基于人工蜂群算法的高速列车运行节能优化研究

合理的列车操纵方式能在很大程度上降低列车运行过程中的能耗,为了有效降低高速列车运行能耗,从研究高速列车的操纵方式入手,首先建立列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型,其次通过对比人工蜂群算法(ABC算法)和粒子群算法(PSO算法)的优化性能证明ABC算法优于PSO算法,提出了在满足运行速度、运行时间以及运行区间等约束条件下,采用ABC算法与操纵工况序列相结合的方法来优化计算确定高速列车操纵工况关键转换点最优位置和速度。最后通过对选取线路的MATLAB仿真模拟,验算了ABC算法在降低列车运行能耗方面的有效性。研究表明,经过ABC算法优化后的结果均能满足优化操纵方式的基本操纵策略且达到了良好的优化效果,能较好地解决列车节能操纵优化问题。     

基于黄金比例遗传算法的动车组列车节能优化研究

为研究注重最小化能耗的动车组列车运行控制,针对列车单质点模型受力分析不准确问题,提出一种对附加阻力进行处理的多质点方法,进而以多质点模型为基础进行2次优化。为解决遗传算法寻优时容易陷入局部最优的问题,提出一种基于黄金比例遗传算法的优化方法,1次优化通过该算法为列车运行寻求一组满足约束条件的目标速度集合,获得列车节能运行速度曲线。考虑过电分相对列车运行的影响,进行2次优化,将运行区间划分为操纵固定段和操纵可优化段,并通过黄金比例遗传算法搜索出一组操纵可优化段内满意的工况转换点,结合1次优化得到列车最终运行曲线。以兰考南-开封北线路CRH3型动车组为仿真实例,列车运行能耗降低了10.83%,表明所提方法是可行的。     

再生制动条件下的城轨列车节能驾驶综合模型

当供电区段内有列车进行电力再生制动时,所产生的再生电能会向牵引供电网反馈,若邻近无处于牵引状态的列车吸收此部分再生电能,则会造成牵引变电所两端的电压升高。由此提出通过检测牵引供电网第三轨电压并在牵引供电网网压升高时适当提高邻近列车运行速度,以充分利用再生电能,从而实现城轨列车的节能运行。基于此思路建立列车节能运行优化控制与牵引供电系统相配合的城轨列车节能驾驶综合模型。该模型由列车节能运行优化控制算法和牵引供电模型组成。前者为牵引供电模型提供列车运行动态信息;后者基于牵引供电系统特性生成列车运行控制最佳策略所需的数据,供列车节能运行优化控制算法使用。以北京地铁亦庄线为例,验证综合模型的可行性和有效性。结果表明:在该线4站3区间10个列车全部准点运行的情况下,采用综合模型后列车的运行能耗降低了7.18%。     

长大下坡道区间地铁列车节能操纵方法

针对地铁列车在长大下坡道区间长时间使用制动不利于节能的问题,在标准四阶段节能操纵方法的基础上,提出通过优化工况出现的序列及相互间的转换位置、充分利用坡道势能使列车加速进而减少牵引工况持续时间的改进操纵方法;以最大牵引力的牵引终止位置和初次巡航终止位置为决策变量,以列车运行牵引能耗最小为优化目标,建立改进操纵模型;采用加入邻域搜索策略的改进遗传算法和Brute Force算法求解模型,结合案例分析改进操纵模型及算法在不同线路条件和运行时分下的节能效果。结果表明:在限速为80km·h-1的长大下坡区间和给定运行图下(富余时分比例为区间最小运行时分的10%),采用改进操纵方法较标准四阶段操纵方法节能30%以上;改进操纵方法的节能效果与坡道条件、线路限速和运行时分富余量有关,节能效果随线路限速的降低和运行时分的减少而增加。     

重载列车平稳操纵的基本原则和方法

重载列车操纵技术是提高重载列车运行可靠性的技术手段之一,是一项十分重要的研究课题.文章针对大秦线重载列车的技术特点,以HXD型机车为例,从理论方面分析列车操纵难点,提出了重载列车平稳操纵的基本原则和方法.     

重载列车循环制动时充风时间和充风距离计算及操纵探讨

文章通过对瓦日线重载列车牵引试验和运行实践的总结与分析,系统阐述了单元重载列车在长大下坡道地段动力制动和常用制动操纵注意事项;结合列车运动方程和列车合力计算公式,提出了重载列车循环制动时充风时间及充风距离的计算方法;并对重载列车在长大下坡道地段紧急制动停车再开且须限速运行时,需要救援的情形及操纵注意事项进行了分析论述,以指导机车司机操纵和对相关非正常情况的处理。     

基于免疫退火遗传算法的城市轨道交通列车节能运行策略

为降低城市轨道交通列车站间运行能耗,提出了一种基于免疫退火遗传算法(IAGA)的列车节能运行策略.在区间运行时间固定的情况下,该策略能实现列车能耗的最小化.IAGA算法通过免疫补充和建立疫苗库缩短算法收敛时间,并借助退火机制避免算法提前进入早熟状态.求解模型以寻找列车站间运行工况转换点为约束,牵引能耗最小为目标,建立列车节能运行策略.以实际线路数据和车辆参数为基础,对单区间及三站两区间的节能策略进行仿真验证.结果表明,在保证站间列车定时运行的情况下,与传统遗传算法相比,IAGA算法具有更快的收敛速度,其计算的策略可使单区间列车运行能耗降低10.2％,三站两区间列车运行总能耗降低16.0％.     

重载列车低速缓解速度值探讨

针对目前规定的重载列车低速缓解速度值在实际执行中存在的问题,根据列车操纵实际、列车运行监控记录装置的有关数据,对重载列车常用制动后缓解时列车合力、运行速度的变化进行了分析研究。提出了两个新概念及计算方法:缓解列车制动时车辆全部缓解后应保持的最低速度及缓解时间。运用列车合力、速度和时间的关系公式,对重载列车最低缓解速度值进行了计算,进而提出了不同牵引吨数(辆数)重载列车最低缓解速度的取值建议。     

8K型机车电空制动机最小减压量控制的改进

针对8K型电力机车的PBL-2型机车电空制动机初减压改造,提出了改进方法,该改进的实施提高了牵引万吨重载列车的初制动性能,便于实现列车平稳操纵和提高列车运行效率。     

基于遗传算法的重载列车驾驶策略研究

针对重载列车在长大下坡道运行时需采取循环制动来保证列车安全运行的难点问题,通过分析重载列车动力学模型和操纵要求,研究了一种基于遗传算法的列车驾驶策略。首先,基于线路数据和列车编组数据,对重载列车运行过程进行了动力学模型的建立;然后以操纵要求建立约束集,设计了以工况(制动和制动缓解)转换点为编码对象的驾驶策略生成算法;最后选取朔黄铁路一段长大下坡道实际线路数据,仿真得到最优的工况转换序列,并生成列车驾驶曲线。分析仿真驾驶曲线与指导驾驶曲线速度的均方根误差以及速度误差的期望和方差,表明该方法是可行的。     

铁路重载列车运营仿真培训系统的设计

分析货运铁路重载列车运营对行车组织人员的培训与教学需求,设计集教学与培训为一体的铁路重载列车运营仿真培训系统.介绍该系统的功能及关键仿真流程,通过软件编程完成系统的开发,实现了对学员进行教学、技能培训和考核的目的,同时,对行车组织人员调度指挥与管理水平的提高也有一定的促进作用.     

朔黄铁路调度优化系统研究

为提高轴重300 k N以上重载铁路运输效率,建立基于车-地连续通信的调度优化系统,通过对历史运行数据进行充分的分析计算,得出优化的列车运行计划,并实时监督列车的运行状况,优化行车密度,实时调整运行计划,从而优化列车运行策略,提高效益。     

多组合站条件下重载运输战略装车域列流组合方案优化

将重载线路装车端作业区域按其货源供给水平及运输组织方式划分为战略装车点、装车区及装车域3个层次,并根据装车域列流组织的特点,以组合列车总组合时间及走行时间之和最小为目标,考虑线路年运量、通过能力、机车车辆数量等约束,并引入组合映射关系式表示组合站的列流接续关系,构建基于重载运输的装车域列流组织非线性整数规划模型,统筹优化组合站组合作业组织方案。最后以大秦线装车端的装车域为例,验证了模型的有效性和可行性。     

基于改进的Newmark-β法重载列车车钩纵向力仿真研究

重载列车运行过程中过大的车钩纵向力一直是制约重载列车发展的瓶颈,空气制动不同步是产生列车纵向冲动的根源,导致车体挤压车钩形成车钩力。传统的经过制动特性试验采集车钩力的方法耗时耗力,为了经济地获取重载列车在不同线路上运行时车钩力的大小,将Newmark-β法应用于重载列车车钩纵向力的仿真分析中。由于列车纵向动力学方程是非常复杂的非线性方程,传统方法为了保证计算精度而采用大量迭代运算,耗时长效率低。基于增量思想改进Newmark-β法,通过引入预测解直接对非线性方程进行处理,然后对预测解进行校正,最终得到收敛的近似解。算例结果表明,改进算法在保证了计算精度的同时计算效率更高,更适用于长大编组重载列车车钩纵向力的仿真计算和分析。     

繁忙干线重载列车停靠站间距研究

对重我列车运行区段内旅客列车影响区和非影响区进行分析,计算旅客列车单发和连发的概率并结合既有繁忙干线重载运输实际,将区段内运行的列车分类,按运行列车组分别计算各种运行方案下旅客列车扣除系数,得出重载列车运行区段旅客列车扣除系数表达式.以扣除系数分析法为基础,提出了双线自动闭塞区段重载列车停靠站间距的分析计算方法,并针对兰新线兰武段(兰州西-武威南)重栽列车停靠站的站间距进行了研究,通过计算分析,得出兰新线重载列车停靠站间距应为30～50 km.     

重载组合列车机车智能制动仿真研究

针对目前在复杂线路上动力分布式重载组合列车机车制动的不足,提出了一种新的机车智能制动控制方法,该智能制动控制方法能按照制动时机车所处轨道状况及机车车钩力大小对机车电制动进行相应的模糊控制。在介绍重载组合列车动力分布式系统基本原理及特点的基础上,依据列车纵向动力学理论,在MATLAB/SIMULINK中建立了2万吨组合列车仿真模型。仿真结果从理论上证明了,与现有机车制动方式相比,该机车智能制动控制方法能减小组合列车最大车钩力,提高组合列车运行安全性。     

谈重载铁路GSM-R网络设计

高可靠性的GSM-R网络是保障重载铁路机车同步操控LOCOTROL和可控列尾业务的前提,是保障列车安全运行的关键。介绍铁路重载业务发展、业务实现原理,探讨了GSM-R区间无线网络冗余设计、大型货运编组站无线网络冗余设计、MSC冗余备份设计,以提高GSM-R系统的整体可靠性。     

重载列车途停原因分析及对策

对大秦线2009年7月以来发生的重载列车途停,从机车司机操纵、上坡前预想、机务设备原因的主、客观方面进行了详细的分析论述。从确保机车质量、改进操纵办法、区间停车后的处理,提出了防止重载列车途停的具体措施。     

重载组合货运列车空气制动技术

分析重载组合货运列车空气制动存在的问题及要求,介绍国际上重载组合列车使用的ECP系统和LOCOTROL系统;重点阐述采用LOCOTROL系统组合列车的机车制动机均衡风缸开、闭环控制模式特点以及大秦铁路组合重载试验情况。     

重载列车智能化操控系统车地实时通信方案研究与实现

为提高重载列车调度和运行的自动化水平,提高线路运输能力,基于朔黄线神华机车进行重载列车智能化操控系统和地面调度优化系统的车地实时通信方案研究,包括车地通信的接口安全性、车地通信机制和内容以及重载列车智能化操控系统对地面调度信息的处理,通过LTE-R 4G网络实现车地数据的实时安全交互,实现朔黄线车地设备报文实时自动交互功能,进一步提高朔黄线重载列车运行的准时性和节能性。