城市轨道交通列车节能操纵策略研究

为有效降低城市轨道交通列车运行能耗,优化操纵策略,以城市轨道交通列车动力学模型为基础,分别构建四阶段操纵策略能耗模型和惰行控制操纵策略能耗模型,并采用粒子群算法求解模型。选用4动2托的A型列车为研究对象,对平坡道、长区间起伏坡道、短区间起伏坡道、长大上坡道、长大下坡道5种不同坡道进行案例设计,分析2种操纵策略下列车牵引能耗、再生制动储能和总能耗的差异,仿真得到相应的速度距离曲线。结果表明,四阶段操纵策略总体上优于惰行控制操纵策略,结合实际线路情况,协同使用2种策略,有助于达到更好的节能优化效果。     

基于离散动态规划的列车节能速度曲线优化

为降低城市轨道交通的牵引能耗,结合列车牵引特性、速度限制和坡道阻力等影响,确定一条速度曲线使列车站间运行的牵引能耗最小。以位置为自变量、牵引力/制动力的系数为控制变量构建列车节能速度曲线优化模型,根据线路条件将位置进行离散化,把速度曲线优化问题转换为多阶段决策过程,并利用状态空间缩减策略对其缩减,利用离散动态规划求解得到列车站间最优速度曲线和最优控制输入。仿真验证表明:动态规划且状态空间缩减方案可以显著提高搜索效率,有效降低列车的牵引能耗,为列车司机节能驾驶提供参考。     

机车牵引能源消耗因素分析及计算模型研究

通过分析铁路机车牵引能源消耗现状,从机车牵引特性、列车基本阻力特性、编组特性、坡道设计、曲线半径和列车运行速度等方面分析影响机车牵引能耗的因素,根据列车运行过程中不同阶段的牵引力特征建立机车牵引能耗计算模型。选取沪宁线、胶济线的部分区段和20‰上坡道进行模型验算,通过将模型计算结果与仿真软件计算结果进行比较,证明模型计算结果与实际情况基本吻合,计算方法可行。     

城市轨道交通列车节能运行研究

<正>列车运行能耗受线路条件、编组方案以及操纵策略影响较大。为了更准确地研究列车节能运行问题,研究列车在运行过程,分析线路条件、编组方案及操作策略对列车运行能耗的影响,提出基于操纵序列的节能优化方法,采用人工蜂群算法进行节能优化,并通过Matlab进行仿真验证。研究发现,本文所采取的方法能达到降低列车节能运行的目的,对其他交通工具的节能运行具有较好的参考意义和价值。引言随着城市轨道交通建设和运营规模不断扩大的同时,总体能耗呈逐年增长趋势。截至2020年,城市轨道交通运营里程已达7969.7公里,所用的总电能耗达到172.4亿千瓦时,     

铁路电力机车节能优化操纵研究

机车牵引能耗是铁路节能的重点,与其他节能方式相比,在保证安全、准点等约束条件下优化机车操纵是降低机车牵引能耗经济有效的方法。在借鉴已有研究成果的基础上,通过对电力货运机车运行特点和过程进行分析,利用极大值原理求解不同运行阶段的最优节能模式,对不同运行阶段的转换点进行计算,结合优秀司机乘务员的操纵经验,将司机操纵经验纳入节能算法,并进行定量描述,最后对算法进行仿真验证。仿真结果表明,算法能够在复杂线路条件下实现节能目标。     

高速铁路动车组集群运行仿真技术研究

针对我国高速铁路发展运营水平需求与运输组织管理手段不足之间的矛盾,提出一种基于多线程同步事件驱动耦合机制的高速铁路动车组集群运行仿真模型。以铁路局集团公司真实LKJ数据作为仿真基础,映射曲线坡度限速等线路信息并抽象化,将动车组牵引计算作为研究对象,对单列列车运行进行建模。结合CTC系统及CTCS-2/3级列控系统机制,应用并实现多列列车追踪场景仿真,通过深度耦合关系构建与路网相匹配的车站拓朴图与运营区间,进而基于时刻表与列控模型实例化车次信息,实现动车组集群运行仿真平台搭建。最后以真实路网实际线路设备数据为基础进行验证,实验结果表明,平台可实现列车集群运行仿真,并可为评估列车运行状态、运行图调整评价与既有线改造评估提供支撑手段。     

高速列车节能优化运行模式研究

为实现高速列车正点节能运行的目标,以高速列车牵引计算理论为基础,对"牵引-匀速-惰行-制动"(模式1)和"多次牵引-惰行-制动"(模式2)2种运行模式进行分析比较。考虑高速列车再生制动,建立高速列车运动学方程,给出2种运行模式下高速列车运行时间、运行距离及能耗的微积分计算方法,分别建立满足正点到站的能耗模型,并以北京南—廊坊区段为例,运用MATLAB进行仿真。结果表明,模式1比模式2节能6.67%,研究结果对高速列车采用节能优化的运行模式具有一定的借鉴意义。     

变坡点对列车纵向冲动的影响分析

重载列车在运行时,列车中的某车辆通过线路纵断面变坡点时因坡道力突变会在纵向产生激扰,引起列车的纵向冲动,对列车运行安全产生不利影响。根据列车纵向动力学原理,利用列车纵向动力学仿真程序,计算分析重载列车惰行通过起伏坡道时对列车纵向冲动的影响。计算结果表明,既使是列车惰行运行工况,由于相邻坡道坡度值的不同,当列车中的车辆通过变坡点时,连接车辆的车钩产生附加纵向动作用力,车辆产生局部加速度,从而对整个列车的纵向冲动产生激扰作用。同时,还计算分析了单一变坡点和不同线路坡度差对列车纵向冲动的影响,并结合重载列车的牵引、制动工况分析,给出相应的操纵建议。     

考虑线路长度、辅助功率、速度等级的市郊铁路列车节能运行方案研究

随着我国一小时经济圈飞速发展，市郊轨道交通线路站间距更长、列车速度等级更高、列车辅助系统附属设备日益先进，列车能耗问题也更加突出。速度等级、线路长度、辅助功率等条件不同会导致列车整体能耗有所不同，因此，结合列车辅助功率、速度等级与线路长度，对不同列车在不同线路、不同速度等级的节能运行方案进行研究，设计适合不同线路条件、适合不同季节辅助功率条件的列车最佳运行速度。基于整车能耗构建数学模型，结合线路信息，分析线路长度、辅助功率、速度对列车能耗的影响，揭示速度等级、辅助功率之间的最佳匹配关系，经简化模型，分析计算，利用仿真软件运行数据论证了计算方法的有效性。相关结论可指导列车实际辅助功率的选取与列车上线运行限速。     

列车运行仿真模型的多目标改进遗传算法

为求解列车运行仿真模型,以列车运行过程中的工况转换点为基因编码依据,根据列车运行仿真的停站误差、时分误差和能耗目标要求.建立适应值函数,利用变长染色体的多目标改进遗传算法进行计算,以提高解的适应性.实例计算表明,该算法提供的解决方案在满足规定运行时分和停站误差范围内,可节约能耗10%～30%.     

考虑乘客服务水平的城市轨道交通平峰期节能运行图研究

为实现城市轨道交通的节能降耗，降低运营成本，提出基于平峰时段客流特征和行车组织特点的城市轨道交通平峰节能运行图优化模型。在平峰时段，通过压缩客流量较小车站的停站时间，将富余停站时间用于列车区间运行，在保证整体列车运行周期不变的同时，实现降低列车牵引能耗的目标。建立考虑乘客服务水平的城市轨道交通平峰期节能运行图优化模型，并设计遗传算法对模型进行求解。以深圳地铁7号线上行方向为例，结果表明上行方向区间牵引总能耗整体减少87.35 kW·h，节能效率达到19.44%。研究表明在不影响乘客正常乘降列车的情况下，提出的考虑乘客服务水平的平峰节能运行图模型调整列车区间运营时间，具有显著的节能减排效果。     

列车运行时分力学模型的建立与仿真

为了建立列车运行时分计算的仿真力学模型,比较不同模型对计算结果的影响,分别采用单质点列车力学模型和多质点列车力学模型,通过对列车运行过程中受力的动态分析,得到2种模型的列车运行数据。模拟仿真说明,多质点列车力学模型较好地考虑了列车长度,附加阻力的变化是连续的,列车速度曲线平滑,符合列车实际运行状况。     

基于预测模糊PID控制算法的高速列车优化控制研究

为提高高速列车速度控制的精度,在建立高速列车运动模型的过程中,结合真实的列车参数进行模型参数寻优设计;由于传统单质点模型不考虑车长,列车在变坡点会造成较大的速度控制误差,因而结合真实线路数据提出附加阻力优化计算方法。通过对预测模糊PID控制算法进行设计,采用系统仿真对比预测模糊PID控制与PID控制,结果表明：附加阻力优化计算方法有效提高了变坡点附近受力计算的精度,减小了速度控制的误差;针对优化后的列车模型所设计的预测模糊PID控制器能很好地控制列车跟踪理想速度曲线运行,提高列车速度控制的精度和舒适度。     

线路能力分析系统的研究及应用

介绍了组成线路能力分析系统的三套软件，即列车牵引计算分析系统、列车运行图编辑绘制系统和列车运行模拟分析系统的特点、功能、原理及应用。在列车牵引计算分析、列车运行图管理、线路通过能力评价、扩能方案评估及列车运行计划的合理安排等方面有着广泛的用途。     

高速列车运行能耗测算方法研究

高速列车运行能耗测算主要有3种方法,即能耗曲线测算方法、牵引功耗测算方法及经验公式法,3种方法有其不同的适用范围.通过分析基于经验公式的高速列车运行能耗测算方法,对高速列车能耗模型进行改进和标定.为了验证改进模型的准确性,以京津城际铁路为例对模型进行验证.结果表明,在对能耗测算准确性要求不高的情况下,采用该模型相对于牵引功耗测算方法较为方便.     

面向虚拟编组的城市轨道交通运行优化调度方法

伴随着我国城市化进程持续快速发展,既有的城市轨道交通列车运行控制系统下运力资源的调控能力已经趋于饱和。为了满足不断增长的乘客出行需求,以列车虚拟编组为代表的新技术成为发展方向。为了解决虚拟编组下列车的运行调度问题,提出面向虚拟编组的城市轨道交通运行优化调度方法,建立列车运行和客流变化模型,描述列车运行和乘客人数的动态变化;构建列车时刻表和编组策略的协同优化模型,以实现列车利用率、列车停站时间和乘客等待时间之间的平衡为目标求解优化策略,并根据最优解生成列车调度和编组方案;最后选取北京地铁亦庄线为线路仿真对象,结果表明该模型可以显著提高列车利用率,减少乘客候车时间,具备良好的应用前景。     

铁路机车单耗测算模型研究

在对国内外铁路机车能耗模型进行分析的基础上,以我国传统铁路客贷共线运行列车为研究对象,从机车能耗产生的微观角度出发,运用列车运行计算的相关原理,设定了列车运行环境,建立铁路机车单耗测算模型。模型中引入"牵引运行能耗换算系数",通过微观数值计算方法测算机车单耗的宏观量,计算机车担当客、货运时的单位能耗值。根据机车数量比例和完成的运输工作量,通过加权平均法测算机车综合单耗。经过测算,内燃机车综合单位耗油量与电力机车综合单位耗电量的模型测算值与实际统计值较为吻合。     

高速铁路调度集中一体化仿真测试平台的设计与实现

为满足调度集中软件的综合测试和行车作业人员的日常培训需求,降低仿真测试环境对调度集中相关系统的依赖性,以一体化为基本思想,研究高速铁路计算机联锁、车站列控中心、临时限速服务器和移动闭塞中心等信号设备的综合仿真。以线路参数和列车牵引性能等数据为基础,采用图表拟合函数的方法,研究列车运行过程的仿真。高速铁路调度集中一体化仿真测试平台实现了调度集中外部相关系统的一体化仿真,具备按照列车运行图自动仿真列车运行、信号和列车故障输入等功能。最后,利用成渝客运专线调度集中软件和数据搭建仿真环境进行验证。     

铁路机车运行能耗影响因素仿真研究

铁路机车运行能耗对铁路运输成本具有重要影响,为定量分析机车能耗的影响因素,通过利用牵引电算软件,对不同机车能耗影响因素进行仿真和对比研究,从坡道设计、停站次数、牵引总重、编组辆数、惰行距离5个方面定量分析各影响因素对机车运行能耗的影响。试验表明:坡度越大、停站次数越多、牵引总重越大、编组辆数越多、惰行距离越短,其能耗越大,反之越小。机车运行能耗影响因素仿真研究结论为合理确定机车能耗水平、优化线路设计、节能运营组织提供了更为直观的参考依据。     

基于再生能利用的地铁多车协同折返优化研究

折返站作为影响线路发车上限的重要因素,影响着整条线路的运营效率,也是能量浪费较为严重的地方。因此,有必要在兼顾线路运营效率的前提下减少列车折返运行的能耗。为此,通过提出基于再生制动能量利用的列车折返问题对列车的节能运营进行研究。通过建立底层网络图,构建以列车折返为基础考虑再生制动能量利用的能耗优化模型。为提高模型的求解能力,引入辅助变量将其转变为线性化模型。以上海地铁某折返站作为实例对象,借助Gurobi进行求解并对能耗等数据进行分析,证实模型有效。由该模型得到的折返时刻图在保证折返能力的同时,列车能耗与原始折返方式相比降低了5.74%,为考虑再生制动能量利用的列车折返运营方式提供一定的理论支撑与依据。