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%。     

基于极大代数的高速列车运行延误模型研究

基于极大代数线性系统理论和运行图建立列车运行模型状态矩阵,分别研究建立列车顺序运行和区段列车或越行列车2种情况的列车运行系统。通过对线性系统输入矩阵或初始状态矩阵的参数设置,可以对任意列车在任意停站车站的发车时刻增加延误扰动,并基于所加扰动导致的延误列车本身及其他被影响列车的延误情况研究高速铁路列车运行延误模型。最后以某高速铁路实际列车运行情况建模,并通过仿真进行计算分析,验证模型的可行性。     

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。     

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。     

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。     

基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型研究

目前我国重载铁路普遍采用固定闭塞,列车追踪间隔较长且基本达到当前闭塞制式下的极限,而移动闭塞可以大幅度缩短列车追踪间隔,提高线路运输能力。因此根据我国重载列车运行特点,结合道路车辆跟驰理论,从工况选择的角度,分析建立基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型,并借助AnyLogic软件进行仿真研究。结果表明模型合理可行;出站和到站的列车运行最小追踪间隔时间大于区间内的列车运行最小追踪间隔时间;在考虑列车工况选择时,若前后列车均采取常用制动则最小追踪间隔时间更短。本次研究为缩短列车追踪间隔时间,提高重载铁路运输能力提供理论思考,也可为基于移动闭塞系统的重载列车自动驾驶做出理论探索。     

基于满意度分析的高速铁路列车运行调整优化研究

为了研究高速铁路列车在恶劣天气影响下导致区段临时限速情景下的列车运行调整问题,文中选择总晚点时间和晚点列数2个指标,分别转化为列车延误满意度和正点率满意度,建立线性满意度、梯形满意度和传统多目标线性加权模型,通过改变列车到发时刻、运行径路、次序等实现高效、准点的列车运行调整。最后设计一个限速场景,运用软件求解,通过改变总晚点时间和晚点列数的权重,得到模型的帕累托解,结果表明满意度模型的帕累托解优于线性加权模型。此外,算例验证了梯形满意度线性加权模型从计算时间上优于传统多目标线性加权模型,提出的满意优化模型可以辅助调度员在发布限速命令后尽快获得满意的调度方案。     

定压对货物列车限速及运行时分的影响研究

《铁路技术管理规程（普速铁路部分）》规定,对长大下坡道区段货物列车及重载货物列车,铁路局集团公司可根据管内相关试验结果和列车实际操纵需要,将其制动主管压力定为600 k Pa。我国货物列车制动主管定压为500 k Pa和600 k Pa的局面长期并存,使部分列车在运行过程中需进行定压转换,对列车运行效率产生了一定的影响。调整制动主管定压,会对列车每百吨换算闸瓦压力造成影响,并进而影响货物列车的紧急制动距离、限速和运行时分。对不同定压下换算闸瓦压力、制动限速、坡道运行时分以及典型山区线路进行仿真计算分析,研究结果表明,列车运行时分受到线路限速、分相、坡道等多重因素制约,虽然定压变化会对坡道限速产生一定影响,但总体上对列车运行时分影响很小。     

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%.     

列车速度联控模拟实验系统的研究

对“列车速度联控行车制式”理论作了简要的说明,对列车速度联控模拟实验系统的模型和设计方法进行了介绍,并对模拟结果进行了分析。由于该实验系统以牵计算为基础,所以能较为准确地反映列车运行的实际情况。