地铁列车运行等级调整实现

李紫时

(通号城市轨道交通技术有限公司，北京 100070)

1 概述

地铁列车运营中，根据运营压力的大小会设置不同的运行等级（如L1、L2、L3、L4 等级……，可分别对应最高运行效率的100%，95%，90%，85%……等行车），实际运营中，当运营压力紧张时一般会选用最高的L1 等级运营，即按最快运营速度跑图，当运营压力不太大，同时兼顾节能舒适性等需求，可采用低运行等级行车。此外，列车运营中出现运营时刻与运行图时刻表有偏差时，也需要通过ATS 来修改ATO 区间运行等级和站停时间。通过ATS 与ATO系统的配合来达到恢复运营秩序的目地。

2 ATS运营调整实现

地铁列车按照运行计划调整运行时间。列车的运行时间应与运行图中定义的列车运行时间一致，以此时间作为列车正常运营的依据。

当列车停站时，A TS 自动判断列车的早晚点状态，通过计算给出合理的发车时间和到下一站的区间运行等级（或运行时间），通过每个站台的列车发车计时器传达给列车司机停站时间，并把区间运行等级发送给ATO。

A TS 子系统使用运行图中的停站时间决定计划列车的发车时刻。当列车到达站台轨道时，就开始计算其停站时间根据车的提前或延迟的具体情况，此停站时间可延长或缩短。若列车有延迟，A TS 通过减少停站时间来弥补延迟时间；若列车提前了，则停站时间延长一段时间。

ATS 子系统根据运行图中设定的站间运行时间决定列车到达下一站的时刻。根据列车的提前或延迟具体情况，这个站的发车时间和下一个站的到达时间就计算出来，在列车停在站台期间将相应的站间运行等级控制命令发送至A TO 系统，从而控制列车的区间运行速度。

列车发车时，A TS 通过改变站间运行等级来减小或增加站间运行时间。如果不能通过一次调整达到目标，可以在下一站重新再次调整。如图1 所示，06102（010）车在出现晚点后，通过多个站的区间连续调整来达到与运行计划一致的目标。

图1 运营等级调整示意图Fig.1 Schematic diagram of operation level adjustment

3 ATO运行调整实现

A TO 子系统接收来自ATS 系统的运行时分调整指令，即运行等级指令。ATO 根据接收到的运行等级指令，结合A TP 的限速曲线信息、目标距离及目标速度信息，实时计算控车命令速度曲线。ATO 子系统根据A TS 调整运行等级指令控制列车调整速度，以满足运行时分要求。

ATO 子系统根据运行线路轨道的固定限速和常用的参考制动减速度，计算出每一个限速区间的列车允许运行的最大速度。控车过程中，ATO 结合允许速度、列车的当前速度、参考的列车常用加速度和减速度、运行速度等级计算列车到达下一个目标站台入口的最快运行曲线。

考虑到控车的舒适性及平稳性，不同等级下通过调整列车达到的最高运行速度来实现运行时间的调整，车辆在启动与停车阶段控车策略保持不变，这样的控制调整使得A TO 控制下的列车速度更加平均，乘客感觉更加平缓和舒适。

如图2 所示，ATO 子系统在100%运行等级下的控车曲线与90%运行等级下的控车曲线，A TO主要通过改变巡航阶段上最高速度（湖蓝色曲线为ATO 的目标控车曲线）的控制策略来实现不同运行等级下的控车调整。

在控车过程中，A TO 会实时调整运行速度曲线，调整因车辆性能、控车延时等造成的运行时分误差，使列车按要求的区间运行时间运行。

4 各等级运行时间计算

通过调整顶棚巡航速度来实现的运行等级调整，则会导致区间距离较短时，车辆多数时间处于加减速过程中，不同运行等级下时间趋于一致。在大长区间运行时会出现明显的时间偏差，不同运行等级下两者运营时间差值接近运行等级设定值，区间越长与设定值越贴近。区间越短时，调整运行等级的作用越不明显。

据此特点，根据各站间100%等级下的运行时间可以推算出不同等级下的运行时间如下。

其中，TLi是运行等级为Li 时的区间运行时间。

图2 运行曲线调整示意图Fig.2 Schematic diagram of operation curve adjustment

T 是100%运行等级下的区间运行时间。

tmin是100%运行等级下区间无惰行过程的最长区间运行时间。

tmax是各等级运行时间与100%运行等级比接近理论值的最小时间。

Li 是运行等级i 对应的百分比效率。

在100%等级下，当区间运行时间小于tmin时，各等级下运行时间相同，在100%等级下，当区间运行时间大于tmax时，各等级下运行时间等于。

运用此公式验证长春北湖测试数据如表1 所示。

考虑到列车反映延时误差，区间坡度弧度等影响因素，理论推算结果与实际跑图得出的列车区间运行时间差值在可以接受范围内。

运用此公式为指导推算出的L2 运行等级下区间运行时分表，跑出的实际运行如图3 所示。

图3 L2运行等级下的实际运行图Fig.3 Actual operation diagram under operation level 2

表1 两种运行等级下的运行时间统计Tab.1 Run time statistics under two operational levels

从运行区线可以看出站间运行基本符合列车的实际特性，满足运营对相应等级下行车组织的时间要求。

5 总结

本文阐述了地铁列车运营调整的实现方式，并提出不同运营等级下区间运行时间的运算公式。通过现场的跑图测试运行时刻基本满足要求。