基于马尔可夫决策过程的轨道不平顺维修策略研究

为有效判别轨道几何状态、适应高速铁路养护状态修，开展轨道不平顺维修策略优化研究。选取马尔可夫决策过程，设置轨道状态等级、维修动作空间和维修动作成本等模型参数，利用价值迭代算法进行求解，实现高速铁路线路维修计划的有效制定。以华东地区某有砟高速铁路线路为例，结合典型劣化速度的轨道单元区段特征，分析马尔可夫决策模型的维修决策优化过程并验证效果，同时探究轨道单元区段在每个决策时刻的最优维修决策，利用蒙特卡洛法模拟规划周期内的维修总成本并与实际维修成本进行对比。结果表明：基于马尔可夫决策过程的轨道不平顺维修决策，能够充分考虑轨道单元区段不平顺劣化的异质性，可以根据轨道单元区段的实际状态和劣化规律科学安排维修活动，提高维修作业的空间分辨率，规划周期内维修决策的优化效果显著，在保证线路高平顺性的同时减少维修成本，对铁路线路轨道养护维修具有指导作用。     

组合式同相供电装置维修决策建模及优化

为了保障同相供电系统工程化的可靠性和经济性,研究了电气化铁路组合式同相供电装置的维修决策建模及优化问题.首先,根据装置构建方案和运行模式,分析了新型组合式同相供电装置的可靠性;其次,通过装备维修性及劣化性能分析,提出了一种基于Markov过程的维修决策模型及基于最优维修策略的迭代算法;最后,以维修费用最低为目标,综合考虑系统的状态转移概率、维修时间等因素,通过模型计算了状态维修的最佳时机.算例显示,若将系统劣化状态由优到劣分为6类,根据每类状态的维修时间及费用,可以计算出在第5类劣化状态时进行维修具有最高的经济性,仅为定期更换维修费用的50%.     

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制定铁路线路养护维修计划既要保证线路充分维修,又要兼顾经济效益.为此,以区域路网为研究对象,建立了基于整数规划的铁路线路养护维修计划优化模型.模型考虑了路网中线路之间维修资源的约束,以维修时间和股道占用状态为决策变量,以股道占用费用、维修费用及惩罚费用总和最小化为目标,通过集中安排线路中各项养护维修活动节省维修支出,减少维修活动对股道的占用时间进而达到优化目的.基于启发式算法设计了模型求解方法,仿真实验结果表明,模型具有较好的实用性,能够为编制铁路线路年度养护维修计划提供决策支持.     

基于隐马尔科夫模型的滚动轴承性能衰退评估

针对滚动轴承全寿命周期内健康状态的变迁和性能衰退的识别和评估问题,引入隐马尔科夫模型(hidden Markov model,HMM),利用Baum-Welch算法对滚动轴承全寿命周期振动信号数据进行建模,利用Viterbi算法解算和检验模型,最后通过Forward-Backward算法计算测试数据的概率分布;通过校验数据概率分布的隐含序列和观测序列分别表示状态变迁概率和性能衰退评估结果.研究结果表明:该方法能够快速解算滚动轴承状态迁移的概率分布,有效识别性能衰退状态,为预防性维修提供参考.     

交直流双制式牵引供电系统钢轨电位特性分析

交直流双制式牵引供电系统中机车过分相前、后工作于不同供电制式，造成了牵引回流特性的差异，影响不同区段钢轨复合电位分布. 采用CDEGS软件建立了交直流双制式牵引供电系统仿真模型，并验证模型正确性和有效性. 计及交流区段和直流区段之间牵引回流的相互干扰，提出了适用于交直流双制式牵引供电系统的钢轨复合电位限值，研究了影响钢轨复合电位分布的主要因素及其敏感度. 结果表明:当无电区不设置钢轨绝缘节时，无电区段长度增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度降低，导致无电区钢轨复合电位减小；土壤电阻率增大则交直流区段牵引回流的相互干扰程度增强，导致无电区段钢轨复合电位增大；直流区段过渡电阻越大，则直流区段钢轨复合电位越高. 交直流区段之间的无电区设置绝缘节能够改变回流结构，避免钢轨复合电位超标，以国内首条双制式线路为例，设置绝缘节后可以使钢轨复合电位直流分量从103.92 V降至60.20 V，保障了人身安全.      

高速铁路设施管理单元区段动态划分方法

基于不等长的单元区段划分思路,结合单元区段内基础设施的属性特征,以轨道质量指数(TQI)作为单元区段划分的标准,提出了一种考虑线路状态、基础设施属性、养护维修能力的单元区段动态划分方法.确定了单元区段划分的原则和优先级,按照两阶段实现单元区段的划分,第一阶段是不等长、固定的单元区段划分,可以反映线路基础设施的基本情况;...     

分层结构热备冗余系统的可靠性分析

热备冗余结构在安全苛求系统中应用广泛．智能化输入输出模块和逻辑处理模块的分离形成了分层结构,层内两个模块相互热备,层与层串联后实现系统功能．采用Markov分析方法,考虑模块失效率和维修率,对分层热备冗余系统的可靠性进行了研究．按照优先恢复系统功能的维修策略建立了系统状态转移图,并由此得出了系统可靠性计算方法．依据仿真计算结果,不同模块的失效率和维修率对系统可靠性的影响程度相似,低优先级修复的模块对系统可靠性的影响程度增大．     

基于LabVIEW的无缝线路钢轨温度实时监测系统开发

基于LabVIEW平台及NI相关硬件设备,开发了铁路无缝线路钢轨温度实时监测系统。该系统实现了数据采集、数据传送、监控中心实时显示和储存及数据共享等基本功能。钢轨的温度应力由实时轨温和锁定轨温推算出并实现实时显示。通过对无缝线路钢轨温度的实时监测,提高对铁路无缝线路的管理,为工务维修作业提供指导。     

铁路枢纽内班列车流的组织优化研究

优化枢纽内班列车流的组织是提升班列组织效率的重要途径.基于班列作业时 间,反推可能的运输服务,构建枢纽内班列车流组织服务网络.通过将不同联弧能力进行 差异化设置,使其满足货运需求总量约束及班列组织对不同品类货物运量的要求.以运输 服务组织总费用最小为目标,构建铁路枢纽内班列车流组织的混合整数规划模型.该模型 在铁路运能逐步释放和提升的背景下,以满足枢纽内班列开行所要求的基本车流为约 束,而弱化了班列车流组织过程中区段和站点作业能力约束.最后通过算例验证了模型的 可行性和有效性.     

基于数值模型和解析模型的钢轨波导特性分析

钢轨振动由沿钢轨传递的各类导波构成,是铁路滚动噪声的主要贡献者. 为了研究铁路轨道的动力特性,分别基于铁木辛柯梁理论和波导有限元法建立了两种分析模型,推导自由波响应和受迫响应的求解过程,以波数、群速度、速度导纳和衰减率为指标,分析了两种模型条件下钢轨的波导特性. 研究结果表明:波导有限元模型包含了钢轨横截面所有的变形特征,可表征6 kHz内钢轨中的8种导波及其特性,反映导波波型交换、群速度互换的现象,以及高阶导波激发引起的导纳峰值;铁木辛柯梁模型可识别包括弯曲波、扭转波和纵波在内的5种钢轨导波,无法揭示截止频率在1.5 kHz以上与钢轨截面变形相关的导波;铁木辛柯梁模型可给出2 kHz内合理的钢轨垂向原点速度导纳计算结果.      

基于GP算法的城市轨道交通客流分配问题研究

城市轨道交通客流分配问题是城市轨道交通规划领域的重点,也是城市轨道交通运营管理和列车开行方案的基础。结合城市轨道交通系统的基本特性,考虑客流在站点的停车时间和换乘时间费用,以及拥挤导致乘客无法上车的现象,建立包括延误时间在内的客流出行费用函数,构建城市轨道交通均衡配流模型,针对经典的FrankWolfe算法难以给出有效路径解的不足,提出基于路径配流的改进GP算法。最后,通过算例验证模型和算法的有效性。     

基于K-means算法的铁路运输设备单元划分方法

铁路运输设备是铁路运输生产的基础,管理单元是铁路运输设备进行设备监控、维修、管理及分析决策的基础对象,是运输设备专业管理与综合应用的基本分析单位.为满足运输设备管理的业务需求,本文在分析铁路运输设备构成的基础上,总结提出铁路运输设备单元划分原则,基于K-means聚类算法开展铁路运输设备单元划分方法研究,并利用该方法对电务通信设备进行单元划分,实践结果证明,该方法比传统的设备类别分类方式更适合设备技术状态管理与分析评价,方法合理可行,具有很好的实用价值     

高速铁路钢轨平顺性的影响因素及其整治措施初探

介绍高速铁路的发展前景及探讨钢轨平顺性的意义,分析了钢轨不平顺的成因,提出了不平顺的控制标准及在高速铁路建设阶段和运营管理阶段改善和提高高速铁路钢轨平顺性的对策。     

特殊地段无缝线路的结构分析

无缝线路的稳定性对行车安全至关重要,对于一些特殊地段的无缝线路,必须对其强度和稳定性进行分析研究,然后确定设计施工方案。南昌铁路局管辖的九江桥和泊水湖桥之间的一段线路,由于其路基段线路长度不足《铁路线路设备大修规则》要求的300m,故需对此段路基上的无缝线路进行特殊设计。根据此段的线路结构,提出了两个锁定轨温,施工时对长轨条实施两次拉伸等一系列指施,并提出对该段无缝线路养护的一些特殊要求,使该段无缝线路的强度和稳定性能都能满足要求。     

北京市郊铁路发展初探

市郊铁路系统是世界级城市轨道交通系统的重要组成部分,也是发达国家和城市满足长距离交通需求的主要手段。面对北京市城市规模扩大以及京津冀区域协同发展的要求,探讨如何发展北京市郊铁路并使之与城市轨道交通形成有机的整体。首先分析伦敦、纽约、巴黎、东京4个世界级城市的中心集聚强度以及市郊铁路对城市运行的支撑作用。同时,回顾这4个城市的市郊铁路发展历史进程,总结其网络布局特点及经验教训。在此基础上,提出北京市郊铁路发展的原则和思路,强调与现有及规划铁路资源在运营上互联互通,同时建立铁路与城市轨道交通一体化管理、运营体系。     

基于个体出行链的区域城际铁路规划方法研究

基于“基础设施即服务”的理念研究区域城际铁路规划问题,精准考虑带时间窗的个体出行特征和运输服务供给,构建时空网络联系基础设施、服务供给和出行需求3个维度。在所有路段存在的前提下,考虑城际铁路、城市轨道交通和城市道路等基础设施及其运输服务供给,为每类出行者生成满足其出行时间窗的备选出行链集合,以所有出行者广义费用和总投资费用加权和最小为优化目标,构建整数线性规划模型。在含有物理路段相同、服务供给相同的条件下,采用相同规模,但具有不同特征的出行需求构建3种不同场景进行优化对比,验证所提出方法的价值和有效性。结果表明,本文提出的规划方法在有效满足精细化出行需求的同时,有助于实现投资效益最大,为区域城际铁路规划提供了新思路。     

组合预测方法在我国铁路客流预测中的应用

科学准确地预测铁路客运量是制定铁路网规划的基础。目前,运量预测的模型很多,单一模型并不能完全反映运量的变化规律和信息,因此,应采用Box-Jenkins模型和灰色预测模型相组合的预测模型方法对我国的铁路客运量进行预测,结果表明,组合预测模型能够提高我国铁路客运量的预测精度。     

陕西省铁路网规模测算研究

铁路网规模测算是铁路网规划的主要内容。该文在分析铁路网规模影响因素及常用预测方法的基础上,采用连通度法、国际比较法、多元回归法和运输负荷法对陕西省铁路网规模进行测算研究和修正,得出陕西省铁路网未来年的适宜规模,为科学地规划铁路网提供理论依据和决策参考。