工具升级：选择或开发符合本标准数据交换格式和计算逻辑的时刻表编制软件系统。4.人员培训：对时刻表编制人员、调度人员和IT支持人员进行专项培训，理解新标准下速度曲线的构建逻辑和参数意义。5.试点验证：选取典型线路或区段进行试点，对比新旧方法计算出的运行时间差异，并进行实际运营验证。6.2预期价值-提升运营效率：更精确的运行时间计算可以减少不必要的运行裕量，从而在保证准点率的前提下，提高线路的通过能力。-降低能耗：通过优化速度曲线，可以找到能耗最低的运行策略，实现绿色低碳运营。-优化乘务与运力安排：精确的运行图有助于更科学地安排乘务员交路、车辆运用和维护计划，降低综合成本。-增强国际竞争力：对于跨国运营的铁路企业或设备供应商，遵循本标准是其进入全球市场、参与国际合作的基础条件。七、结论与展望ISO24675-2:2026《铁路应用时刻表用运行时间计算第2部分:距离速度图和速度曲线》标准的发布，标志着全球铁路时刻表编制技术进入了一个规范化、精确化的新纪元。它不仅解决了一直以来困扰行业的因距离-速度图和速度曲线定义不统一而产生的互操作性难题，还通过引入精细化的数据驱动模型，为未来铁路智能化、自动化运营提供了坚实的技术基石。展望未来，本标准的应用将呈现以下趋势：1.与ETCS等信号系统深度融合：标准定义的速度曲线将与欧洲列车控制系统（ETCS）的移动授权（MA）数据高度耦合，实现“调度—信号—列车控制”全链路的无缝闭环。2.驱动“自动化时刻表编制”：随着人工智能（AI）和强化学习技术的发展，基于本标准的运行时间计算模型将成为AI算法的核心输入，辅助机器自动生成并优化千万级变量的列车运行图。3.拓展至城市轨道交通：虽然本标准主要针对干线铁路