安 迪，高金科，李 博

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 研究生部，北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081)

目前，動(dòng)車組牽引計(jì)算[1]軟件系統(tǒng)[2]國(guó)外研發(fā)的比國(guó)內(nèi)要早，主要有OpenTrack系統(tǒng)、RailSys系統(tǒng)、UTRAS系統(tǒng)、RAILSIM系統(tǒng)等。考慮到國(guó)外的高速鐵路線路工務(wù)條件、動(dòng)車組車輛、供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等均與我國(guó)的有所差異，因而設(shè)計(jì)一個(gè)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、適合中國(guó)高速鐵路實(shí)際情況的仿真系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。西成高速鐵路(西安北—成都東)沿線地質(zhì)地貌復(fù)雜、坡道多、坡道長(zhǎng)、坡道陡峭，在鄠邑—新場(chǎng)街區(qū)間近52 km穿越秦嶺北坡的路線中存在連續(xù)45 km長(zhǎng)度的25‰大坡道，為中國(guó)高速鐵路之最。以西成高速鐵路秦嶺長(zhǎng)大坡道為例，模擬動(dòng)車組在這個(gè)區(qū)段上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，探究動(dòng)車組的運(yùn)行規(guī)律。

1 動(dòng)力學(xué)理論

動(dòng)力學(xué)理論是動(dòng)車組牽引計(jì)算的理論基礎(chǔ)，只有在分析清楚動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，才能掌握動(dòng)車組運(yùn)行的客觀規(guī)律，繪制出動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)各種曲線。下面從動(dòng)車組受力原理和動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)原理2個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 動(dòng)車組受力原理

1.1.1 動(dòng)車組牽引力

動(dòng)車組牽引力[3]為動(dòng)車組傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，通過(guò)動(dòng)輪與鋼軌之間的相互作用而產(chǎn)生。動(dòng)車組牽引力的大小與動(dòng)車組輪軸功率、速度及粘著系數(shù)等有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)車組在剛剛啟動(dòng)速度較小時(shí)，牽引力隨著速度的升高而逐漸降低，變化較平和，此時(shí)動(dòng)車組未達(dá)到額定功率；當(dāng)速度達(dá)到并超過(guò)某一個(gè)值時(shí)，動(dòng)車組以額定功率運(yùn)行，牽引力下降較明顯。

1.1.2 動(dòng)車組阻力

動(dòng)車組阻力分為基本阻力和附加阻力[4-5]，其中，附加阻力可分為單位基本阻力、單位坡道附加阻力、單位曲線附加阻力、單位隧道附加阻力、單位加算附加阻力。

（1）動(dòng)車組單位基本阻力是各動(dòng)車組在定員質(zhì)量條件下試驗(yàn)的結(jié)果，可以表示為[6]

式中：ω0(v)為動(dòng)車組單位基本阻力，N/kN；v為動(dòng)車組實(shí)時(shí)速度，km/h；a，b，c為單位附加阻力參數(shù)。

（2）動(dòng)車組單位坡道附加阻力是重力沿坡道方向向下的分力，可以表示為[7]

式中：ωi為動(dòng)車組單位坡道附加阻力，N/kN；i為坡度千分?jǐn)?shù)。

（3）動(dòng)車組單位曲線附加阻力是動(dòng)車組在過(guò)彎時(shí)輪對(duì)與鋼軌摩擦產(chǎn)生的阻力，可以表示為[6]

式中：ωr為動(dòng)車組單位曲線附加阻力，N/kN；R為曲線半徑，m；600為試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，m·N/kN。

（4）動(dòng)車組單位隧道附加阻力是動(dòng)車組頭部正壓力與尾部負(fù)壓力產(chǎn)生的壓力差，可以表示為[6]

式中：ωs為動(dòng)車組單位隧道附加阻力，N/kN；Ls為隧道長(zhǎng)度，m。

（5）動(dòng)車組單位加算附加阻力是單位坡道附加阻力、單位曲線附加阻力、單位隧道附加阻力三者的和，可以表示為

式中：ωj為動(dòng)車組單位加算附加阻力，N/kN。

1.1.3 動(dòng)車組制動(dòng)力

動(dòng)車組制動(dòng)力產(chǎn)生在動(dòng)車組輪對(duì)上，方向與動(dòng)車組運(yùn)行方向相反，阻礙動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)。動(dòng)車組制動(dòng)力的值一般遠(yuǎn)大于動(dòng)車組阻力。動(dòng)車組制動(dòng)一般使用再生制動(dòng)，利用動(dòng)車組的慣性帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能重新反饋到接觸網(wǎng)上，能量得以回收再次利用。制動(dòng)減速度是動(dòng)車組制動(dòng)一個(gè)特征參數(shù)，由動(dòng)車組自身的制動(dòng)性能所決定，分為若干個(gè)不同的級(jí)別。

1.2 動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)原理

動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)原理在動(dòng)車組受力原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的受力狀態(tài)，得到不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而描述出動(dòng)車組的加速度、速度、運(yùn)動(dòng)方程等運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。

1.2.1 牽引過(guò)程

牽引過(guò)程為動(dòng)車組施加牽引力的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，動(dòng)車組牽引過(guò)程所受單位合力可以表示為[7-8]

式中：F1為動(dòng)車組牽引過(guò)程每個(gè)速度間隔內(nèi)所受單位合力，N/kN；f為列車單位牽引力，N/kN。

當(dāng)動(dòng)車組列車所受合力大于0，列車將做加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)動(dòng)車組列車所受合力等于0，列車將做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)動(dòng)車組列車所受合力小于0，列車將做減速運(yùn)動(dòng)。

1.2.2 惰行過(guò)程

惰行過(guò)程為動(dòng)車組撤除牽引力、制動(dòng)力，以車輛自身慣性運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，動(dòng)車組惰行過(guò)程所受單位合力可以表示為[7]

式中：F2為動(dòng)車組惰行過(guò)程每個(gè)速度間隔內(nèi)所受單位合力，N/kN。

當(dāng)動(dòng)車組列車所受合力大于0，列車將做加速運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)于坡度大的下坡道；當(dāng)動(dòng)車組列車所受合力等于0，列車將做勻速運(yùn)動(dòng)，常見(jiàn)于坡度較大的下坡道；當(dāng)動(dòng)車組列車所受合力小于0，列車將做減速運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)于平直坡道、坡度較小的下坡道、上坡道。

1.2.3 制動(dòng)過(guò)程

制動(dòng)過(guò)程為動(dòng)車組施加制動(dòng)力的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，動(dòng)車組制動(dòng)過(guò)程所受單位合力可以表示為[7]

式中：F3為動(dòng)車組制動(dòng)過(guò)程每個(gè)速度間隔內(nèi)所受單位合力，N/kN；b為列車單位制動(dòng)力，N/kN。

2 基于動(dòng)力學(xué)理論的動(dòng)車組運(yùn)行仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

依據(jù)我國(guó)高速鐵路線路、動(dòng)車組車輛設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)基于多質(zhì)點(diǎn)模型的動(dòng)車組運(yùn)行仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組數(shù)據(jù)管理、線路數(shù)據(jù)管理、模擬仿真牽引計(jì)算及可視化的仿真計(jì)算結(jié)果展示等主要功能。動(dòng)車組運(yùn)行仿真系統(tǒng)對(duì)于動(dòng)車組參數(shù)設(shè)計(jì)、線路縱斷面設(shè)計(jì)、挖掘線路能力和潛力等具有現(xiàn)實(shí)參考意義。

2.2 仿真系統(tǒng)核心算法

動(dòng)車組列車從發(fā)車到結(jié)束是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，牽引、惰行、制動(dòng)3個(gè)工況狀態(tài)也將隨著線路條件的不斷改變而變化。仿真系統(tǒng)動(dòng)車組的牽引策略是最快速度策略，讓動(dòng)車組盡可能貼限運(yùn)行，充分發(fā)揮動(dòng)車組的牽引能力和制動(dòng)能力，以最短的時(shí)間完成運(yùn)行過(guò)程。仿真系統(tǒng)核心算法流程如下：首先載入初始相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行判斷后，選取牽引、惰行、制動(dòng)3個(gè)工況狀態(tài)合適的組合方式，對(duì)一個(gè)單元線路進(jìn)行仿真計(jì)算，單元仿真結(jié)束后，以動(dòng)車組本單元結(jié)束后的狀態(tài)為下一個(gè)仿真單元的開(kāi)始狀態(tài)，再次載入下一個(gè)單元數(shù)據(jù)，再次仿真計(jì)算，不斷循環(huán)這個(gè)過(guò)程，直到所有單元數(shù)據(jù)都仿真完成，仿真結(jié)束。仿真系統(tǒng)核心算法流程如圖1所示。

2.3 仿真基本流程

動(dòng)車組運(yùn)行仿真系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)參數(shù)主要有以下部分：①動(dòng)車組數(shù)據(jù)。該部分主要包括動(dòng)車組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、動(dòng)車組引力數(shù)據(jù)、動(dòng)車組單位基本阻力數(shù)據(jù)、動(dòng)車組控制減速度數(shù)據(jù)等。②線路數(shù)據(jù)。該部分主要包括里程長(zhǎng)度、線路坡度、曲線半徑、線路限速、電分相、信號(hào)機(jī)、隧道等信息。③列車數(shù)據(jù)。該部分主要包括時(shí)間、進(jìn)入速度、出去速度、控制減速度等級(jí)、車次號(hào)、車型等。其中，車型和控制減速度根據(jù)動(dòng)車組車輛參數(shù)里的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。

仿真基本流程為：首先編輯輸入原始數(shù)據(jù)參數(shù)，完成以后進(jìn)行仿真計(jì)算，仿真計(jì)算完成以后進(jìn)行相應(yīng)的仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)展示查看。通過(guò)改變各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)的數(shù)值，重新調(diào)用仿真程序進(jìn)行計(jì)算，可以得到新的計(jì)算結(jié)果，從而可對(duì)比不同線路條件、不同車輛條件下的仿真差異。仿真基本流程如圖2所示。

3 實(shí)例分析

3.1 仿真說(shuō)明

西成高速鐵路西安北至佛坪區(qū)段依次經(jīng)由阿房宮站、鄠邑站、新場(chǎng)街站。其中，新場(chǎng)街為技術(shù)作業(yè)站，不辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)，因而在仿真中不予考慮。仿真的運(yùn)行線方案分別為西安北—阿房宮、西安北—鄠邑、西安北—佛坪。各仿真運(yùn)行方案均為一站直達(dá)中間不停車模式。仿真運(yùn)行線如圖3所示。

圖1 仿真系統(tǒng)核心算法流程圖Fig.1 Flow chart of core algorithm in simulation system

圖2 仿真基本流程圖Fig.2 Basic flow chart of simulation

圖3 仿真運(yùn)行線Fig.3 Simulated running line

仿真選取A型、B型、C型3種型號(hào)動(dòng)車組，其中A型車設(shè)計(jì)最高速度250 km/h，B型車、C型車目前最高運(yùn)營(yíng)速度分別為300 km/h和350 km/h。仿真最高速度分別按220 km/h，230 km/h，240 km/h，245 km/h共4個(gè)速度等級(jí)進(jìn)行掌控。由于現(xiàn)有的列控車載設(shè)備制動(dòng)曲線[9]是在車輛提供的制動(dòng)參數(shù)的80%左右計(jì)算的。在最終停車位置確定的情況下，為使減速過(guò)程在列控車載設(shè)備控車曲線范圍之內(nèi)，而又盡可能使動(dòng)車組貼限運(yùn)行，同時(shí)考慮到動(dòng)車組司機(jī)的個(gè)人操作習(xí)慣及各個(gè)機(jī)務(wù)段的相關(guān)規(guī)則規(guī)定，仿真選擇3 N，4 N處于中間擋位的控制減速度等級(jí)。

3.2 仿真結(jié)果

3.2.1 區(qū)段運(yùn)行結(jié)果

西安北—阿房宮仿真時(shí)間數(shù)據(jù)如表1所示，西安北—鄠邑仿真時(shí)間數(shù)據(jù)如表2所示，西安北—佛坪仿真時(shí)間數(shù)據(jù)如表3所示。

由表1、表2、表3可知，仿真結(jié)果與現(xiàn)有列車運(yùn)行圖運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行比較的結(jié)果如下：在西安北—阿房宮、西安北—鄠邑坡度平緩的區(qū)間，仿真時(shí)間與現(xiàn)有運(yùn)行圖時(shí)間比略有偏?。辉谖靼脖薄鹌捍嬖谶B續(xù)長(zhǎng)大坡道區(qū)間，動(dòng)車組B與動(dòng)車組C仿真時(shí)間與現(xiàn)有運(yùn)行圖時(shí)間比略有偏小，最高速度為250 km/h的動(dòng)車組A仿真時(shí)間與現(xiàn)有運(yùn)行圖時(shí)間比偏大。考慮現(xiàn)有運(yùn)行圖編制具有運(yùn)行附加時(shí)分及秦嶺區(qū)段已無(wú)最高速度為250 km/h的動(dòng)車組，而動(dòng)車組仿真系統(tǒng)動(dòng)車組的牽引策略是最快速度策略，因而仿真結(jié)果具有合理性。

表1 西安北—阿房宮仿真時(shí)間數(shù)據(jù)Tab.1 Simulated time data of Xi'an North-Apanggong

表2 西安北—鄠邑仿真時(shí)間數(shù)據(jù)Tab.2 Simulated time data of Xi'an North-Huyi

表3 西安北—佛坪仿真時(shí)間數(shù)據(jù)Tab.3 Simulated time data of Xi'an North-Foping

3.2.2 秦嶺長(zhǎng)大坡道運(yùn)行結(jié)果

（1）動(dòng)力學(xué)受力－速度變化。秦嶺長(zhǎng)大坡道全長(zhǎng)45 050 m，其間有一處電分相。動(dòng)車組在秦嶺長(zhǎng)大坡道上運(yùn)行分為3個(gè)過(guò)程。①動(dòng)車組進(jìn)入坡道起到進(jìn)入電分相區(qū)，動(dòng)車組以牽引方式運(yùn)行，動(dòng)車組在坡道上所受合力為負(fù)，動(dòng)車組以較小的減速度做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)車組減速度的值也越來(lái)越小，動(dòng)車組的速度減小，并以越來(lái)越慢的趨勢(shì)接近受力平衡的速度。②動(dòng)車組在電分相區(qū)段運(yùn)行，動(dòng)車組以惰行方式運(yùn)行，動(dòng)車組在坡道上所受合力為負(fù)，由于沒(méi)有動(dòng)力，且坡度較大導(dǎo)致阻力較大，動(dòng)車組的減速度值較大。動(dòng)車組速度變化由從進(jìn)入分相時(shí)大于受力平衡的速度變?yōu)槌龇窒鄷r(shí)小于受力平衡的速度。③動(dòng)車組離開(kāi)電分相區(qū)進(jìn)入非電分相坡道區(qū)段到離開(kāi)坡道為止，動(dòng)車組以牽引方式運(yùn)行，動(dòng)車組在坡道上所受合力為正，動(dòng)車組以較小的加速度做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)車組加速度的值也越來(lái)越小，動(dòng)車組的速度增大，并以越來(lái)越慢的趨勢(shì)接近受力平衡時(shí)的速度。

在相同速度、相同坡度下，A型車所受的基本阻力比C型車略小，A型車所受的牽引力及合力遠(yuǎn)小于C型車。在坡度為25‰的上坡道上，如果不考慮隧道阻力，A型車的平衡速度為145.36 km/h，C型車的平衡速度為224.28 km/h；如果考慮隧道阻力，A型車的平衡速度為140.90 km/h，C型車的平衡速度為216.05 km/h，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于動(dòng)車組的設(shè)計(jì)速度。

（2）運(yùn)行路程－速度變化。選取A型、C型2種型號(hào)動(dòng)車組，其中控制減速度為4 N等級(jí)、最高運(yùn)行限制速度為245 km/h。A型車在運(yùn)行14.43 min后以233.50 km/h的速度進(jìn)入秦嶺長(zhǎng)大坡道，大于平衡速度140.90 km/h，牽引力小于阻力，做減速；在22.78 min后，以141.72 km/h進(jìn)入分相，隨后惰行，牽引力撤除，阻力阻礙動(dòng)車組運(yùn)行，做減速；在23.07 min后，以126.04 km/h出分相，小于平衡速度140.90 km/h，隨后牽引力恢復(fù)，大于阻力，做加速；在32.45 min后，以140.75 km/h出秦嶺長(zhǎng)大坡道。A型車秦嶺長(zhǎng)大坡道運(yùn)行路程－速度變化如圖4所示。C型車在運(yùn)行13.68 min后以245.00 km/h的速度進(jìn)入秦嶺長(zhǎng)大坡道，大于平衡速度216.05 km/h，牽引力小于阻力，做減速；在19.75 min后，以217.50 km/h進(jìn)入分相，隨后惰行，牽引力撤除，阻力阻礙動(dòng)車組運(yùn)行，做減速；在19.92 min后，以205.83 km/h出分相，小于平衡速度216.05 km/h，隨后牽引力恢復(fù)，大于阻力，做加速；在26.02 min后，以215.42 km/h出秦嶺長(zhǎng)大坡道。C型車秦嶺長(zhǎng)大坡道運(yùn)行路程－速度變化如圖5所示。

根據(jù)A型、C型 2種型號(hào)動(dòng)車組在秦嶺大坡道上實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，A型車在坡道上最低速度底至126.04 km/h，C型車在坡道上最低速度低至205.83 km/h；A型車在長(zhǎng)大坡道共用時(shí)間18.02 min，C型車在長(zhǎng)大坡道共用時(shí)間12.33 min；在長(zhǎng)大坡道上C型車比A型車節(jié)約時(shí)長(zhǎng)達(dá)5.68 min。

圖4 A型車秦嶺長(zhǎng)大坡道運(yùn)行路程-速度變化圖Fig.4 Running path-velocity change image of long large slope in Qinling of Type A

圖5 C型車秦嶺長(zhǎng)大坡道運(yùn)行路程-速度變化圖Fig.5 Running path-velocity change image of long and large slope in Qinling of Type C

3.2.3 進(jìn)站開(kāi)始制動(dòng)至停車運(yùn)行過(guò)程

選取C型車，控制減速度為4 N等級(jí)，最高運(yùn)行限制速度為245 km/h。由于阿房宮站、鄠邑站、佛坪站均為中間站，車站設(shè)有獨(dú)立正線，列車在進(jìn)站[10]停車時(shí)進(jìn)靠站臺(tái)的到發(fā)線，且車站內(nèi)道岔型號(hào)采用18#，因而動(dòng)車組在車站內(nèi)運(yùn)行限速75 km/h。動(dòng)車組的運(yùn)行分為2個(gè)過(guò)程，在站外區(qū)間，動(dòng)車組速度從245 km/h降至75 km/h；在車站內(nèi)，動(dòng)車組速度從75 km/h降至0 km/h。C型車以4 N控制減速度在阿房宮站進(jìn)站停車路程－速度變化如圖6所示，C型車以4 N控制減速度在鄠邑站進(jìn)站停車路程－速度變化如圖7所示，C型車以4 N控制減速度在佛坪站進(jìn)站停車路程－速度變化如圖8所示。

根據(jù)西成高速鐵路線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(LKJ)，下行方向佛坪站進(jìn)站前有-22.5‰的下坡道和-5.9‰的下坡道；阿房宮進(jìn)站前有-5.9‰的下坡道和一段平直坡道；鄠邑站進(jìn)站前有-3.9‰的下坡道和1‰的上坡道。佛坪站進(jìn)站前下坡道最大、阿房宮站其次、鄠邑站最小。C型車進(jìn)站至停車過(guò)程距離時(shí)間數(shù)據(jù)如表4所示。

圖6 C型車以4 N控制減速度在阿房宮站進(jìn)站停車路程-速度變化圖Fig.6 Type C control deceleration with 4 N in Apanggong Station stop distance- velocity change image

圖7 C型車以4 N控制減速度在鄠邑站進(jìn)站停車路程-速度變化圖Fig.7 Type C control deceleration with 4 N in Huyi Station stop distance- velocity change image

圖8 C型車以4 N控制減速度在佛坪站進(jìn)站停車路程-速度變化圖Fig.8 Type C control deceleration with 4 N in Foping Station stop distance-velocity change image

表4 C型車進(jìn)站至停車過(guò)程距離時(shí)間數(shù)據(jù)Tab.4 Distance time data of Type C inbound to parking process

在阿房宮站進(jìn)站前有一處電分相，坡度為-5.9‰，動(dòng)車組進(jìn)入分相時(shí)速度為148.32 km/h，此時(shí)撤除制動(dòng)力，由于在下坡道，此時(shí)動(dòng)車組所受的坡道阻力為動(dòng)力，其值略大于其他的阻力，所受合力大于0，故做加速運(yùn)動(dòng)，在行駛13 s后以148.78 km/h的速度離開(kāi)電分相區(qū)。雖然阿房宮站與佛坪站制動(dòng)開(kāi)始至停車距離相差達(dá)985 m，但這一段13 s輕微加速的過(guò)程使得阿房宮站與佛坪站制動(dòng)開(kāi)始至停車時(shí)間僅僅相差3 s。

3.3 仿真分析與結(jié)論

根據(jù)A型、B型、C型3種型號(hào)動(dòng)車組的仿真運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從貼限、制動(dòng)、坡道、車輛、運(yùn)行圖方面進(jìn)行分析。

（1）貼限方面。在運(yùn)行區(qū)間相同、最高速度相同、動(dòng)車組相同的情況下，使用較大級(jí)別的控制4 N減速度比使用較小級(jí)別的控制3 N減速度貼線運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，總運(yùn)行時(shí)間短。為了使動(dòng)車組列車有更長(zhǎng)的時(shí)間貼限運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間短，制動(dòng)時(shí)盡可能使用大的制動(dòng)級(jí)別。

（2）制動(dòng)方面。由于動(dòng)車組最高運(yùn)行速度一樣，在啟動(dòng)、中間運(yùn)行過(guò)程完全一樣，因而以3 N，4 N運(yùn)行的時(shí)間差是在制動(dòng)停車過(guò)程產(chǎn)生的。相對(duì)于平直坡道，在下坡道上制動(dòng)，需要使用更大的制動(dòng)級(jí)別才能取得和平直坡道上相當(dāng)?shù)闹苿?dòng)效果；同理在上坡道上制動(dòng)，需要使用更小的制動(dòng)級(jí)別才能取得和平直坡道上相當(dāng)?shù)闹苿?dòng)效果。

（3）坡道方面。在連續(xù)長(zhǎng)大上坡道情況下，250 km/h級(jí)別的動(dòng)車組相對(duì)于350 km/h級(jí)別的動(dòng)車組由于動(dòng)力不足，掉速嚴(yán)重，區(qū)間運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)區(qū)間通過(guò)能力產(chǎn)生不利影響。這是西成高速鐵路剛開(kāi)通一段時(shí)間秦嶺段曾經(jīng)使用過(guò)250 km/h速度級(jí)別的動(dòng)車組，但在隨后的調(diào)圖中就把250 km/h級(jí)別的動(dòng)車組均替換成350 km/h級(jí)別的動(dòng)車組的原因。

（4）車輛方面。 在控制減速度等級(jí)、最高運(yùn)行速度均相同的情況下，C型車運(yùn)行時(shí)間比B型車運(yùn)行時(shí)間更短。在相同8輛編組的情況下，C型車對(duì)困難區(qū)段線路適應(yīng)能力更強(qiáng)。

（5）運(yùn)行圖[11-12]方面。由于秦嶺大坡道限制，西成高速鐵路以350 km/h級(jí)別動(dòng)車組性能為參考依據(jù)，按最大速度220 km/h編制列車運(yùn)行圖。其中考慮到樞紐站西安北站站場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、車流量大、列控系統(tǒng)、進(jìn)路開(kāi)放、預(yù)防突發(fā)情況等增加運(yùn)行附加時(shí)分2 min。

考慮到西成高速鐵路沿線地質(zhì)復(fù)雜、線路條件較差、氣候環(huán)境較惡劣、大型樞紐站站場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、現(xiàn)有C2列控系統(tǒng)及現(xiàn)有動(dòng)車組機(jī)車車輛的局限性，西成高速鐵路當(dāng)今列車運(yùn)行圖編排具有一定的緩沖彈性，各個(gè)區(qū)間仍有壓縮運(yùn)行時(shí)間的可能性。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，西成高速鐵路上列車對(duì)數(shù)也將越來(lái)越多，將會(huì)有更多的運(yùn)輸潛力和運(yùn)輸能力被挖掘出來(lái)。

4 結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)車組運(yùn)行仿真系統(tǒng)能夠仿真我國(guó)不同類型的動(dòng)車組在線路上的運(yùn)行，測(cè)算出區(qū)間運(yùn)行時(shí)分及實(shí)時(shí)速度等等，對(duì)于深入研究分析動(dòng)車組牽引、制動(dòng)、阻力等參數(shù)，為列車運(yùn)行圖的鋪畫(huà)提供參考理論依據(jù)。動(dòng)車組運(yùn)行仿真系統(tǒng)具有良好的可讀性、可移植性、可擴(kuò)展性、安全性、穩(wěn)定性，為未來(lái)其他功能的開(kāi)發(fā)預(yù)留了接口。此外，還可考慮信號(hào)機(jī)、聯(lián)鎖、列控設(shè)備、車站、站場(chǎng)、股道、道岔、進(jìn)路等多個(gè)因素，實(shí)現(xiàn)多個(gè)列車之間的追蹤與相互作用關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)整個(gè)高速鐵路網(wǎng)上動(dòng)車組的仿真模擬，進(jìn)而對(duì)整個(gè)路網(wǎng)狀況進(jìn)行分析與研究。