一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法，包括以下步骤：计算列车在长大隧道区间内的列车运行曲线；根据所需设置的通风井数量n，将长大隧道区间按照长度均分的原则以初步确定各通风井的布置位置以及通风井区段的长度；计算追踪间隔时间；验证各通风井区段能否满足追踪间隔时间的要求，如果不能满足要求，则调整相应的所述通风井位置，并重新进行验证，直至满足追踪间隔时间要求；将通风井布置方案输出HMI界面。本发明专利技术的优点是：满足长大隧道区间的通过能力要求，也满足每个通风井区段只有一列车的安全限制条件。足每个通风井区段只有一列车的安全限制条件。足每个通风井区段只有一列车的安全限制条件。

【技术实现步骤摘要】
一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通信号
，具体涉及一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法。

技术介绍

[0002]地铁空间封闭、人流密度大、疏散条件有限，一旦发生火灾事故，危害性极大。列车发生火灾造成严重影响的事故虽然是小概率事件，但如果发生，带来的危害和影响极大。因此，如何尽量减少、降低火灾的影响，是地铁研究的重点，中间风井的布置是其中之一。
[0003]按照市域快速轨道交通设计规范规定，两个通风井之间，信号系统在ATO模式下只允许有一列列车运行。如一个通风区段出现2列列车，前方列车车尾发生火灾，会导致后方列车在有烟区，影响乘客疏散，导致更大的灾难性后果。
[0004]目前，在实际工程中判断是否设置中间风井的原则如下：判断区间隧道端头活塞风井间的纯运行时间T与行车间隔的关系。
[0005]若T＞行车间隔则需考虑设置中间风井；若T＜行车间隔，则可不设置中间风井。
[0006]区间隧道端头活塞风井间的纯运行时间T为：车头驶入出发站出站端活塞风井风口时刻，至车尾出清到达站进站端活塞风井风口时刻的时间差。
[0007]这种方法只适用于普通长的隧道区间。如果存在长大隧道区间的话，那么需要在区间布置多个通风井。同时，在布置区间通风井的时候，还需要满足一定的区间设计能力要求。比如，满足区间追踪间隔时间150秒的要求。
[0008]长大隧道区间是指隧道内2站之间的区间长度存在大于等于3公里以上的连续隧道。
[0009]为了保证长大隧道区间的安全运行，通风井的布置需要既能保证列车安全（每个通风井区段只有一个车）。同时，也要保证150秒的间隔时间。
[0010]因此，本专利技术提出了一种满足不同编组列车混编运行的通风井布置方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法，该通风井布局优化设计方法根据列车在长大隧道区间内的运行曲线，隧道的开始和结束处就近风井的位置，按照列车运行曲线上的时间间隔来划分最优通风井区段。
[0012]本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法，其特征在于所述通风井布局优化设计方法包括以下步骤：S1：计算列车在长大隧道区间内的列车运行曲线；S2：根据所需设置的通风井数量n，将长大隧道区间按照长度均分的原则以初步确
定各所述通风井的布置位置以及通风井区段的长度；S3：计算追踪间隔时间；验证各所述通风井区段能否满足所述追踪间隔时间的要求，如果不能满足要求，则调整相应的所述通风井位置，并重新进行验证，直至满足所述追踪间隔时间要求；所述追踪间隔时间等于T0‑
T1；其中，T0为前列车车尾出清当前所在通风井区段出口处的时刻；在T0时刻，后列车的车头位置位于距离所述通风井区段入口处的最不利安全制动距离处，通过所述列车运行曲线查找所述最不利安全制动距离处的时刻T1。
[0013]所述列车运行曲线的计算方法为：所述列车在长大隧道区间内的运行曲线分为四个阶段，分别为启动阶段、加速阶段、巡航阶段以及进站制动阶段；计算并记录所述列车在各所述阶段中每个时刻的数据点，所述数据点包括速度、加速度、公里标位置以及最不利安全制动距离，将各所述数据点拟合连接以获得所述列车运行曲线；其中，各时刻的速度和公里标位置的计算公式为：式中：v
i
为当前i时刻的速度；a
i
为当前i时刻的加速度；s
i
为当前i时刻的公里标位置；
△
t为计算周期，所述计算周期为相邻时刻之间的时长，
△
t≤500ms。
[0014]所述最不利安全制动距离的计算方法为：所述列车在最不利情况下的制动距离包含三个阶段；第一阶段的失控加速运行距离的计算方法为：第二阶段的制动距离计算方法为：第三阶段的制动距离计算方法为：所述最不利安全制动距离为s=s1+s2+s3；式中：
△
t为计算周期；a
runaway
为失控加速度值；
a
grade
为坡度产生的加速度值；v0为所述列车开始最不利情况下的紧急制动初始速度；t1为第一阶段内的失控加速持续时间，t1=∑
△
t；s1为第一阶段的失控加速运行距离；v1为第一阶段失控加速结束后的速度；t2为第二阶段内的失控加速持续时间，t2=∑
△
t；s2为第二阶段切换到紧急制动的运行距离；v2为第二阶段切换到紧急制动的速度值；a
eb
为所述列车最小保证紧急制动率；s3为第三阶段的紧急制动距离。
[0015]每个所述通风井区段的最小长度大于所述列车的长度。
[0016]本专利技术的优点是：满足长大隧道区间的通过能力要求，也满足每个通风井区段只有一列车的安全限制条件。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中通风井布局优化设计方法的流程框图；图2为本专利技术中计算通风井前后列车追踪间隔时间的示意图；图3为本专利技术中长大隧道区间的列车运行曲线示意图；图4为本专利技术中通风井布局优化设计方法模块的组成示意图；图5为本专利技术中最不利安全制动距离曲线示意图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例：如图1、2、3、4、5所示，本实施例具体涉及一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法，该通风井布局优化设计方法的运行通过如图4所示的系统实现，包括HMI模块以及分别与该HMI模块连接的通风井布置算法模块、列车运行曲线算法模块以及列车追踪间隔时间算法模块；该通风井布局优化设计方法包括以下步骤：S1：根据列车的牵引制动参数值，线路条件等约束条件下，利用列车运行曲线算法模块计算长大隧道区间的列车运行曲线，包括列车在每个时刻的速度、时间、位置、加速度和安全制动距离值，列车运行曲线如图3所示，所述的列车运行曲线是指列车在长大隧道区间内的每个时刻的速度、加速度、公里标位置以及最不利安全制动距离。需要说明的是，本实施例中的长大隧道区间是指隧道内2车站之间的区间长度存在大于等于3公里以上的连续隧道。
[0019]如图1、3所示，列车在长大隧道区间内的运行曲线分为四个阶段，分别为启动阶段、加速阶段、巡航阶段以及进站制动阶段。在列车运行过程中，需要考虑以下约束条件：1、乘客的舒适度。2、隧道区间范围内的坡度。3、隧道区间范围内的限速。4、列车的长度。5、列车的牵引制动特性约束。
[0020]列车在站台启动阶段，为了保证乘客的舒适度，以一个比较低的加速度完成列车
从静止到启动的过程。一般取列车的启动加速度在0.3 m/s2‑
0.5 m/s2范围内。
[0021]列车在加速阶段，为了尽快提高列车的速度，减少列车在区间的运行时分，根据车辆的最大性能来加速，达到区间的最大限速值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法，其特征在于所述通风井布局优化设计方法包括以下步骤：S1：计算列车在长大隧道区间内的列车运行曲线；S2：根据所需设置的通风井数量n，将长大隧道区间按照长度均分的原则以初步确定各所述通风井的布置位置以及通风井区段的长度；S3：计算追踪间隔时间；验证各所述通风井区段能否满足所述追踪间隔时间的要求，如果不能满足要求，则调整相应的所述通风井位置，并重新进行验证，直至满足所述追踪间隔时间要求；所述追踪间隔时间等于T0‑
T1；其中，T0为前列车车尾出清当前所在通风井区段出口处的时刻；在T0时刻，后列车的车头位置位于距离所述通风井区段入口处的最不利安全制动距离处，通过所述列车运行曲线查找所述最不利安全制动距离处的时刻T1。2.根据权利要求1所述的一种用于长大隧道区间的通风井布局优化设计方法，其特征在于所述列车运行曲线的计算方法为：所述列车在长大隧道区间内的运行曲线分为四个阶段，分别为启动阶段、加速阶段、巡航阶段以及进站制动阶段；计算并记录所述列车在各所述阶段中每个时刻的数据点，所述数据点包括速度、加速度、公里标位置以及最不利安全制动距离，将各所述数据点拟合连接以获得所述列车运行曲线；其中，各时刻的速度和公里标位置的计算公式为：式中：v
i
为当前i时刻的速度；a
i
为当前i时刻的加速度；s
i
为当前i时...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明峰，付鹏，单晓强，宋优才，施宇豪，徐纪康，
申请(专利权)人：上海市隧道工程轨道交通设计研究院，
类型：发明
国别省市：