城市轨道交通追踪列车定时节能操纵优化

研究在给定站间运行时分前提下的城市轨道交通追踪列车节能操纵优化模型,模型以两列车在两站间运行的总能耗最小为目标,通过同时优化前行列车和追踪列车的操纵策略以提高再生制动能的利用。在一定的制动停车距离、线路平纵断面和限速条件下,将站间区间划分为若干个子区间,建立两列车在各个子区间的运行工况序列选择模型,通过遗传算法优化两列车在每个子区间的牵引力使用系数、末速度和运行时间,提高列车牵引时对再生制动能的利用率。算例表明,在给定的站间区间上,本文模型在保证正点前提下比单列车定时节能算法的能耗降低5.8%。当区间存在陡下坡时,两列车在途中运行过程中比在进出站过程中协同利用再生制动能效果更显著。     

基于FAPSO的地铁列车节能运行优化研究

以地铁列车节能、准点运行为研究目标,在充分考虑实际运行线路条件下,构建满足约束条件下的多质点列车运行能耗模型,并在此基础上,将萤火虫算子引入到标准粒子群算法中,构建一种包含萤火虫算子的粒子群优化算法(FAPSO),进而提出基于FAPSO算法的双层结构一体化优化控制方法。上层结构优化通过使用FAPSO算法对获得的总冗余时间进行分配,进而得出各站间最佳运行时间,优化列车运行时刻表;下层结构优化在上层结构优化所得站间最佳运行时间下,对不同运行策略下列车运行能耗进行比较,进而优化整条线路的列车运行策略。最终,获得列车站间节能、准点运行的最优驾驶方案。以广州地铁站间线路为例,通过MATLAB进行实例仿真,仿真结果表明,经双层结构一体化优化后列车运行能耗降低10.8%,且满足列车准点运行的要求。     

基于离散微区间工况选择的列车节能运行优化方法

列车节能运行优化可降低列车的运行能耗，从而降低轨道交通运营成本，但对于坡度、坡长、限速等条件多变的线路，既有节能优化方法难以给出合理的工况组合方案，因此提出基于离散微区间工况选择的列车节能运行优化方法。首先，将列车运行区间离散为等距的微区间，建立节能运行优化模型；其次，通过考虑相邻2个迭代最优解之间差异的启发效应，对蚁群系统算法（ACS算法）进行改进，提出改进的蚁群系统算法（ACSd算法）；然后，采用ACSd算法在微区间中直接选择运行工况；最后，将节能和准时的要求同时纳入目标函数和算法的启发因子，并提出调节信息素浓度的时间补偿机制处理时间误差。以北京亦庄地铁线某个多坡段区间为例，将所提方法与既有能量分配法的优化结果进行对比，并对分别采用ACSd算法和ACS算法选择运行工况所获得的优化结果进行对比。结果表明：基于微区间工况选择的优化方法较能量分配方法降低能耗29.1%；采用ACSd算法进行列车节能运行优化较ACS算法降低能耗9.9%。     

基于差分进化的高速列车运行操纵的多目标优化研究

在满足行车安全、区间固定限速、图定区间运行时间及车辆动力学性能约束的条件下,以能耗、实际区间运行时间、精确停车及不舒适度为指标建立高速列车运行操纵多目标优化模型。针对传统差分进化算法易陷入局部最优的问题,对其交叉操作过程进行改进,同时引入模拟退火思想提升算法的最优解搜索能力。利用改进后的差分进化算法对高速列车运行操纵多目标优化模型进行求解,给出相应的优化算法。以京沪高速铁路某区间线路数据为基础,通过计算机仿真验证了所提算法的有效性与实用性。     

一种结合时刻表调整的列车节能驾驶优化方法

为了降低高速列车在连续站间运行的能耗,以区间运行能耗和运行时间为目标建立列车驾驶策略优化模型,采用基于模拟退火的粒子群算法PSO-SA进行求解,得到每个运行区间的能耗-时间Pareto解集,并通过最小二乘法拟合得到每个区间相应的Pareto曲线。在此基础上,提出一种时刻表优化调整方法,在始发站至终点站总运行时分确定的前提下,基于KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件调整每个站间运行时分,给出最优的站间运行时分组合和最佳的区间运行策略。以CRH2A高速列车在镇江南—昆山南区间实际运行数据为基础进行仿真验证,结果表明:通过区间最优工况求解和多站间运行时分调整优化,列车在多站间的总运行能耗降低了17.6%,验证了模型和算法的有效性。     

被动信号优先策略下现代有轨电车站间协调能耗优化

为了降低半独立路权现代有轨电车线路运行的能耗,基于现代有轨电车系统的运行特性和线路特征,提出了半独立路权现代有轨电车线路的区段划分方法;并结合现代有轨电车列车运行模式,推算出了单区段现代有轨电车能耗优化速度曲线。在沿线交叉口已经考虑被动信号优先配时策略的基础上,以区段运行时间、距离、限速及交叉口信号状态等为约束条件,建立了基于站间协调控制的现代有轨电车全线能耗优化模型。选取国内某城市实际现代有轨电车线路为例,对比分析仿真速度曲线与模型求解速度曲线,结果显示该能耗优化速度曲线能有效降低现代有轨电车运行能耗。     

基于免疫粒子群算法的地铁列车节能优化研究

在综合考虑地铁列车动力学特性、线路条件、区间限速以及准点运行等条件的基础上,建立基于再生制动能量利用的多约束能耗模型。通过免疫粒子群组合算法求解列车能耗模型,得到列车节能操纵工况序列及各工况转换点,最终求得列车站间运行的最低能耗。为验证该方法的有效性,以南宁地铁1号线为仿真实例,计算得出优化后的列车能耗降低6.62%。     

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％.     

超级电容有轨电车多区间节能优化研究

超级电容有轨电车具有高效环保的优点，研究其多区间运行时刻表和运行策略能够进一步降低运行能耗。文章首先介绍车载超级电容能量流动模型，建立列车动力学模型与超级电容模型，以列车系统总能耗最小为目标，建立协同优化列车运行时刻表和运行策略的节能控制模型；设计动态规划算法，求解列车多区间运行时刻表和运行策略；最后通过实车线路进行仿真验证。结果表明，在各区间均采用节能运行策略，相比于标准时刻表，优化时刻表能够进一步降低运行能耗；同时分析了多区间总运行时间与能耗的关系，可综合考虑列车运行能耗与效率制定运行时间，采用协同优化方法确定时刻表与运行策略，从而达到节能的目的。     

客运专线的合理站间距离

客运专线,尤其是高速客运专线．一般都是双线自动闭塞线路．区间平图通过能力与站间距离关系不大,车站的设置主要取决于客运的需要。但同一线路上如果既运行高速列车，又运行速度相对较低的普通跨线列车，则区段内高速列车必然要越行普通跨线列车．此时．同一区间内高速列车与普通跨线列车运行时间之差，将决定非平图区间通过能力的大小。     

一种货运列车节能优化方法研究

研究了一种货运列车节能优化方法。首先以列车运行时间为约束,建立列车节能运行优化模型。设计了一种基于极大值原理的动态规划算法,在满足运行时间约束下,实现列车最优节能运行操纵策略优化。本算法仅仅对速度进行离散化处理,相比其他方法需对位置和速度进行双重离散,避免因网格划分引起的速度轨迹波动,同时提高了计算效率。此外,该算法将考虑电分相对操纵的限制,便于工程应用。最后,利用HXD1型电力机车牵引的货运列车与朔黄铁路西柏坡至肃宁段验证了文中所述的优化方法的有效性。     

基于曲率变化特征的既有线路整正算法设计

铁路曲线运营过程不可避免会产生几何形位变化,运行速度的提升需要现代化的检测手段,相应的曲线整正算法设计是列车安全、舒适运营的重要保障。采用某线路轨检小车实测5 m间隔数据,以现场实测数据为基础,从曲率和曲率变化率的角度分析不同间隔条件下的轨道几何形位特征,采用基于正交最小二乘和三次样条的平面拟合方法,利用线路的曲率特征进行线路初始参数获取,设计相应的平面曲线线形优化重构算法。编程实现算法在具体线路的应用,以拨道量改正数最小为目标函数,采用5、10 m不同测点间隔的计算结果分析并结合现场实际,取得了较好的计算结果。通过现场实例表明,该方法具有理论简单、计算准确,与现代高速行车检测方法适应好等特点。     

高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统设计与实现

列车追踪间隔与高速铁路列车运营密切相关,通过列车追踪间隔仿真系统能够检验列车牵引特性、线路条件等因素对列车追踪间隔时间的影响,对研究列车追踪间隔时间优化及列车技术作业方案设计提供有效的帮助。文章介绍了高速铁路列车追踪间隔仿真计算系统的设计,使用列车间隔时间标准化计算方法,结合列车牵引计算、车站以及线路等数据,通过原型系统的开发,实现了列车运行曲线与列车追踪间隔时间的计算与仿真。具体介绍了系统结构,功能设计及数据结构,以一个实际数据为例对系统的功能以及技术可行性进行了验证。实验输出数据基本符合我国实际情况,该系统能够作为列车追踪间隔相关研究的可靠工具。     

高速列车应急自走行辅助驾驶研究

当牵引供电网发生故障,高速列车应急自走行系统受车载储能装置容量限制,特别是在线路条件复杂时,如何操纵列车实现就近停车变得异常困难。为了解决高速列车应急自走行系统的速度曲线规划问题,进行了应急自走行辅助驾驶装置的功能设计和系统结构设计。根据列车应急运行的特点,设计了应急自走行优化算法。以CR400BF复兴号动车组列车运行于国内某高速铁路线路为例进行仿真,仿真结果表明,该装置可在能量受限的情况下规划列车自走行的运行速度曲线,与司机巡航驾驶相比实现了良好的节能性;同时,基于节能优化操纵策略,采用不同的牵引目标恒速速度进行仿真,仿真结果表明,根据线路条件选择合适的牵引目标恒速速度,对于车载储能装置容量受限的高速列车应急自走行驾驶具有重要的指导意义。     

编组站驼峰溜放间隔模拟检查方法初步研究

借鉴微积分思想，以传统图解法和能量守恒定律为基础，从一个新的角度着手建立计算模型，以车辆溜放至径路上任意一点时的即时速度、即时时间作为直接检查目标，以此间接推导计算出关键点位的间隔情况，从而可与原设计结果进行比较分析。计算机程序是基于ObjectARX对AutoCAD的二次开发。经过检验，该检查方法所获得的结果与原设计图解结果可互为印证，是一种可行的方法。     

考虑冲击限制的地铁列车牵引计算算法

地铁列车牵引计算往往沿用铁路列车的牵引计算方法,忽略了地铁车辆对控制加速度的"缓变式"处理过程,给牵引计算的控制加速度、速度和运行时间计算带来偏差。给出了考虑冲击限制情况下,地铁列车最大能力运行及节能运行时的牵引计算算法,并采用实际列车和线路数据对算法进行了验证。计算结果表明,考虑冲击限制的地铁列车牵引计算算法可以提高牵引计算中列车速度、加速度和时间的仿真精度,使速度和加速度的仿真计算结果更符合地铁列车运行实际,区间运行时间的计算精度可提高2%以上。     

基于速度动态函的LTE-R越区切换优化算法

传统的LTE-R越区切换算法,采用固定切换迟滞门限和延迟触发时间的切换算法。但是当列车高速运行时,切换成功率明显下降,无法满足高速铁路无线通信系统对Qo S大于99.5%的要求。通过对切换流程、测量参数、控制参数的分析,提出一种基于速度动态函数的越区切换优化算法。该算法在低速、中速、高速3种列车运行状况下,更适宜高速铁路情景切换时机的选择。仿真结果表明:基于椭圆函数的LTE-R越区切换优化算法,既保证了列车在中高速运行时,越区切换成功率有着明显提升,又避免了列车在中低速运行时,乒乓切换事件频率过高。     

基于断面客流特征的城市轨道交通行车组织优化方法

以西安地铁4号线为例,基于线路设施和断面客流特征条件,提出了行车组织的优化方法。根据车站条件进行折返适宜度分析以确定小交路区段,分别以乘客服务水平最高和运营成本最小为目标并考虑一定的约束条件构建目标函数,结合Rail Sys软件仿真得到的线路拓扑结构确定了不同交路区段下的列车运行时分及速度,据此标定了模型参数。建立了多目标函数,并利用基于隶属度的算法得到了模糊最优解,求解出大小交路的列车编组数量及行车间隔,给出高峰时段的行车方案。模型计算结果表明,和原设计方案相比,优化方案在满足乘客需求的同时可有效节约运营成本,并显著提高客流时空分布不均衡状态下的线路断面满载率。     

站间计轴设备在线监测系统

通过监测并记录站间计轴设备的主要运行状态,能够实现对计轴设备实时监测,方便日常维护,预防计轴设备故障的发生,降低设备故障延时。详细论述了站间计轴设备在线监测系统的结构与功能,有很高的推广使用价值。     

计轴绘图及监测的仿真研究

计轴可以代替轨道电路检测区段空闲/占用;解决站内白光带/红光带,区间红光带;站内、区间分路不良等功能,计轴监测系统是实时监测,随时掌握轨道空闲/占用状态,提高运输效率.本文遵循面向对象的软件工程的思想和方法,基于可视化软件平台MFC编写,开发出软件,通过模拟监测并记录计轴设备的主要运行状态,能够模拟实现对计轴设备的实时监控.