臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要的目的是開發多列車模擬軟體。系統模擬軟體可分成二個部份來模擬: 列車運轉模擬(單列車)和多列車避車計算。本模擬程式採用Borland C++ Builder程式語言來編寫電腦程式，系統以中文化視窗提供人性化操作介面。
在規劃參數資料庫爲求符合營運需求，將資料庫分成三類:列車組成與承載(動力車與非動力車配置、行駛阻力係數和牽引力的曲線), 路線資料(坡度、曲線、速度限制和摩擦系數)與營運參數(加速率與剎車率、發車時間表,和停站時間)。本程式軟體使用時間增量法來計算列車速度、加速度、列車位置與時間之關係恆等式。多列車避車計算是讀取列車運轉模擬中多筆單列車模擬資料來模擬比對，並自動排除列車運行曲線重疊也就是列車追撞情況。
在本研究中以台北捷運系統和台灣高速鐵路系統作為模擬範例來分析驗證軟體。本研究成果期待提供多列車運轉分析之參考。

The purpose of this study is to develop an operation simulation model for multiple trainsets. This simulation model consists of two major simulator： Train Performance Simulator and Train Collision Simulator. All of the modules were written in Borland C++ Builder language, and adapted to run on the personal computer. The man machine interfaces for the simulator model were written in the Chinese-adapted Windows.
The input data of Train Performance Simulator are divided into three major categories: train related information (train formation: motor car & trailer car, train resistance information and tractive effort curves), route data (grade, curve, speed restriction and friction coefficient), and operation parameters (acceleration and braking rates, timetables, and dwell time). This program uses discreet, adjustable time steps to integrate the equations of motion to obtain train speed, train acceleration and train position as a function of time.
The Train Collision Simulator accepts output data from Train Performance Simulator to simulate train trajectories including rear end collision trajectories and normal operation trajectories. The Taipei Rapid Transit System and Taiwan High Speed Rail System were simulated to demonstrate the capability of the simulation model in this study. The result from this research will provides a valuable reference to the multiple trainsets simulation community and train system operator.

目 錄
第一章 緒論 - 1 -
1.1 研究動機 - 1 -
1.2 研究目的 - 2 -
1.3 研究流程 - 3 -
第二章 文獻回顧 - 5 -
2.1 前言 - 5 -
2.2 國內相關文獻回顧 - 5 -
第三章 基本原理 - 12 -
3.1運動方程式 - 12 -
3.2列車阻力 - 13 -
3.2.1列車運行阻力 - 14 -
3.2.2列車運行阻力之一般公式 - 20 -
3.2.3 附加阻力 - 22 -
3.3 列車牽引力 - 25 -
3.4 加速力 - 29 -
3.5 制動(煞車)性能 - 32 -
3.5.1 概念 - 32 -
3.5.2 制動系統種類 - 33 -
3.5.3 制動力 - 34 -
3.5.4 制動距離與時間 - 36 -
第四章 軟體架構 - 41 -
4.1 名詞定義 - 42 -
4.2 模擬軟體架構 - 44 -
4.3 模擬軟體程式流程圖 - 48 -
第五章 列車模擬程式 - 52 -
5.1 前言 - 52 -
5.2 資料庫系統介紹 - 52 -
5.2.1 主參數資料庫 - 53 -
5.2.1.1列車組成資料庫 - 54 -
5.2.1.2 路線線型資料庫 - 66 -
5.2.2 模擬結果回存資料庫 - 69 -
5.3 輸出介面系統介紹 - 71 -
5.3.1 單列車輸出結果介面 - 71 -
5.3.2 多列車輸出結果介面 - 75 -
5.4 結果輸出 - 81 -
5.4.1 台北捷運新店線測試 - 81 -
5.4.2 台灣高速鐵路模擬測試 - 86 -
第六章 結論與建議 - 89 -
6.1 結論 - 89 -
6.2 建議 - 90 -
參考文獻 - 92 -

圖 目 錄
圖3-1 列車運行阻力與車速示意圖 - 14 -
圖3-2 列車車輪與輪軸間摩擦阻力受力狀況示意圖 - 15 -
圖3-3 迎風面列車與空氣擠壓示意圖 - 17 -
圖3-4 列車行進後方空氣紊流示意圖 - 18 -
圖3-5 車廂間隙產生渦流示意圖 - 18 -
圖3-6 車廂表面與空氣摩擦示意圖 - 18 -
圖3-7 列車在坡道上受力的狀態圖 - 22 -
圖3-8 作用在不同處之牽引力示意圖 - 27 -
圖3-9 各式牽引力與速度關係示意圖 - 29 -
圖3-10 牽引力與列車阻力產生列車加、減速關係圖 - 30 -
圖3-11 牽引力與列車阻力平衡時之均衡點關係圖 - 31 -
圖3-12 軌道車輛制動系統分類圖 - 33 -
圖3-13 制動塊作用於車輪之力的分布圖 - 35 -
圖4-1 模擬軟體系統架構流程圖 - 45 -
圖4-2 模擬軟體組織圖 - 47 -
圖4-3 單列車模擬軟體程式流程圖 - 49 -
圖4-4 多列車模擬軟體程式流程圖 - 51 -
圖5-1 主資料庫之架構圖 - 54 -
圖5-2 列車組成資料庫操作面板示意圖 - 56 -
圖5-3 牽引力-速度參數資料庫示意圖 - 58 -
圗5-4 點選「讀取」元件彈出對話框介面示意圖 - 59 -
圖5-5 牽引力介面點選「新增」按鍵後出現對話方框示意圖 - 60 -
圖5-6 點選「刪除」鍵出現對話視窗指定刪除的欄位示意圖 - 61 -
圗5-7 點選儲存彈出另存新檔對話框示意圖 - 62 -
圖5-8 非動力車輛的基本資料操作輸入介面示意圖 - 65 -
圖5-9 列車組成與承載操作輸入介面示意圖 - 66 -
圗5-10 路線線型資料庫輸入介面示意圖 - 67 -
圖5-11 營運參數資料庫操作介面示意圖 - 69 -
圗5-12 單列車結果儲存鍵的示意圖 - 70 -
圗5-13 多列車結果回存鍵的示意圖 - 70 -
圗5-14 單列車時間-距離相對應關係圖顯示介面 - 72 -
圖5-15 單列車速度-距離與加速度-距離結果輸出圖形的顯示介面 - 74 -
圖5-16 單列車速度與加速度對時間的相對應圖之顯示介面 - 75 -
圖5-17 多列車輸出圖示時間-距離相對應關係圖 - 77 -
圖5-18 多列車速度-距離與加速度-距離相對應關係圖之顯示介面 - 79 -
圖5-19 多列車速度-時間與加速度-時間相對應關係圖 - 80 -
圖5-20 台北捷運新店線單列車之距離-時間相對應關係圖 - 82 -
圖5-21 台北捷運新店線單列車之距離-速度/曲度與距離-加速度/坡度相對應關係圖 - 82 -
圖5-22 台北捷運新店線單列車之時間-速度與時間-加速度相對應關係圖 - 83 -
圖5-23 多列車避車模擬前列車運行時間-距離相對應關係圖 - 84 -
圖5-24 多列車避車模擬後列車運行時間-距離相對應關係圖 - 85 -
圖5-25 高鐵台北-板橋單列車之距離-時間相對應關係圖 - 86 -
圖5-26 高鐵台北-板橋單列車之速度-距離與加速度-距離相對應關係圖 - 87 -
圖5-27 高鐵台北-板橋單列車之速度-距離與加速度-距離相對應關係圖 - 87 -


表 目 錄
表5-1 動力車輛牽引力資料設定說明表 - 63 -
表5-2 單列車輸出時間-距離相對應關係圖功能鍵說明表 - 73 -
表5-3 多列車輸出時間-距離相對應關係圖功能鍵說明表 - 78 -

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