城市轨道交通列车运行计算模拟系统

城市轨道交通列车运行计算模拟系统实 验 指 导 手 册编 写 ： 刘 海 东审 定 ： 毛 保 华杨 浩北 京 交 通 大 学交 通 运 输 智 能 技 术 与 系 统 实 验 室2004 年 8 月城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册前 言加 强 学 生 实 践 能 力 的 培 养 是 当 前 各 高 等 院 校 提 高 教 学 质 量 的 重 要 举 措 之 一 。 我 校 交 通 运 输 类专 业 自 20 世 纪 90 年 代 以 来 一 直 致 力 于 这 项 工 作 ， 并 取 得 了 显 著 的 成 绩 。 2000 年 ， 在 北 方 交 通 大学 交 通 运 输 学 院 毛 保 华 教 授 的 主 持 下 ， 在 铁 道 部 科 技 司 和 香 港 理 工 大 学 的 立 项 资 助 下 ， 在 铁 道 部 全路 通 信 信 号 公 司 、 铁 道 部 第 一 、 第 三 、 第 四 勘 测 设 计 院 、 九 广 铁 路 公 司 、 北 京 城 建 设 计 院 、 香 港 地铁 公 司 、 北 京 铁 路 局 等 单 位 的 协 助 下 ， 完 成 了 “铁 路 列 车 运 行 模 拟 与 评 价 系 统 ”的 设 计 和 开 发 工 作 ，并 于 2002 年 4 月 通 过 了 铁 道 部 鉴 定 。 该 系 统 充 分 利 用 现 代 计 算 机 软 硬 件 技 术 ， 以 真 实 、 快 速 、 准确 地 计 算 列 车 运 行 过 程 为 目 标 ， 为 铁 路 工 程 咨 询 、 工 程 设 计 、 运 营 管 理 人 员 提 供 强 有 力 的 科 技 设 计手 段 和 辅 助 分 析 与 决 策 工 具 。“城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 ”是 在 上 述 成 果 的 基 础 上 开 发 成 功 的 又 一 个 用 于 培 养 交通 运 输 类 专 业 学 生 动 手 能 力 和 应 变 能 力 的 大 型 教 学 实 验 系 统 。 该 项 目 属 于 教 育 部 世 行 贷 款 21 世 纪初 高 等 教 育 教 学 改 革 项 目 “交 通 运 输 大 类 专 业 宽 口 径 高 素 质 人 才 培 养 模 式 的 研 究 与 实 践 ”(项 目 编号 1282B08042)和 北 方 交 通 大 学 教 改 项 目 “交 通 运 输 类 专 业 实 践 教 学 模 式 设 计 与 实 验 室 案 例 教 学 系统 开 发 ”的 研 究 内 容 。 为 更 好 地 发 挥 该 模 拟 实 验 系 统 的 作 用 ， 我 们 根 据 学 校 有 关 部 门 2002 年 修 订的 教 学 大 纲 的 要 求 ， 编 写 了 本 实 验 手 册 。 目 的 是 利 用 实 验 的 手 段 ， 加 强 学 生 实 践 能 力 的 培 养 ， 使 学生 通 过 实 验 了 解 列 车 运 行 计 算 的 过 程 ， 为 今 后 从 事 相 关 的 线 路 设 计 和 运 营 管 理 打 下 坚 实 的 基 础 。由 于 列 车 运 行 过 程 的 复 杂 性 ， 本 模 拟 系 统 的 功 能 和 操 作 方 法 ， 以及相应的案例设计也将会根据 科 学 研 究 及 实 际 工 作 需 要 ， 在 今 后 的 实 践 应 用 过 程 中 不 断 丰 富 和 完 善 。本 手 册 由 刘 海 东 编 写 ， 由 毛 保 华 、 杨 浩 审 定 。 在 手 册 编 写 过 程 中 ， 丁 勇 、 陈 绍 宽 等 提 出 了 修改 的 意 见 ， 张 鑫 等 进 行 了 实 验 案 例 的 设 计 及 修 改 ， 刘 剑 锋 等 进 行 了 模 拟 数 据 的 录 入 及 文 字 的 校 对，在 此 表 示 衷 心 的 感 谢 。1前城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册目 录言 . 1目 录 . 2第 一 部 分 实 验 教 学 大 纲 . 1一 、 实 验 的 性 质 、 目 的 与 任 务 .1(一 )实 验 性 质 . 1(二 )实 验 目 的 . 1二 、 实 验 的 基 本 内 容 .1(一 )基 本 设 备 . 1(二 )基 本 内 容 . 1三 、 实 验 形 式 及 进 度 安 排 .2(一 ) 实 验 形 式 . 2(二 ) 进 度 安 排 . 2四 、 实 验 教 学 的 基 本 要 求 .3(一 ) 实 验 要 求 . 3(二 ) 能 力 训 练 要 求 . 3(三 ) 安 全 要 求 . 3五 、 实 验 成 绩 的 考 核 .3六 、 主 要 参 考 资 料 .3第 二 部 分 教 师 手 册 . 4一 、 指 导 教 师 须 知 .4(一 )实 验 前 . 4(二 )实 验 中 . 4(三 )实 验 后 . 5二 、 实 验 说 明 .5第 三 部 分 学 生 手 册 . 6一 、 实 验 前 的 准 备 工 作 .6二 、 实 验 数 据 设 计 与 相 关 规 定 .6三 、 实 验 及 考 核 内 容 .6(一 )实 验 内 容 . 6(二 )实 验 设 备 操 作 . 8(三 )考 核 内 容 . 8第 四 部 分 系 统 运 行 手 册 .10一 、 系 统 运 行 环 境 .10(一 )硬 件 .10(二 )操 作 系 统 .10二 、 系 统 安 装 步 骤 .10三 、 系 统 运 行 .102城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册第 五 部 分 模 拟 实 验 操 作 手 册 . 11一 、 系 统 总 体 框 架 .11(一 ) 基 础 数 据 模 块 . 11(二 ) 模 拟 参 数 定 义 模 块 . 11(三 ) 模 拟 计 算 模 块 . 11(四 ) 系 统 输 出 模 块 . 11(五 ) 系 统 工 具 模 块 . 11(六 ) 帮 助 模 块 .12二 、 基 础 数 据 的 输 入 .12(一 ) 线 路 数 据 输 入 .12(二 )其 它 数 据 输 入 .16三 、 系 统 定 义 .19四 、 系 统 运 行 .20(一 ) 初 始 化 .20(二 ) 运 行 .21(三 ) 暂 停 或 终 止 运 行 .21(四 ) 滚 动 设 置 .22五 、 结 果 输 出 .22(一 ) 屏 幕 输 出 .22(二 ) 打 印 机 、 绘 图 仪 输 出 .22(三 ) 系 统 格 式 输 出 .22(四 ) AutoCAD 输 出 .23(五 ) 文 本 文 件 输 出 .23(六 ) 显 示 参 数 设 置 .23(七 ) 关 于 曲 线 选 择 的 运 用 .23六 、 系 统 工 具 .25(一 ) 系 统 时 钟 设 置 .26(二 ) 滚 动 设 置 .26(三 ) 模 拟 列 车 显 示 .26(四 ) 用 户 管 理 .26第 六 部 分 实 验 案 例 数 据 .27一 、 线 路 数 据 ： .27二 、 动 车 组 数 据 .28三 、 列 车 数 据 .32第 七 部 分 实 验 案 例 .33一 、 案 例 设 计 ： .33二 、 案 例 举 例 ： .34(一 )(二 )基 本 运 行 条 件 的 选 取 .34列 车 运 行 方 案 评 价 .363城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册第 一 部 分 实 验 教 学 大 纲为 了 培 养 学 生 理 论 联 系 实 际 和 动 手 能 力 ， 开 设 本 实 验 。 学 生 通 过 实 验 ， 能 进 一 步 巩 固 所 学 理论 知 识 ， 了 解 列 车 运 行 过 程 中 的 受 力 情 况 ， 了 解 列 车 牵 引 计 算 所 需 要 的 基 础 数 据 、 计 算 过 程 以 及 输出 的 结 果 ， 掌 握 牵 引 计 算 软 件 在 线 路 设 计 过 程 中 的 具 体 应 用 方 法 ， 掌 握 不 同 条 件 下 的 列 车 运 行 方 案设 计 及 其 结 果 分 析 方 法 ， 以 及 培 养 学 生 团 结 协 作 的 意 识 ， 锻 炼 动 手 能 力 和 应 变 能 力 。一 、 实 验 的 性 质 、 目 的 与 任 务(一 )实 验 性 质本 实 验 属 于 计 算 机 模 拟 实 验 ， 尽 可 能 模 拟 列 车 运 行 的 实 际 情 况 ， 学 生 将 完 成 列 车 牵 引 计 算 过 程中 的 各 项 模 拟 工 作 ， 以 及 多 种 方 案 的 设 计 及 结 果 分 析 ， 通 过 实 际 动 手 操 作 达 到 实 验 目 的 。(二 )实 验 目 的1 了 解 计 算 机 在 列 车 运 行 模 拟 中 的 应 用 ；2 理 解 运 用 计 算 机 模 拟 辅 助 规 划 与 设 计 的 思 路 ；3 了 解 牵 引 计 算 过 程 中 列 车 在 牵 引 、 惰 行 、 制 动 情 况 下 的 受 力 情 况 ；4 掌 握 牵 引 计 算 过 程 中 所 需 要 的 基 础 数 据 ， 包 括 线 路 数 据 、 机 车 车 辆 数 据 等 ；5 掌 握 牵 引 计 算 后 输 出 的 结 果 ， 包 括 速 度 时 分 曲 线 、 能 耗 曲 线 、 工 况 转 换 曲 线 等 ；6 分 析 在 各 种 变 化 条 件 下 (线 路 ， 机 车 车 辆 ， 牵 引 重 量 等 )的 列 车 运 行 效 果 ；7 掌 握 计 算 机 模 拟 在 铁 路 线 路 设 计 与 管 理 中 的 具 体 应 用 方 法 。二 、 实 验 的 基 本 内 容(一 )基 本 设 备单 机 实 验 ， 计 算 机 配 置 ： Windows2000 操 作 系 统 ， 奔 III800 以 上 ， 内 存 128M 以 上 。(二 )基 本 内 容1 数 据 输 入(1) 输 入 线 路 数 据 ， 包 括 区 段 属 性 、 坡 道 、 曲 线 以 及 车 站 数 据 ；(2) 输 入 动 车 组 数 据 ， 包 括 牵 引 力 曲 线 、 制 动 力 曲 线 等 ；(3) 利 用 输 入 的 动 车 组 数 据 定 义 列 车 。1城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册2 列 车 运 行 计 算利 用 输 入 的 线 路 数 据 及 列 车 数 据 ， 进 行 列 车 运 行 模 拟 ， 得 到 速 度 时 分 曲 线 ， 工 况 转 换 曲 线 ， 能耗 数 据 等 ；3 方 案 设 计(1) 更 改 线 路 坡 度 及 曲 线 半 径 前 后 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ；(2) 不 同 牵 引 重 量 下 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ： 包 括 站 间 运 行 时 分 、 运 行 速 度 、 能 耗 的 变 化 ；(3) 不 同 动 车 组 条 件 下 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ；(4) 车 站 距 离 设 置 对 区 间 运 行 时 分 和 能 耗 的 影 响 ；(5) 列 车 提 速 的 限 制 因 素 (坡 度 ， 曲 线 半 径 、 牵 引 重 量 、 动 车 组 的 限 制 )。(根 据 科 学 研 究 及 实 际 工 作 需 要 ， 可 不 断 丰 富 和 完 善 方 案 设 计 )三 、 实 验 形 式 及 进 度 安 排(一 ) 实 验 形 式1 实 验 前 安 排 有 关 讲 座 ， 使 学 生 对 列 车 牵 引 计 算 过 程 及 其 模 拟 有 初 步 认 识 和 了 解 。2 实 验 开 始 前 ， 教 师 先 进 行 系 统 演 示 及 示 范 操 作 。3 学 生 进 行 模 拟 实 验 。(二 ) 进 度 安 排模 拟 实 验 为 期 5 天 ， 具 体 安 排 如 下 ：1 第 1 天 ： 教 师 进 行 系 统 演 示 及 讲 解 。 学 生 对 实 验 系 统 进 行 操 作 ， 以 熟 悉 系 统 的 使 用 方 法 。2 第 2 天 ： 录 入 基 础 数 据 ： 包 括 线 路 数 据 、 列 车 数 据 等 ， 并 利 用 本 系 统 进 行 列 车 牵 引 计 算 。3 第 3 天 ： 进 行 案 例 设 计 并 分 析 。更 改 线 路 坡 度 及 曲 线 半 径 前 后 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ；不 同 牵 引 重 量 下 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ： 包 括 站 间 运 行 时 分 、 运 行 速 度 、 能 耗 的 变 化 ；不 同 动 车 组 条 件 下 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ；车 站 距 离 设 置 对 区 间 运 行 时 分 和 能 耗 的 影 响 ；列 车 提 速 的 限 制 因 素 (坡 度 ， 曲 线 半 径 、 牵 引 重 量 、 动 车 组 的 限 制 )。4 第 4 天 ： 撰 写 实 验 分 析 报 告 。5 第 5 天 ： 讲 评 。2城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册四 、 实 验 教 学 的 基 本 要 求(一 ) 实 验 要 求1 在 实 验 前 应 充 分 做 好 准 备 工 作 ， 预 习 有 关 实 验 程 序 (见 实 验 指 导 书 )， 任 课 教 师 进 行 检 查 。2 学 生 要 带 全 实 验 所 需 用 品 （ 实 验 须 知 、 指 导 书 等 ）， 应 严 肃 认 真 。3 学 生 应 爱 护 设 备 与 其 它 备 品 ， 遵 守 实 验 室 规 章 。 按 照 规 定 程 序 操 作 ， 遇 到 设 备 发 生 故 障 ， 应 报 告指 导 教 师 进 行 处 理 。4 实 验 完 毕 后 ， 应 整 理 整 齐 设 备 与 其 它 备 品 ， 交 实 验 结 果 纪 录 。(二 ) 能 力 训 练 要 求1 训 练 学 生 亲 自 动 手 操 作 解 决 实 际 问 题 的 能 力 ；2 训 练 学 生 理 论 联 系 实 际 的 能 力 ；3 训 练 学 生 对 突 发 事 件 的 处 理 能 力 和 应 变 能 力 ；4 培 养 学 生 团 结 协 作 的 精 神 ；5 训 练 学 生 实 事 求 是 ， 严 守 纪 律 的 工 作 态 度 。(三 ) 安 全 要 求由 于 模 拟 实 验 是 在 校 内 实 验 室 进 行 ， 对 安 全 的 要 求 主 要 在 安 全 用 电 方 面 。五 、 实 验 成 绩 的 考 核根 据 学 生 在 实 验 前 的 预 习 情 况 ， 在 实 验 中 所 表 现 的 纪 律 性 和 工 作 态 度 ， 以 及 对 业 务 知 识 和 操 作技 能 的 掌 握 程 度 ， 对 实 验 问 题 的 回 答 等 情 况 ， 综 合 评 定 成 绩 。六 、 主 要 参 考 资 料1 饶 忠 ， 列 车 牵 引 计 算 ， 中 国 铁 道 出 版 社 ， 19962 毛 保 华 等 ， 城 市 轨 道 交 通 ， 科 学 出 版 社 ， 20013 城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册3城 市 轨 道 交 通 列 车 运 行 计 算 模 拟 系 统 实 验 指 导 手 册第 二 部 分 教 师 手 册一 、 指 导 教 师 须 知本 实 验 在 列 车 牵 引 计 算 及 城 市 轨 道 交 通 课 程 讲 述 之 后 进 行 。实 验 能 否 顺 利 有 效 的 进 行 ， 与 教 师 的 责 任 心 和 业 务 水 平 直 接 相 关 ， 因 此 教 师 必 须 做 好 实 验 准 备和 指 导 工 作 。(一 )实 验 前1 熟 悉 学 生 实 验 手 册 的 内 容 ；2 向 学 生 演 示 并 讲 解 系 统 功 能 和 操 作 方 法 ；(二 )实 验 中模 拟 实 验 为 期 5 天 ， 具 体 安 排 如 下 ：1 第 1 天 ： 教 师 进 行 系 统 演 示 及 讲 解 。 学 生 对 实 验 系 统 进 行 操 作 ， 以 熟 悉 系 统 的 使 用 方 法 。2 第 2 天 ： 录 入 基 础 数 据 ， 包 括 线 路 数 据 、 列 车 数 据 等 ， 并 利 用 本 系 统 进 行 列 车 牵 引 计 算 。3 第 3 天 ： 进 行 案 例 设 计 并 分 析 。更 改 线 路 坡 度 及 曲 线 半 径 前 后 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ；不 同 牵 引 重 量 下 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ： 包 括 站 间 运 行 时 分 、 运 行 速 度 、 能 耗 的 变 化 ；不 同 动 车 组 条 件 下 的 列 车 运 行 效 果 比 较 ；车 站 距 离 设 置 对 区 间 运 行 时 分 和 能 耗 的 影 响 ；列 车 提 速 的 限 制 因 素 (坡 度 ， 曲 线 半 径 、 牵 引 重 量 、 动 车 组 的 限 制 )。4 第 4 天 ： 撰 写 实 验 分 析 报 告 。5 第 5 天 ：