现行条件下避难线设置检算方法研究

为防止陡长坡道上失去控制的列车发生冲突或颠覆,应根据线路情况,检算确定在区间或站内设置避难线。随着铁路技术条件及运输组织的变化,原有作为避难线设置检算方法的规范与标准已不能满足要求,现行条件下避难线设置的检算方法值得研究。本文首先采用《避难线设计规则》中的"二次制动,部分制动力失效法"以及"逐次制动,制动力减弱法"进行避难线设置的检算。再在分析原检算方法不足的基础上,提出适应现行铁路条件的检算方法并进行检算,得出三种检算办法下不同坡度避难线设置结果,最后,以川藏铁路雅安至新都桥段为例,利用新的检算方法对该段铁路线路进行检算,为该线是否需设避难线提供参考。     

线路纵断面化简对列车牵引质量的影响分析

列车牵引计算规程要求计算列车牵引质量时,计算和检算牵引质量的线路纵坡要求不得简化。论文从列车牵引质量计算和检算要求出发,根据线路纵断面的实例,分析了较短限坡下的列车受力问题,给出了列车跨越不同坡段时附加阻力的计算方法。根据这一方法,对比计算了不同方法中列车牵引质量的计算差异,最后给出列车牵引质量计算时有条件化简线路纵断面的建议。     

牵引计算参数取值对列车牵引质量计算的影响

论文从列车牵引质量计算和检算要求出发,对DF4b、HXD2b等机车在不同坡道、不同牵引力使用系数时进行计算分析,明确了牵引力使用系数对列车牵引质量计算的影响。同时,根据列车转动惯量系数定义,分析和计算了不同机车和编组构成的列车的转动惯量系数的差异,验证了不同转动惯量系数对列车牵引质量计算结果的影响。通过两个系数的计算分析,给出了改革牵引力使用系数的建议。     

机车动力制动对操纵方式及限制坡度的影响

分析不同的列车编组、制动操纵方式、线路坡道条件下的列车调速制动过程。计算表明，采用动力制动，在12‰的下坡道，用DFSB或SS7单机牵引，缓解增速时间从110s分别延长为1728及2348。对于18‰的下坡道，用DFSB或SS7双机牵引，缓解增速时间从68s分别延长为138s及225s。采用机车动力制动与空气制动联合操纵方式还可减少空气制动次数和降低车轮踏面温升，从而提高列车安全性，放宽限制坡度的设计要求。     

地铁正线40.0‰最大坡度对行车特性的影响

地铁线路穿越山岭或跨江渡河时，适当提高正线最大坡度标准有利于减少建设成本、降低设计和施工难度. 为了研究地铁正线40.0‰ 最大坡度取值的可行性，结合苏州市轨道交通8号线车线系统特点，采用理论分析、列车纵向动力学、车辆-线路系统动力学以及有限元等方法，从动车功率、列车起动与制动能力、故障列车救援、列车运行状态与动力特性、轨道力学特性等方面分析了地铁正线40.0‰ 最大坡度对行车特性的影响. 研究结果表明:当采用4动2拖B2型车时，地铁正线最大坡度值可采用40.0‰；列车通过40.0‰ 大坡道地段时，行车安全性、平稳性、列车起动制动以及故障救援能力均能满足要求；钢轨所受最大应力仅为容许应力的37%，纵向最大位移值仅为0.443 mm.      

城市轨道交通牵引计算算法

分析了地铁列车的牵引特性和制动特性,提出了三种典型的牵引计算策略,即最快速牵引策略,最经济牵引策略和理想型牵引策略。在最快速牵引策略的基础上,将列车运行过程分解为启动和牵引过程、制动和进站过程、接近限速运行的中间运行过程三部分,针对各个过程分别构建了牵引计算的软件模型和算法。试验线路计算表明,该模型可以计算出区段最短运行时间,并使列车准确停站,具有一定实用价值。     

用传递函数仿真SS3型电力机车的牵引起动过程

通过分析SS3型电力机车的控制系统与牵引过程，建立系统的传递函数形式的数学模型，用CSS仿真程序进行计算牵引过程，并将模拟某次列车起步运行的运算结果与该次实际起步运行情况进行对比，这种计算方法也可用于其他内燃、电力机车的牵引计算，还可用于探索列车提速运行方案的可行性，以及校核和提高运行方案的合理性。     

基于自动恒速的客运专线列车牵引计算模型与算法研究

客运专线列车的控制模式与普通铁路的相比较存在较大差异,这使得普通铁路列车牵引计算模型不适于客运专线。论文在对客运专线、普通铁路及地铁差异分析的基础上,构造了自动恒速的列车牵引计算的模型与算法。将列车运行过程分为起动和牵引加速过程、恒速牵引过程、调速制动过程及进站制动过程四部分,对各部分分别建立了计算流程。最后对照非恒速牵引计算模型,测试了所造模型和算法的有效性。     

基于多质点模型的重载列车动能闯坡性能

采用列车多质点纵向动力学模型,研究了列车初速度、列车编组、坡道长度与坡度对列车动能闯坡性能的影响,并与列车单质点模型进行了对比分析,然后结合具体算例对比了2种模型在动能闯坡最大牵引质量方面的差异。分析结果表明:列车闯坡初速度越大,闯坡性能越优;列车闯坡性能随列车编组、坡道长度与坡度的增大而变差;2种模型列车闯坡最低速度的差异随列车闯坡初速度的减小而增加,初速度为60km·h-1时单质点与多质点模型的列车闯坡最低速度相差5.29km·h-1;列车编组、坡长与坡度越大,单质点模型的计算结果越保守;基于单质点模型的列车最大牵引质量为8 250t,基于多质点模型的列车最大牵引质量为8 750t,后者比前者增加了6.1%;建议采用列车多质点纵向动力学模型计算列车动能闯坡最大牵引质量。     

城市轨道交通列车追踪间隔与牵引能耗优化

针对城市轨道交通高峰小时列车密集追踪运行的特点,将降低列车牵引能耗和提升线路通过能力同时作为优化目标,研究列车运行操纵优化问题.给出移动闭塞条件下列车牵引能耗和最小追踪间隔的计算方式,考虑列车安全、正点运行约束,构建双目标优化模型. 结合 ε -约束法,提出一种基于动态规划的搜索算法求解模型.以亦庄线为优化算例,求解得到一组列车最优操纵Pareto解,体现两优化目标之间的均衡关系：列车进站过程采用两次制动操纵策略可有效压缩最小追踪间隔,为弥补两次制动过程额外消耗的运行时间,列车需付出更多的牵引能耗提升进站以前的运行速度以满足正点运行约束.     

HXD2牵引货运列车长大下坡区间周期性制动研究

针对货运列车在长大下坡道空气制动无法恒速且相邻两次空气制动之间需满足缓解再充风约束的特点,以司机实际操纵中普遍采用的50 k Pa小减压量调速制动为依据,根据列车牵引计算原理和能耗分析方法,建立了考虑再生制动能量利用的货运列车最优控制模型.首先,研究了货运列车在长大下坡道上的最优操纵策略和站间各子区间运行时间分配;其次,基于极大值原理分析了"全电制-全制-全电制"周期性制动控制策略的最优性,以及列车入坡、出坡应满足的必要条件,提出长大下坡道及其相邻区间列车运行最优控制的数值求解算法;最后,以HXD2型电力机车牵引100节C80重车为例,对提出的列车最优控制模型和数值算法进行仿真验证,并分别与模糊预测控制和实测数据进行比较,研究结果表明:在准点的前提下,所采用的周期性制动策略能实现5.6%和17.9%节能效果.     

城市轨道交通列车追踪间隔与牵引能耗优化

针对城市轨道交通高峰小时列车密集追踪运行的特点，将降低列车牵引能耗和提升线路通过能力同时作为优化目标，研究列车运行操纵优化问题.给出移动闭塞条件下列车牵引能耗和最小追踪间隔的计算方式，考虑列车安全、正点运行约束，构建双目标优化模型. 结合 ε -约束法，提出一种基于动态规划的搜索算法求解模型.以亦庄线为优化算例，求解得到一组列车最优操纵Pareto解，体现两优化目标之间的均衡关系：列车进站过程采用两次制动操纵策略可有效压缩最小追踪间隔，为弥补两次制动过程额外消耗的运行时间，列车需付出更多的牵引能耗提升进站以前的运行速度以满足正点运行约束.     

城市轨道交通站前交叉渡线折返能力影响因素分析

站前交叉渡线折返是目前城市轨道交通采用较多的一种折返形式,提高该类折返线能力对提高线路运能具有重要意义。文章分析了站前交叉渡线单股道和双股道折返的技术作业过程,通过列车牵引制动运行仿真,研究了进站速度和道岔限速2个关键因素对折返能力的影响,提出了提高折返能力的若干措施。该项研究可为城市轨道交通折返站设置提供依据。     

考虑追踪安全的地铁快慢车协同操纵节能优化

研究考虑追踪间隔要求和再生能利用的快慢车线路地铁列车协同操纵节能优化问题.首先,基于滚动优化思想将列车协同操纵全局优化问题分解为一系列的子问题,即每一列车进入下一区间前由中央控制器根据同一供电分区内其他列车的操纵方案和列车重量等实时运营信息,计算出站列车在下一区间的操纵方案.为延长牵引制动重叠时间、提高再生能利用,各列车尤其是快车允许途中二次牵引加速以配合其他列车进站制动.基于上述研究思路,本文以列车净能耗为目标构建了快慢车线路列车协同操纵节能优化模型,并设计了混合遗传算法进行求解.案例分析结果表明,与不考虑其他列车操纵的个体最优节能操纵方法相比,本文提出的协同操纵方法可节能3%以上,算法满足实时优化对计算效率的要求.     

考虑追踪安全的地铁快慢车协同操纵节能优化

研究考虑追踪间隔要求和再生能利用的快慢车线路地铁列车协同操纵节能优化问题.首先,基于滚动优化思想将列车协同操纵全局优化问题分解为一系列的子问题,即每一列车进入下一区间前由中央控制器根据同一供电分区内其他列车的操纵方案和列车重量等实时运营信息,计算出站列车在下一区间的操纵方案.为延长牵引制动重叠时间、提高再生能利用,各列车尤其是快车允许途中二次牵引加速以配合其他列车进站制动.基于上述研究思路,本文以列车净能耗为目标构建了快慢车线路列车协同操纵节能优化模型,并设计了混合遗传算法进行求解.案例分析结果表明,与不考虑其他列车操纵的个体最优节能操纵方法相比,本文提出的协同操纵方法可节能3%以上,算法满足实时优化对计算效率的要求.     

温州市域铁路S1号线牵引计算

根据城市轨道交通发展的需要,在介绍城市轨道交通及牵引计算特点的基础上,以温州S1号线一期工程为线路条件,对预定的五种列车编组形式进行了牵引计算,仿真结果表明编组方式4M2T是最适合的.     

大功率交流传动电力机车牵引特性分析

在铁路客运高速化、货运重载化的同时,货运列车提速也已逐渐提到日程上来,机车的最高运行速度将会达到120 km/h.电力机车牵引传动制式将由直流传动变为交流传动,大功率交流机车将逐步取代直流机车.从大功率交流机车牵引性能、牵引质量适应性和制动性能等3方面,对大功率交流机车进行了介绍,并以大包线集包段为例,对大功率交流机车的应用进行了验证.     

基于UM的重载列车纵向冲动仿真分析

本文以两万吨的重载列车为研究对象,通过UM建立两万吨重载组合列车的三维模型及列车的运行线路模型;然后在UM simulation中对重载列车进行条件约束,仿真分析得到两种不同编组的两万吨列车的纵向车钩力,与大秦线的两万吨重载列车的试验值基本相近;最后基于UM软件对两万吨重载列车在不同编组、不同长大坡道、不同制动波速的状况下分析,分析结果表明:"1+2+1"编组方式更适合于两万吨重载列车,且列车在下坡度运行时,下坡度越小,纵向冲动就越小;列车在上坡度运行时,上坡度越大,拉钩力越大,纵向冲动随之增大,列车上坡的坡度最大值为8%;另外,列车的制动波速越大,列车的纵向冲动就越小.     

可视化列车牵引制动仿真系统的设计和实现

介绍了列车牵引和制动仿真计算中向向对象的机车操纵控制仿真平台和不同编组时列车在不同断面线路上运行的仿真显示界面的设计和实现方法;提出了利用Ｗｉｎｄｏｗｓ的多窗口编程和Ｗｉｎｄｏｗｓ９８的多屏显示支持功能来实现操纵和仿真运动多窗口的同时显示,以方便用户对列车牵引和制动仿真系统的友好操作和仿真结果的直观监视,给出了该仿真系统与其他多媒体视景系统、多媒体声音系统、机车原理动车显示仿真系统等相连接的实现方     

新型供电方式有轨电车运行能耗优化方法

针对无接触网新型供电方式有轨电车运行能耗的问题,研究了一种在储能容量有限的情况下降低运行能耗并提高再生制动能量回收的方法.该方法在保证列车站间运行距离不变、站间运行时间在可行范围内、且满足超级电容吸收制动功率能力的前提下,通过重新分配牵引、惰行、制动3种工况执行的距离以及列车在牵引与制动工况的出力大小,计算出一条既实现节能又提高制动能量回收的列车目标运行曲线;最后使用该方法对某有轨电车实际运行线路进行优化.仿真结果表明:在冗余时间内,该方法平均减少4%的运行能耗;同时超级电容在有轨电车制动过程中平均增加4%的制动回馈能量回馈,且能够安全运行.