基于双重优化的高速列车节能运行研究

为了降低高速列车运行能耗,首先构建多质点列车模型,从而提高能耗计算的精准度,在此基础上,通过牵引计算,建立满足时间与限速约束条件的列车操纵模型,提出基于遗传算法的双重优化控制方法。第1重优化结合遗传算法得到离散子区间线路的列车运行最小能耗基础速度曲线;第2重优化是在基础速度曲线平稳运行阶段再次利用遗传算法搜索操纵工况转换点的最优位置,利用牵引—惰行模式进一步降低能耗。以合肥—蚌埠站间线路为例,利用MATLAB进行仿真,仿真结果表明,在满足列车准时到站的前提下,通过双重优化后的运行速度曲线能够使列车运行能耗降低15.53%。     

城市轨道交通列车能耗监测及节能方案研究

降低城市轨道交通列车能耗是当前城市轨道交通行业亟需解决的重要问题,而牵引能耗是城市轨道交通列车能耗的重要组成部分。在分析城市轨道交通列车牵引能耗影响因素及相应节能方案现状的基础上,结合城市轨道交通运营阶段节能方案和广州地铁?7?号线列车节能需求及车辆牵引供电系统的特性,提出以单列车节能为主、多列车节能为辅的列车能耗监测及节能方案,为广州地铁?7?号线运营阶段列车能耗监测和节能方案研究提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

动态客流需求下城市轨道交通列车时刻表优化

为编制以动态需求为导向的城市轨道交通列车时刻表,针对城市轨道交通主要站间高峰时段客流特点,建立以S型曲线为解析式的动态客流累计需求模型,结合轨道交通运营特性,建立动态需求下的城市轨道交通列车时刻表优化模型,采用遗传算法求解最优开行方案。算例结果表明采用该优化模型得到的列车时刻表能最大限度地满足动态客流需求,同时验证了决策偏好影响时刻表的制订,可为轨道交通运营管理提供参考。     

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。     

复杂工况条件下地铁多列车优化操纵综合节能控制方法及实现

为构建由弯道、坡道混合组成的复杂工况下的地铁多列车协同调度的能量回收模型、列车调度时刻表模型，进而研究多列车协同利用制动能量及行车调度综合节能控制方法，提出了一种矩阵离散算法，该方法将列车时刻表、运营工况、线路信息、制动点位等参数进行分解、离散并编码，最后构建列车优化操纵控制与能量回收模型。通过调研国内地铁再生能量装置应用现状，系统分析了不同再生能量回收装置应用的优势与不足，进一步以车站运营实际轨道线路为对象，搭建复杂工况多列车优化操纵综合节能矩阵控制模型。以此为基础，建立多列车节能优化操纵节能控制指导系统，并将车站运营数据与指导系统数据进行对比分析。结果表明，该方法可有效构建复杂工况条件下的多列车协同利用再生能量优化操纵模型，提升再生能量利用效率。     

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。     

我国铁路重载铁路单元式列车组合模型研究

重载铁路运输能力大、效率高、成本低、节能环保,是国际铁路运输未来的趋势,但重载铁路单元式列车的组织方案还有待加强。在建立重载铁路单元式列车组合模型的基础上,分析实际到达时刻与需求时刻之间差值的关系,该时间差应符合0-1整数规划。通过遗传算法求得模型解的初始上界,再通过分支定界算法求得最优解,得到重载铁路系统中重载铁路单元式列车的最优组合方案,并且验证该模型可以缩减整体运输过程的周转时间。最后,分析重载铁路单元式列车组合方案与通道通过能力和组合站、分解站编组能力之间的关系,为运营者提供参考。     

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.     

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。     

高速铁路列车追踪间隔影响因素及测试方法研究

列车追踪间隔是提升运行图通过能力的关键限制因素之一。为减小列车追踪间隔,在分析列车追踪间隔原理的基础上,对牵引制动性能、咽喉区长度、允许过岔速度等列车追踪间隔的关键影响因素进行理论解析,并利用Opentrack软件仿真验证各因素与列车追踪间隔的关系,由此提出减小列车追踪间隔、提升线路通过能力的优化建议。最后结合多条高速铁路测试经验,提出二分查找与信号影响时间补偿相结合的列车追踪间隔测试方法,以提高测试效率,降低试验成本。     

面向能力运用的京沪高速铁路列车停站方案与运行图协同优化研究

针对京沪高速铁路列车开行需求日益增长的现状,如何提高通过能力紧张区段的列车开行数量已成为亟待解决的问题。基于京沪高速铁路当前列车周期化开行结构,利用区段通过能力与列车停站的紧密关系,考虑区间运行时间、停站时间、车站安全间隔时间、列车和车站停站次数等约束,构建列车停站方案与运行图协同编制模型,通过列车停站方案和到发时刻的协同优化满足京沪高速铁路开行更多列车的实际需求。以京沪高速铁路下行方向列车运行图为例验证模型的可行性,优化列车的停站结构、不同速度等级列车间的待避位置和列车在途经车站的到发时刻,得到了具有更高通过能力运用水平的列车停站方案及运行图,研究结果为更好满足京沪高速铁路列车开行数量需求奠定了理论基础。     

平朔露天煤矿煤炭外运的探讨

安太堡、安家岭两大露天煤矿若通过大秦线到秦皇岛开行万吨列车，两端装卸设备和沿途站线是符合要求的。但用双机牵引会引起机力浪费，司机间协作不好，大下坡制动困难，列车长于部分自动闭塞分区长度，难以发挥自动闭塞作用，反而降低通过能力，因而综合考虑，以单机开行6000t列车为宜。     

高峰时段城际铁路列车停站方案研究

为缓解高峰客流拥堵,提高列车服务能力,通过对各种运行列车组在沿途中间站的停站组合分析,推导出始发站列车发车间隔的计算公式。以此为基础,构建以站间服务可达性、列车到达时间、旅客候车时间等作为主要约束条件,旅客旅行时间消耗最小化为目标的非线性0-1规划模型,同步优化城际铁路客流高峰时段的列车停站方案与运行图。根据模型特点设计遗传算法对算例进行求解,验证设计的模型及算法可行,能够为制定城际铁路列车停站方案提供参考。     

客运专线中间站合理站间距的探讨

在对铁路客运专线通过能力进行计算分析的基础上,考虑开行不同速度目标值的A、B类列车条件下,按不同开行方案和站间距离,在给定B类列车开行数量的前提下,分别研究各种站间距离对应的A类列车最大可能开行对数,并检算B类列车的旅速。通过实例分析,说明客运专线的站间距离、开行方案、旅速和开行能力的配比关系。