城市轨道交通运输组织节能因素及方案研究

在城市轨道交通的运营阶段，不同的运输组织方案对列车牵引能耗有着重要影响。文章通过案例设计与模拟计算，分别就列车运行速度、停站时间和满载率等因素对于列车牵引能耗的影响进行分析，并在此基础上研究相应的节能方案。     

厦门地铁1号线优化运行图牵引节能效果分析

为降低厦门地铁1号线运营能耗成本,通过优化列车运行图适当降低地铁运营平峰、低峰期间的列车技术速度,在保证运营要求和服务质量的前提下实现车辆牵引能耗的减少,并对优化后实际产生的车辆牵引节能效果和对乘客服务的影响进行分析,可为降低车辆牵引能耗相关工作的开展提供借鉴和参考。     

地铁列车动力配置问题分析

近年来,有观点认为"地铁列车中动拖占比66%的列车,优于动拖占比50%的列车"。这一观点导致各地盲目加大列车动力,有的城市甚至在运营线路上投入了5M1T和6M2T编组列车,由此加大了列车牵引能耗,增加运营成本。以重庆地铁5号线为例,通过模拟牵引计算,对4M2T及3M3T列车(B型车)的牵引特性进行专题研究,揭示出列车的牵引能耗、制动力、再生制动力、牵引能力及爬坡能力,与列车的动车数量并无直接关系。建议各个城市应结合自身特点,合理选择列车的车辆编组方式及动力配置,以降低地铁建设工程投资和运营成本。     

城市轨道交通列车牵引节能策略优化

对国内外列车牵引节能策略的研究成果进行综合梳理,总结近年来在牵引节能领域普遍认可的3种策略,并对其中2个应用效果显著的策略进行展开分析。通过利用列车制动再生能量转换为牵引能量供同一供电分区的其他列车使用,是较为普遍的节能措施,但由于各条城市轨道交通运营线路的基建设施情况复杂、列车运行图多为固定版本,故在实际应用中,节能效果有局限性。未来可以考虑基于智能感知技术对客流需求进行短时预测,根据客流预测计算生成满足需求的最优节能列车运行图,通过实时感知客流、动态调整运行图的运营模式,最大程度减少牵引能耗。     

基于节能和面向旅客服务的列车编组方案研究

从城市客流出行特征分析入手,探讨了城市轨道交通在不同运营时期列车编组方案的可能性和存在的问题.提出了近期采用最大编组一半的小编组列车、远期采用可解列和连挂的灵活编组方案,以提供满足不同时期以及每日不同时段的运能要求和高水平运营服务.通过对列车不同满载率情况下列车牵引耗能的初步定量分析,以及对其他相关技术问题进行了分析后,认为在平峰时段采用小编组运营将有效减小运营支出和显著提高服务水平.     

地铁不同编组列车混跑停车方案研究

地铁运营过程中,不同时段客流量差异很大,但在实际运输组织中全天采用相同编组的列车,造成普通时段资源浪费。为解决不同时段运营需求与资源利用的问题,可采用高峰时段与普通时段不同编组列车运营的方式,就不同编组列车混跑停车方案进行分析。     

灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用

为实现城市轨道交通运输能力与运输效率的有机结合，使之在满足运营需求的条件下最大限度地降低运营成本。基于灵活编组技术的特点，详细介绍了灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用方案，包括该技术对信号系统的要求、列车连挂/解编区域的选择、列车连挂/解编轨道区段长度的设置、列车连挂与解编场景等。重点介绍了连挂列车位置报告发送方案、连挂列车接口技术、近距离停车技术、车辆网络融合技术等列车灵活编组的关键技术。以北京地铁3号线列车灵活编组技术的应用为例，对其经济性进行了分析，证明该技术的合理性和可行性。     

城市轨道交通灵活编组运营组织研究

研究目的:近年来,随着城市轨道交通的发展,一些城市开始建设旅游线。城市轨道交通旅游线路的客流构成复杂,随季节和日间的波动大,不同旅客对出行服务的需求不同。本文针对旅游线路客流的上述特点,对列车编组进行了研究,提出了灵活编组的运营方案,对其技术可行性和优缺点进行了分析。研究结论:通过研究得出:(1)针对轨道交通线路的客流波动,有变化地开行不同编组的列车,既能保证列车满载率,减少空跑,同时又能提高发车频率和服务水平,并可在一定程度上节省运营成本;(2)推荐采用在车辆段进行列车解编的方式;(3)通过对车辆和信号实现技术进行研究,灵活编组的运营组织方式是可行的;(4)灵活编组的运营组织方案对客流变化较大的城市轨道交通线路具有重要意义,既可以很好地满足旅客出行需求,又可节省运营成本,具有较高的推广价值。     

城市轨道交通列车灵活编组方案及功能实现

城市轨道交通采用固定长编组列车运营,在平峰期难以平衡线路的运行能力、运营成本及运营服务水平间的约束.基于灵活编组需求分析,介绍了采用灵活编组线路的运营情况.以深圳地铁9号线为例,介绍了具体的灵活编组方案、功能需求及其实施;分析了平峰期采用3节编组列车运营的经济效益.在城市轨道交通运营的不同时段采用不同编组列车运营,不仅具有技术可行性,同时也能收到良好的经济效益.     

城市轨道交通列车灵活编组方案及功能实现

城市轨道交通采用固定长编组列车运营,在平峰期难以平衡线路的运行能力、运营成本及运营服务水平间的约束.基于灵活编组需求分析,介绍了采用灵活编组线路的运营情况.以深圳地铁9号线为例,介绍了具体的灵活编组方案、功能需求及其实施;分析了平峰期采用3节编组列车运营的经济效益.在城市轨道交通运营的不同时段采用不同编组列车运营,不仅具有技术可行性,同时也能收到良好的经济效益.     

基于Pareto多目标遗传算法的高峰时段多地铁列车节能优化

城市轨道交通列车在运行过程中会频繁地启动和制动,如何提高列车运行中电能的利用率、降低牵引能耗在城市轨道交通领域有着重要的意义。在高峰时间段运行时,由于客流量较大,单位时间发车数量较多,所以同一供电区间的相邻列车间重叠运行的时间较长,再生制动可利用能量很大。针对高峰时段多列车运行的特点,采用Pareto多目标遗传算法对高峰时段列车运行进行节能优化。通过合理优化列车在各站的停站时间来优化列车时刻表,最大效率地利用列车运行中再生制动能量。     

基于 Dueling DQN 算法的列车运行图节能优化研究

通过优化地铁时刻表可有效降低地铁牵引能耗。为解决客流波动和车辆延误对实际节能率影响的问题,提出列车牵引和供电系统实时潮流计算分析模型和基于 Dueling Deep Q Network(Dueling DQN)深度强化学习算法相结合的运行图节能优化方法,建立基于区间动态客流概率统计的时刻表迭代优化模型,降低动态客流变化对节能率的影响。对预测 Q 网络和目标 Q 网络分别选取自适应时刻估计和均方根反向传播方法,提高模型收敛快速性,同时以时刻表优化前、后总运行时间不变、乘客换乘时间和等待时间最小为优化目标,实现节能时刻表无感切换。以苏州轨道交通 4 号线为例验证方法的有效性,节能对比试验结果表明：在到达换乘站时刻偏差不超过 2 s和列车全周转运行时间不变的前提下,列车牵引节能率达 5.27%,车公里能耗下降 4.99%。     

基于滚动优化的地铁列车节能运行协同控制方法

针对地铁列车节能运行问题,提出基于滚动优化的列车协同控制方法,将系统整体最优问题分解为基于时间推进的局部优化问题。考虑列车每次停站时同一供电分区内其它列车的操纵方案,实时计算下一站间运行净能耗最小的操纵方案。在计算操纵方案时,对传统的列车4阶段操纵策略进行改进,允许列车在运行途中进行2次牵引,减小列车牵引能耗并提高再生能的利用率。结果表明:相比列车基于传统4阶段的个体最优控制策略,采用本文提出的列车协同控制方法在不同发车间隔下均可提高再生能利用率并节约列车运行净能耗,平均节能率达8.37%。     

中低速磁浮列车牵引性能研究

中低速磁浮列车是磁浮交通系统的关键装备,由于脱离了轮轨接触,其牵引方式也与传统列车差别巨大.以3节编组中低速磁浮列车为例,对该列车的运行阻力、牵引力、电制动力进行了计算分析,根据计算结果对列车的牵引和电制动性能进行了评价,并完成了列车的故障运行能力校核.     

客运专线相关旅客列车开行方案研究

通过分析铁路客运专线的相关收益及费用,从铁路运输企业和旅客两方面的利益出发建立了客运专线相关旅客列车开行方案的多目标优化模型,提出了优化旅客列车开行方案的求解方法。所提出的换乘多种类别列车的疲劳恢复时间计算公式、不同消费层次选择不同类别列车的思想、列车开行数量的计算式、列车的吸流原则、确定列车类别的动态规划方法等都贴切反映了铁路客运组织和客运市场的相关规律。该方法在客运专线预可行性研究中得到了成功的应用,求解路网规模为60个车站的旅客列车开行方案仅需100s左右时间,并获得了满意的结果。     

基于动态客流的城市轨道交通列车牵引能耗分析

城市轨道交通客运量的不断增长使得能源消耗越来越大,在此背景下,从动态客流层面研究城市轨道交通列车牵引能耗对实现城市轨道交通可持续发展具有重要意义。首先建立一个基于动态客流的城市轨道交通列车牵引能耗算法流程,通过研究动态客流对列车牵引能耗的影响,初步得到动态客流和列车牵引能耗的耦合机理。以广州地铁某线路区段为例,利用城轨列车运行计算模拟实验系统进行算例分析,以动态客流为x变量,牵引时分为y变量,牵引能耗为z变量,并利用Matlab对570组模拟实验数据进行多项式拟合,并对动态客流进行灵敏度分析。分析结果表明,列车牵引能耗随着客流的增大呈线性增长关系。     

基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化方法

列车开行方案是有效利用铁路运输能力和提升服务质量的关键组织手段。基于城际铁路客流的时变特性,将时空网络方法引入城际列车开行方案决策,增加考虑客流出行时间信息,从而能更加全面评价所得方案。在构造开行方案时空网络图的基础上,以最小化包括列车运行成本、旅客旅行时间、旅客出发偏差时间和未上车惩罚和列车数量等的总成本为目标,考虑时空网络客流及列车流守恒、发车时间间隔和列车能力等约束,建立基于时空网络的城际高速铁路列车开行方案优化模型,并设计双层模拟退火算法进行求解,其中内层算法优化列车停站方案,外层算法优化列车起讫点、开行数量和始发时间。算例计算分析表明,所提方法能为城际铁路列车开行方案决策提供科学依据。     

蒙华铁路货车段修能力探讨

阐述客货分线后铁路货运能力增强、货车保有量增长的特征,以及铁路货物高效率高质量的运输需求,必然会对货车段修能力提出新的要求。采用调研货车保有量、货车段修台位方法,结合货车保有量预测,分析全路及蒙西至华中煤运通道铁路(简称"蒙华铁路")沿线区域内货车保有量增长与货车段修能力的矛盾,提出新建(或扩建)车辆段、加强检修工艺装备、优化组织管理、修程修制改革等货车段修能力增强措施,提出蒙华铁路货车车辆段(检修车间)设施布局方案,分析沿线区域货车段修能力增强措施。     

城市轨道交通列车定时节能优化方法研究

针对城市轨道交通启停频繁的运行特点,从降低牵引能耗的角度出发,应用"四阶段"最优运行策略,得到各个阶段牵引能耗的计算公式。以牵引距离为自变量,将运行距离和线路条件等作为约束条件,设计了单列车站间牵引能耗计算方法。在此基础上,以牵引能耗值和运行时间误差的权重和作为目标函数,采用遗传算法进行优化,得到最优的牵引距离,从而得到各个阶段的运行距离,达到定时节能的目的。通过限制最大加速度值达到同时降低牵引能耗值和提高乘客舒适度的目的。通过算例在MATLAB软件中进行仿真分析,与实测值相比,定时节能优化情况下可节能22.45%;兼顾舒适度情况下,可节能21.99%。从仿真图可以看出,优化结果减少了工况转换次数,曲线更平滑。     

基地直达车流组织优化

铁路基地直达货物运输对于加快货物送达、加速车辆周转、缓解编组站能力紧张、降低运输成本等具有重要意义。本文在分析基地直达列车开行的必要条件,以及车流以直达或非直达形式输送,在装、运、卸、储各环节的费用消耗基础上,对基地直达车流组织问题进行了研究,构建了基地直达车流组织优化的非线性0-1规划模型。模型中充分考虑了车流在直达基地的各种组合方案,将运输与库存成本纳入同一目标函数,以物流系统成本最优为目标、以直达列车开行的唯一性条件和必要条件为约束来确定基地车流组织方案。构建的模型能够全面地描述直达基地车流的各种组合,符合我国直达货物运输实际,进一步拓宽了铁路车流组织的研究领域。最后给出的构模实例对模型的有效性、合理性进行了进一步的验证。