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。     

基于粒子群遗传算法的城市轨道交通列车折返时刻表优化研究

为了缩短轨道交通列车在终端站的折返间隔,提高运营效率,解决人工优化折返时刻表难度大的问题,通过阐述典型的终端站型及其进出站过程,在对单站台、双站台6种折返方式折返能力进行分析的基础上,引入标准粒子群算法和改进型的粒子群遗传算法,研究将粒子群遗传算法和折返应用相结合,以最终达到利用计算机自动折返寻优的目的。最后,通过编程和仿真,用粒子群遗传算法自动找到适合该终端站型的最优折返方式和最优折返时间,并将计算结果和现场实测的数值进行比较,验证基于粒子群遗传算法进行列车终端站折返寻优的实用性。     

城市轨道交通线路折返能力分析及优化措施

折返能力是限制城市轨道交通线路通过能力的瓶颈。为缩短折返间隔时间,提升线路通过能力,采用计算机仿真的方法,针对站前侧向折返、站前直向折返、站前交替折返、站后直向折返、站后侧向折返等具体折返站型进行计算,得到不同折返路径的折返效果,通过分析各种折返方式对应的折返能力特点,提出提升折返能力的措施,以期为城市轨道交通运营和规划设计单位选择合适的折返方式,以及设计合理的折返站型提升折返能力提供参考。     

面向供需协同的城际通道高速列车开行方案优化研究

探讨城际通道短距离多线路列车优化问题,建立城际通道高速列车开行方案优化模型,提升列车运输效益和服务水平。针对城际通道线路特点,以多线路、多列车类型为基础构造列车流路径网络;分析旅客出行费用偏差,将客票费用偏差和旅行时间费用偏差相结合考虑,通过引入旅客对不同因素的容忍度参数,提出旅客出行需求与运输供给的协同偏差,进而建立供需协同的城际通道列车开行方案优化模型。以模拟退火算法为基础,设计模型求解算法。最后通过算例进行仿真验证,结果表明,利用该方法得到的开行方案,能在满足旅客需求条件下,在列车运输效率、运营收益和服务质量方面得到一定程度的提高,从而为高速铁路列车开行方案优化提供新思路。     

城市轨道交通站前折返列车间隔时间计算

在城市轨道交通中折返列车间隔时间是计算车站通过能力和编制列车运行图的重要因素,为了研究中间折返站在站前折返方式下的列车间隔时间计算方法,将站前折返方式分为单渡线折返和双渡线折返。通过分析两种折返方式下的列车作业流程及各种列车作业的交叉干扰情况,确定中间折返站在不同折返方式下各种列车间隔时间的计算方法,为编制列车运行图提供依据。     

关于客运专线及城际铁路有折返作业中间站的平面布置

有折返作业的中间站,是客运专线和城际铁路常见的中间站。在普速铁路中,由于全线开行的客车密度小,机车牵引的列车折返时需机车调头,作业复杂,折返作业时间的长短对能力也影响不大,所以,在车站布置上不需要作特殊对待,最多设一条机待线。而以动车组运行的客运专线和城际铁路就大不相同,高峰时段列车开行密度大,动车组折返不仅影响到车站和线路能力,而且也影响到动车组运用效率,就折返问题,对中间站的布置进行分析。     

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。     

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。     

城市轨道交通折返站车站作业计划编制的研究

折返站车站作业计划的编制是城市轨道交通项目勘察设计及运营管理中的一项重要工作和任务。借鉴搭接网络计划思路构建车站作业计划网络,并以列车运行间隔最小为目标函数建立城市轨道交通车站作业计划编制模型。通过基于模型的仿真实例得到折返站最优的作业过程及列车最小追踪间隔,进而通过计算得到车站折返能力,可以为城市轨道交通项目的勘察设计工作和运营单位制订运营计划提供技术支撑和决策依据。     

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%。     

高速铁路列车追踪间隔时间计算方法

随着高速铁路行车密度的加大,高速铁路线路能力日趋紧张,传统的以固定追踪间隔时间排布运行图及进行运行方案调整的方式较为粗放,很难准确反映列车追踪情况。为充分利用列车运行图能力,在阐述列车追踪间隔时间分类的基础上,根据追踪列车在站停站与否,对精细化的列车追踪间隔时间计算方法进行分析,考虑前行列车与后续列车在站停站差异及列车加减速性能差异,提出最小列车追踪间隔时间的计算方法,最后进一步探讨不同速度等级列车追踪时间计算方法,为提高高速铁路日常运营组织灵活性提供理论参考。     

城市轨道交通车站折返能力计算

针对城市轨道交通折返站的通过能力,对站前折返和站后折返方式分别进行特点分析和能力计算.在具体分析计算和总结各种列车折返方式优缺点的基础上,提出采用现代化电气及信号设备,采用大号码道岔,缩短站前制动点至道岔的距离,压缩列车停站时间等提高城市轨遘交通车站折返能力的措施.     

基于运到期限的技术站动态配流优化研究

技术站配流作为货物运输的重要环节，影响着货物运输的时间和效率。为实现运到期限的兑现，以考虑运到期限的技术站动态配流为研究对象，将运到期限利用蒙特卡洛法分配到技术站转化为最大在站停留时间约束，引入优先级来评价货物的紧急程度，以优先级加权的货物总在站停留时间最小和发出总车辆数最多为双目标，为避免列车不合理停运，考虑不同满轴约束条件及摘挂、小运转列车可欠轴发出等车站实际，构建了混合整数规划模型，设计遗传模拟退火算法并采用软件求解。算例表明：与既有方法相比，研究的模型与算法能充分配流使得所有出发列车正点发出，优先处理优先级高的货物以减少其在站停留时间，且能保障所有货物不同运到期限的要求。     

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。     

双线铁路通过能力图解计算方法研究

为了准确计算双线铁路通过能力,提出一种双线铁路线路通过能力图解计算的新思路,借鉴作业车间调度问题的建模方法,构建列车运行图优化编制的析取图模型,设计遗传算法求解,实现以时间跨度最小为目标的双线铁路运行图优化编制,以支撑双线铁路线路通过能力的图解计算。通过算例测试验证了运行图优化编制方法,利用该方法计算单类列车的开行数量,对多类列车混合开行情况下的扣除系数进行分析,运用帕累托最优原理描述多种类列车开行情况下的线路通过能力。     

西安地铁列车运行控制节能技术研究

通过概述我国城市轨道交通的能源消耗情况,提出研究西安地铁列车运行控制节能技术的思路,分信号系统调通前和调通后比较列车实际运行与牵引计算软件模拟运行的结果,提出西安地铁2号线在高峰时段采用节能模式运营,在非高峰时段采用降速模式运营,节能效果较好。研究列车运行控制节能技术的发展趋势,提出充分利用再生制动能量是行车组织节能的最有效途径,并对再生制动利用进行量化分析。     

城市轨道交通大小交路结合快慢车开行方案优化

城市轨道交通线路可以实行大小交路的开行模式,以克服断面客流不均衡导致的能力浪费,而这种模式使长距离乘客的出行时间增加,可以在列车开行大小交路的基础上考虑开行快慢车。以乘客出行成本与企业运营成本最小为目标,考虑列车停站时间与客流需求的关系,将停站时间纳入乘客出行成本,建立双目标非线性整数优化模型,求解乘客与运营企业的成本博弈均衡点。通过算例验证模型的有效性,结果表明,相对于大小交路嵌套的运营模式,实行“大小交路+快慢车”的运营模式可以有效降低乘客出行成本与企业运营成本。     

长大下坡道条件下的高速铁路闭塞分区布置研究

高速铁路闭塞分区布置是线路设计的重要内容,直接影响线路运营安全和运输效益。在长大坡道条件下,对列车的安全制动与追踪运行都有着更加严格的要求,通过选取该条件下的高速铁路闭塞分区布置问题来进行研究,结合长大下坡道条件下列控设备及安全管控特点,构建长大下坡道条件下的高速铁路闭塞分区布置优化模型,并采用实数编码的遗传算法进行计算求解。经过典型线路的实例验证得出,与传统的闭塞区间布置方式相比,该方法能够有效地缩短列车区间追踪间隔时间,提高区间通过能力,可将其应用于高速铁路线路信号设计与改造。     

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。