[发明专利]一种考虑司机操纵特征的高速列车启动运行仿真模拟方法

权利要求书

1.一种考虑司机操纵特征的高速列车启动运行仿真模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：准备基础数据，包括线路数据和列车数据；

S2：结合司机操纵特征，选择高速列车启动运行阶段的司机操纵手柄极位；

S3：计算高速列车运动方程，获取列车在每一个时间步长的速度和位移；

S4：判断高速列车启动运行阶段是否完成：当高速列车的车尾完整越过出站信号机，则认为高速列车完成启动运行阶段，进入下一运行阶段。

2.根据权利要求1所述的考虑司机操纵特征的高速列车启动运行仿真模拟方法，其特征在于：步骤S1中，所述线路数据包括线路里程、坡道、曲线、隧道、电分相、道岔数据，所述列车数据包括列车长度、列车重量、列车手柄极位、列车基本阻力、列车最大运行速度、牵引特性曲线、制动特性曲线。

3.根据权利要求1所述的考虑司机操纵特征的高速列车启动运行仿真模拟方法，其特征在于：高速列车起车前司机在列车运行监控装置中输入车次、列车种类、列车重量、计长、交路号；当对CIR、GSM-R手持终端注册列车车次并选定CIR设备运行区段(线路)和工作模式后，司机需确认操纵台各仪表、显示屏显示正常，各开关、手柄位置正确，各门窗处于锁闭状态，并确认行车凭证和开车时间，待车门关闭后，准确呼唤，鸣笛起动列车；高速列车具备一切启动条件后，司机操作牵引手柄进行列车启动；高速列车启动运行阶段的司机操纵特征如下：

(1)在操作主控牵引手柄置于牵引区前，制动手柄置“0”位；

(2)高速列车启动时，在牵引1级稍作停留，直到列车完全启动后再提升牵引手柄级位；

(3)高速列车完全起动后增加牵引力时，主控手柄级位逐次晋级；

(4)高速列车完全启动后，在保证平稳的前提下快速提升牵引手柄级位，以达到启动稳、加速快。

4.根据权利要求1所述的考虑司机操纵特征的高速列车启动运行仿真模拟方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：

S21：判断高速列车是否完全启动：若高速列车没有完全启动，下一时间步长继续选择牵引1级；若高速列车完全启动，执行步骤S22；

S22：判断高速列车手柄极位合理性提升情况：若高速列车可以提升手柄，则下一时间步长手柄极位提升一级；若高速列车不能提升手柄极位，则下一时间步长继续选择当前手柄极位。

5.根据权利要求1所述的考虑司机操纵特征的高速列车启动运行仿真模拟方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：

S31：牵引力计算：首先基于牵引特性曲线查出与列车当前速度最接近的两组牵引力-速度数据(F_t1，v₁)和(F_t2，v₂)，从而得到列车速度为v时的牵引力

S32：制动力计算：首先基于制动特性曲线查出与列车当前速度最接近的两组制动力-速度数据(F_b1，v₁)和(F_b2，v₂)，从而得到列车速度为v时的制动力

S33：运行阻力计算：高速列车的运行阻力包括基本阻力和附加阻力，所述基本阻力通常采用戴维斯公式计算；所述附加阻力包括坡道附加阻力、曲线附加阻力和隧道附加阻力，其中：

坡道附加阻力：

曲线附加阻力：

曲线附加阻力：w_s＝0.00013·L_s；

式中L_tr为列车长度，l_a为跨过变坡点的长度，i_a为变坡前的计算坡度，i_b为变坡后的，R为曲线半径，L_s为隧道长度。

S34：纵向合力计算：高速列车在运行过程中具有牵引力F_t、运行阻力W和制动力F_b，列车在不同工况下所受的合力F＝F_t-F_b-W；

S35：运行加速度、速度和位移计算：列车在每一时间步长下：

运行加速度：

速度：v_i+1＝v_i+a·Timer；

位移：

式中M、g、a和γ分别为列车质量、重力加速度、加速度和转动惯量，s_i、v_i和Timer分别为第i个时间步长的位移、第i个时间步长的速度和时间步长。