高速铁路接触网系统风险评估与维修计划优化

针对当前高速铁路接触网系统在维修管理中未将供电设备运行可靠性与故障损失综合考虑的问题,采用系统故障Petri网计算模型,结合不同故障损失等级划分,构建高速铁路接触网系统风险评估模型。以维修费用最小为目标,以风险损失和维修资源限制为约束条件,引入役龄回退因子,提出高速铁路接触网系统维修计划优化模型。应用混合粒子群算法,设计优化计算程序,给出求解维修计划优化模型的方法和步骤。实例分析表明,上述维修计划模型的工程应用将在维持接触网系统较高可靠性的同时有效控制故障失效风险。     

基于NSGA2算法的ZPW2000A轨道电路维修策略优化研究

针对ZPW2000A轨道电路传统维修的低可靠性和高维修费用问题,提出ZPW2000A维修策略多目标优化模型,对其维修策略进行优化。该模型采用求不交化最小路集方法求ZPW2000A的可靠度;考虑维修活动对系统可靠性和维修费用的影响,推导出ZPW2000A系统可靠度和维修费用表达式。将系统的可靠性和维修费用作为优化目标,采用非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化计算,为决策者提供多种选择,并与传统方法进行对比,验证了该方法的有效性。     

基于SAHDE-RVM的铁路短期风速预测研究

针对铁路短期风速预测方法中人工神经网络(ANN)易陷入局部最小值、支持向量机(SVM)核函数选择困难等缺陷,提出采用一种基于自适应混合差分进化相关向量机(SAHDE-RVM)对铁路短期风速进行预测研究。首先,改进自适应差分进化算法,引入模拟退火算法对种群的当前最优个体进行二次寻优,形成自适应混合差分进化算法,然后将自适应混合差分进化算法与相关向量机结合,建立自适应混合差分进化相关向量机模型,最后利用本文模型对国内某两段不同铁路沿线实测风速数据进行预测,预测结果表明,本文模型的预测指标均优于传统差分进化算法(DE)参数寻优的相关向量机模型及最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型,具有更加出色的预测性能。     

基于RAMS的地铁信号系统维修策略研究

为了保证整个地铁的正常载客运营,地铁信号系统的可靠性、可用性及安全性须维持在一个较高水平,因此应当加强对制定维修策略准确性与合理性的研究。通过对信号系统设备维修活动的研究,以其平均可靠性与维修费用共同作为二维优化目标,将系统可用性及安全性设定为算法的约束条件,建立相应的多目标优化模型。应用标准粒子群算法及引入退火机制的粒子群算法进行寻优计算与结果分析,最终获取全局最优解集以协助决策人员制定最有利的维修计划。     

城市轨道交通列车运行过程的多目标优化研究

为了使城市轨道交通列车运行曲线能更好地为司机提供驾驶指导,进一步保证列车高效运行,在前人研究的基础上,建立包含巡航模式的列车运行过程优化模型。在建模过程中综合考虑列车运行过程的时间、能耗、乘坐舒适度、精确停车等多个性能指标,并使用差分进化算法对建立的模型进行求解。由于传统的差分进化算法存在许多不足,采用一种具有自适应参数调整策略的改进差分进化算法。通过调整算法的变异因子和交叉因子,增加了种群的多样性、扩大了全局搜索区域,避免了局部最优解,同时在后期也加快了收敛速度。通过对所选线路的仿真优化,使各优化性能指标达到了整体相对最优,验证了模型与算法的有效性。     

基于费用最小的铁路牵引变电所维修计划优化模型

合理优化牵引变电所维修计划是电气化铁路稳定、高效运营的重要保障。本文在分析牵引变电所结构与设备可靠性基础上,建立以可靠性为约束条件的维修费用最小维修计划优化模型。考虑到牵引变电所系统构成的复杂性,进一步设计基于单个设备维修计划优化的启发式求解算法流程,提出基于可靠性分析的牵引变电所维修计划调整方法。本文还以电气化铁路牵引变电所的实际调研数据为基础开展案例研究,验证所构建模型与求解算法的有效性与实用性。     

基于遗传算法的铁路纵断面优化研究

针对铁路纵断面优化问题,基于遗传算法建立铁路纵断面优化模型。研究结论:在初始铁路纵断面方案基础上,基于遗传算法进行纵断面自动优化,可以提高优化速度和优化结果;以变坡点里程及设计高程为优化设计变量,依据对纵断面设计内涵的分析,构建了遗传算法的多目标适应度函数;在种群多样性评价的基础上,确定选择、交叉和变异算子操作概率的自适应调整方法;在纵断面优化理论的研究基础上,利用VC.NET和ObjectARX2006编制了基于遗传算法的纵断面优化程序。     

基于自适应遗传算法的3D钢桁架优化设计研究

研究目的:针对标准遗传算法出现的未成熟收敛、振荡、随机性太大等缺点,通过研究对其改进,提出自适应遗传算法.利用自适应遗传算法建立钢桁架结构优化设计模型,采用 matlab语言编写自适应遗传算法优化分析程序,用于铁路车站工程一雨棚的优化设计.研究结论:针对标准遗传算法存在的缺点,通过研究提出了自适应遗传算法.该算法在计算过程中依据个体的适应值,来确定染色体的交叉位置、交叉率、变异率,使杂交沿着有利于算法收敛的方向进行.确保了子代个体优于父本,使进化前期变异明显,后期趋于稳定,确保搜索到全局最优解,从而保证了种群开发和搜索的平衡及全局收敛性.并建立了桁架结构优化设计模型,以matlab软件为平台,对铁路车站一雨棚桁架结构进行了优化设计,取得了满意的效果,证明自适应遗传算法是一种理想的建筑结构优化设计方法.     

遗传算法在树枝型专用线取送车作业中的应用研究

针对树枝型铁路专用线取送车的作业方式,建立优化取送车作业数学模型.该模型既适用于送取分离的作业方式,又适用于送取结合的作业方式.同时提出一种改进的遗传算法,将该算法与建立的数学模型结合解决取送车优化问题.该算法采用自适应的交叉概率,能保证优良的个体在种群中得到较好的遗传,不良的个体被淘汰,并能保证搜索到问题的最优解,从而改善了算法的搜索效率.仿真实验能搜索到专用线取送车优化问题的最优解,结果验证了模型和算法的有效性.     

多种群分层联合优化的城轨列车ATO研究

针对城轨列车控制系统运行模式曲线的设计需求,在满足安全、精确停车及各种约束条件下,以运行时间和能耗为目标,建立列车运行的多目标优化模型。将粒子群优化PSO算法与布谷鸟搜索CS相结合,即多种群分层PSO-CS联合优化算法。在底层,该方法将整个种群分成若干个小种群,小种群使用PSO算法寻优,再将寻优得到的精英粒子送往高层使用CS算法深度优化,高层优化后的粒子再返回到底层各自的小种群中去。将该方法与多目标粒子群MOPSO分别用于列车运行过程的优化,仿真实验表明,所提出算法得到的Pareto前沿解的收敛性和多样性更好。将该算法用于城轨列车运行曲线的优化设计中,不仅能够获得更优的列车运行控制策略,还能为设计者提供更多选择方案。     

基于可信性理论的电气化铁路接触网可靠性的模糊评估

首先基于故障树分析法建立了接触网系统的可靠性模型,在大量调研和统计分析的基础上,用梯形模糊变量描述接触线、承力索和绝缘子的故障率和修复率,用三角形模糊变量描述接触网其他部件的故障率和修复率,将接触网系统的故障率、修复率和可用度等可靠性指标视为随机模糊函数,利用可信度理论实现了接触网可靠性的模糊评估。计算结果表明,只要掌握各部件故障率和修复率的大致分布,就可以较准确地计算接触网系统的可靠性指标,误差满足工程精度的要求。     

基于灰色理论和PSO的牵引供电系统可靠性研究

采用灰色GM(1,1)模型预测其相关设备中长期的故障数据,增大建模所需数据样本量,提出以威布尔分布模型为基础,基于粒子群算法的智能拟合方法,建立牵引供电系统各设备可靠性分析的数学模型,所建模型全部通过拟合优度K-S检验,证明该方法十分适合于牵引供电系统设备的可靠性建模。运用BDD算法得到用最小割集表示的牵引变电所和接触网故障树模型,综合得到牵引供电系统整体的可靠性模型,并计算出系统的可靠度和平均使用寿命。最后分析可知接触网的可靠性在很大程度上决定了牵引供电系统整体的可靠性,其分析结果为牵引供电系统以后的维护工作提供了理论依据。     

上海城市轨道交通接触网集中修模式的应用

接触网工作环境恶劣,没有备用,对其检修维护提出了非常高的要求。探讨了上海城市轨道交通接触网维修模式的具体实践,提出了集中修的检修方法及实施手段。集中修模式其在提高设备检修效率、节约检修成本和保证设备可靠性方面均有上佳表现。     

基于一种滤波跟踪算法的刚性接触网磨耗测量研究

城市轨道交通目前多采用刚性架空接触网供电方式为地铁列车提供电能动力。刚性接触网的磨耗状态是关乎弓网匹配关系的重要指标,磨耗如果超限后将会导致严重的弓网故障,因此对磨耗数据的监测十分重要。本研究以地铁刚性接触网为研究对象,通过线激光器与高速面阵相机实时拍摄光带轮廓,基于改进后的通道可靠性的多尺度背景感知相关滤波跟踪算法,拟合计算出磨耗数值,有效地处理光照、尺度、遮挡等复杂因素,取得较高跟踪精度和成功率,精确度高达94%。此方法以动态连续磨耗测量代替人工测量,实现连续、全面、高效检测接触网磨耗状态,能够大幅提高接触网磨耗测量效率与精度,达到全面管控接触网的目的,为接触网预防性维护提供指导。接触网导线磨耗能够实现连续测量,较人工测量方式测量效率显著提高。研究应用后在原有接触网磨耗数据监测的基础上,增加了接触网磨耗增长率跟踪监测,当接触网磨耗增长速度过快时,增加人工检查频次,保证接触网设备运营安全。     

基于虚拟样机技术的高速弓网系统研究

虚拟样机技术的核心是参数化、可视化设计和综合性能分析。本文结合我国250km/h高速受电弓设计,应用虚拟样机技术,对铁路接触网-受电弓系统进行系统研究。在进行受电弓可视化三维实体设计的基础上,应用多体系统动力学软件SIMPACK和有限元计算软件ANSYS,进行了受电弓的几何分析及受电弓零部件的强度和刚度校核,计算了接触网振动模态和自振频率;运用结构子结构方法,建立了受电弓-接触网耦合系统模型,计算了不同模拟运行速度下的弓网振动和接触压力响应,以及机车运行振动对受流的影响;最后为了考核接触网的疲劳可靠性,进行了在运行条件下的接触网动应力研究。     

接触网供电分段状态信息共享技术应用及展望 杨瀚栋，袁晓亮，周伟英

介绍地铁接触网供电分段状态信息的形成机理及共享应用的意义,阐述接触网供电分段状态信息间接和直接检测的两种实现技术方案,并比照两种方案在硬件配置、系统复杂度、功能验证、可靠性、故障排查、运营维护等方面中的优缺点。以杭州地铁为例,论述地铁接触网供电分段状态信息共享技术应用中存在的接口功能设计、功能验证及运营接管维护方面等问题,提出通过顶层设计、接口设计解决问题,并根据未来地铁各机电系统间集成化信息共享的发展趋势,对地铁接触网供电分段状态信息在综合监控集成系统和列车自动驾驶系统的应用及提升系统智能化水平的应用前景进行展望。     

受电弓与接触网系统方案设计方法及其应用

为提高弓网系统设计效率和系统固有可靠性,需开展弓网系统方案设计方法研究。具体方法为:根据弓网系统设计目标、弓网动态性能评价依据和接触网技术参数的设计步骤及依据,筛选接触网初步设计方案,再通过弓网动力学仿真计算结果和技术经济性比较,确定最终的弓网系统设计方案。应用本设计方法,设计满足SSS400+和CX-GI型两种双弓运行速度为380 km/h的弓网系统建议方案。通过以上研究分析和工程应用,形成一套科学合理的弓网系统方案通用性设计方法。     

融合RCM、PHM和数据挖掘的城市轨道交通车辆维护决策技术研究

提出了一种用于轨道交通车辆系统维修决策的RCM(以可靠性为中心的维修)可靠性评估的新方法。针对轨道交通车辆系统故障机理复杂,影响因素冗多,提出基于RCM、PHM(故障预测与健康管理)和数据挖掘算法相融合的方法来构建系统的维护决策模型。与传统方法的区别在于,该方法能够更精准地定义维护模型,并获得系统的最优维护间隔,计算效率高,适用于复杂状态系统的可靠性计算。该方法可有效降低传统RCM的维护不足现象,降低运维成本,具有一定的推广应用价值。     

城市轨道交通供电运行安全生产管理系统研究

分析目前供电系统安全防护方面的不足,特 别是城市轨道交通供电系统整体性的安全运行管理的 风险防范以及现场作业时间短等问题,探讨全线整体 性供电运行防误操作管理、接触网直流验电闭锁、工作 票和操作票的电子开票及网络化流转、接地线管理、接 触网智能验电接地技术、远程视频联动监护等关键技 术的创新。通过对各个创新点的研究,建立全线整体 性供电运行防误操作管理系统,较好地解决城市轨道 交通供电系统整体性的安全运行管理问题,进一步提 高供电系统的安全性和可靠性。     

高速铁路接触网零部件的重要度分析

牵引供电接触网通常所采用的可靠性指标可用概率、频率、持续时间的分布等概率性指标来表示.为了更好地描述接触网各零部件对接触网整体失效的影响程度,本文结合近期开通的高速铁路和客运专线工程,阐述了接触网零部件的概率重要度的分析方法,并给出了与实际运营经验相符的概率重要度排序研究数据,对探索新建高速铁路接触网系统的可靠性规律和...