列车优化操纵与自动驾驶模式的研究与仿真

对列车优化操纵与自动驾驶模式进行了深入研究,在总结优秀司机操纵经验的基础上阐述了合理操纵和节能操纵两种优化操纵方法,提出了在不同坡道上和通过限速时列车自动驾驶的基本策略,给出了实现最大能力操纵的主要原则以及由此达到正点运行的方法,进行了优化操纵及自动驾驶模式的仿真,证明了研究成果的正确性。     

城市轨道交通节能措施研究

城市轨道交通能耗大且逐年增长，节能降耗目标明确且潜力较大，降低能耗可以减少运营成本和碳排放，具有显著的经济效益和社会效益。文章在分析城市轨道交通能耗构成及其影响因素的基础上，介绍了供电节能、车站节能、线路规划节能、运输组织模式节能和车辆节能的主要措施，重点分析了非晶变压器、车辆轻量化、永磁牵引技术、驾驶控制策略等对车辆能耗影响较大的一些重要因素，指出了城市轨道交通节能的主要方向，供电侧采用非晶变压器提高电压转换效率，车站采用变频通风空调系统、节能照明器具和控制系统，车辆节能措施采用降低列车自重、永磁牵引技术、三电平辅变技术、高频辅变技术和车载变频热泵空调技术，运输组织采用合理的技术速度和节能驾驶策略。     

货运列车节能平稳运行优化操纵研究

铁路货运作业愈加繁重,能源消耗和司机工作强度不断增加。对货运列车节能平稳操纵算法进行研究,构建辅助或自动驾驶系统,将有效改善这一现象,促进铁路运输业健康发展。本文将专家系统和节能运行最佳工况切换点判定准则相结合,设计了满足安全、准点、平稳和合理操纵约束的货运列车节能运行优化操纵算法。首先在分析列车节能最优控制理论成果、优秀司机平稳操纵经验和电力机车自身操纵约束的基础上,归纳明确了列车节能、平稳和合理操纵方面的规则约束,并分析协调规则间的作用优先级,构建对象知识库,形成专家系统。随后基于局部能量最小原则,确定列车节能运行最佳工况切换点判定准则。最后给出了算法实现流程。将该算法应用于邯郸—长治线列车的操纵优化,并选取优秀司机的驾驶数据进行案例对比,结果表明,本文算法较该司机节能2.6%。     

面向机车自动驾驶系统的预存数据处理技术研究

研究机车自动驾驶系统旨在用其替代司机的操纵,在保证列车安全平稳运行前提下,实现列车运行准点、节能等目标.为了支撑机车自动驾驶系统精准的优化控制策略,收集了大量优秀司机的经验操纵数据为系统控车提供科学指导,同时也收集了实际运营线路的特殊区段数据为系统控车提供基础导航依据.为了能够实时将这些数据提供给自动驾驶装置,文章研究...     

基于移动闭塞的列车自动运行仿真

介绍ATO系统功能作用及节能操纵方案,移动闭塞原理,以及列车在自动驾驶过程中所需要的运动方程.通过对相应公式的分析,将其应用在ATO系统中,采用节能操纵方案,计算出ATO系统在移动闭塞条件下的加速度,速度,并确保列车在安全、经济的条件下运行.     

HXD1型机车自动驾驶系统设计与应用

主要介绍HXD1型交流传动电力机车的自动驾驶系统方案设计与应用情况,以机车改动最小、成本最低为原则,通过加装自动驾驶系统设备、通信及供电线缆实现自动驾驶功能。通过机车自动系统的成功运用,降低了人工劳动强度,杜绝了人为失误因素,提升了机车操纵水平和操纵一致性。     

面向操纵优化的智能列车辅助驾驶系统

针对我国干线铁路列车仍然采用人工驾驶方式的现状,在分析现有列车辅助驾驶系统的基础上展开智能列车辅助驾驶系统的研究。首先进行功能需求与系统结构的分析,之后建立人工驾驶情形下的列车驾驶策略优化模型,设计结合离线优化与在线调整的智能优化方法进行求解,并以驾驶辅助提示信息的方式向列车驾驶员提供优化后的操纵建议,最后结合半实物实验平台进行实验验证与结果分析。实验结果表明,所提出的方法与系统可有效提升人工驾驶下的列车运行节能性与准点率等关键指标,可为人工驾驶操纵优化的实现提供技术支撑。     

通过现车试验对电力限制制动器的性能评价

为限制制动功率,以避免再生失效并节约列车运行能耗,提出了一种人工操纵列车的辅助驾驶系统,该辅助系统由车载计算机和接口装置组成。由一种"词典"产生制动指令。"词典"的编制遵循在不延长走行时间的前提下增加再生能量的原则。为了考虑功率限制和解决行车时间延迟等运行问题,对该方法在一条运营线路上进行了评估。此次试验为列车节能驾驶提出一种有效的方法。轨道走行试验表明,限功率制动针对单一列车的运行节能是有效的。对人机接口存在的实际问题进行了深入研究。     

基于虚拟现实技术的机车驾驶模拟演练系统的研究与实现

介绍基于虚拟现实技术的纯软件机车模拟驾驶演练培训系统的研制过程及使用效果，针对 HXD3D型电力机车的一般操纵方法和机车检查标准化作业程序开发了学习、练习和考试模块，使机车乘务员可以在三维仿真的驾驶环境下进行反复的学习演练，从而达到熟悉机车操纵流程和机车检查标准化作业程序的目的。     

机车自动驾驶技术研究与应用

当前轨道交通正朝着绿色、智能的方向发展，自动驾驶可进一步降低列车运行能耗，提升列车运行效率、消除不同司机操纵差异、提升列车运行一致性，是未来路网条件下列车有序协同运行的控制基础，也是轨道交通智能化方向技术发展的典型代表。文章分析了机车自动驾驶研究的国内外现状和技术难点，阐述了满足我国干线机车运用需求的机车自动驾驶系统整体架构，设计了有人值守的机车自动驾驶方案，详细介绍了列车运行规划与速度控制、列车纵向动力学仿真、多传感器融合感知、列车系统运行仿真等关键技术，并对机车自动驾驶技术未来的发展方向进行了思考和展望。基于上述技术的机车自动驾驶系统已在多个铁路局和铁路公司装车运用并取得显著的应用效果。该系统可支持不同的编组和载重，可适配不同的车型、控制系统、信号系统，具有良好的通用性和可推广性。     

列车优化操纵原则及其优化操纵策略的数学描述

介绍了根据牵引计算专家知识和优秀司机驾驶经验，确定列车优化操纵原则、列车运行过程中的优化指标及其优化操纵策略的办法，给出了列车操纵方案的数学描述，为列车优化操纵示意图的自动生成系统及列车自动控制（ATC）模式的研究奠定了基础。     

基于模拟仿真的动车组驾驶培训系统

随着我国高速铁路的快速发展,急需大批理论知识丰富、操作技能精湛、紧急情况下应变能力强、综合素质高的动车组司机。目前,世界各国广泛使用的以计算机网络系统为平台、采用软件方式实现的基于模拟仿真的动车组驾驶培训系统,有利于安全、节能、快速、高效地培训动车组司机,特别是在培养动车组司机非正常情况的操纵技能和应急故障处理能力上具有无可比拟的作用。     

洛阳地铁2号线电客车牵引能耗分析

分析洛阳地铁2号线电客车在手动与自动驾驶模式下的牵引能耗，通过数据对比，得出自动驾驶能有效降低牵引能耗，为洛阳地铁电客车牵引能耗分析和节能研究方案提供理论依据。     

基于控制参数化方法的列车节能操纵优化研究

以列车运行全过程牵引能耗最小为目标,综合考虑定时、变坡道、线路限速、牵引力和制动力限制以及驾驶舒适度等约束条件,建立列车节能操纵最优控制模型。基于控制参数化方法,将列车节能操纵最优控制问题转化为以线路子分段上的列车控制力为优化参数的非线性规划问题。为克服常规方法不能有效处理阶梯状线路限速的不足,提出一种离散化方法,使无限维状态约束简化为有限维不等式约束。针对牵引力上边界约束随速度非光滑变化的特点,利用二次函数对列车牵引特性曲线进行光滑化近似,进而将上边界约束转化为不等式约束,最终得到的非线性规划问题可由序列二次规划算法求解。仿真结果表明:该算法能够在精确满足所有约束的前提下,有效获取列车节能最优操纵序列及相应的参考速度曲线。     

基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略

以锂离子电池、超级电容为混合动力的有轨电车，其能量管理策略难以适应不同类型司机的驾驶风格。为进一步提高有轨电车的系统能量效率，提出了基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略，并构建了混合动力有轨电车功率损耗模型。将司机的驾驶风格分为激进型、标准型和迟钝型三类，利用模糊逻辑算法对三类司机驾驶风格进行识别，引入基于司机驾驶风格的牵引/制动补偿因子，以对有轨电车的牵引/制动功率进行补偿，得到最优的功率分配。最后对基于司机驾驶风格的能量管理策略进行仿真分析，评估其节能效果。仿真结果表明：相较于常规的逻辑门限控制能量管理策略，基于司机驾驶风格的能量管理策略可使系统能量损耗降低4.81%。     

基于再生制动能量利用的地铁列车时刻表设计方法研究

结合线路参数、列车运行工况以及时刻表等因素,分析了同一供电区段内列车再生制动能量的利用情况,建立基于再生制动能量利用与运行时刻表设计的多车节能优化模型。通过引入浓度免疫算法,调整列车时刻表中发车间隔、停站时间、运行时间等要素并优化列车操纵工况,求解出实际线路下的节能运行时刻表及多车节能驾驶策略。结合南宁地铁1号线某供电区段的仿真数据证明,采用优化的节能运行时刻表在满足正点运行的前提下,提高再生制动能量的利用率达11.4%,降低列车运行的总能耗达16.9%。     

长大下坡道区间地铁列车节能操纵方法

针对地铁列车在长大下坡道区间长时间使用制动不利于节能的问题,在标准四阶段节能操纵方法的基础上,提出通过优化工况出现的序列及相互间的转换位置、充分利用坡道势能使列车加速进而减少牵引工况持续时间的改进操纵方法;以最大牵引力的牵引终止位置和初次巡航终止位置为决策变量,以列车运行牵引能耗最小为优化目标,建立改进操纵模型;采用加入邻域搜索策略的改进遗传算法和Brute Force算法求解模型,结合案例分析改进操纵模型及算法在不同线路条件和运行时分下的节能效果。结果表明:在限速为80km·h-1的长大下坡区间和给定运行图下(富余时分比例为区间最小运行时分的10%),采用改进操纵方法较标准四阶段操纵方法节能30%以上;改进操纵方法的节能效果与坡道条件、线路限速和运行时分富余量有关,节能效果随线路限速的降低和运行时分的减少而增加。     

考虑电力牵引链路非线性损耗的列车节能驾驶方法

针对列车节能驾驶问题,以牵引变电站输出能量最小为目标,研究运行操纵策略。分析列车运行能量与功率流关系,结合实测数据和电路理论建立牵引链路非线性损耗模型。考虑线路限速、坡道和准点时间约束,构建节能最优控制模型。采用极大值原理进行分析,得出列车运行时间对应的伴随变量为恒定常数。在此基础上,设计一种满足列车正点运行条件的动态规划算法。选取实际运行线路,验证模型和算法的有效性。结果表明,变电站电能最小化模型会改变列车节能驾驶策略,在部分运行区段小功率电制动工况取代惰行工况以减小牵引链路损耗。相比轮周机械能最小化优化结果,电能最小化策略可节能约8%。     

城市轨道交通列车驾驶仿真器研究

城市轨道交通列车驾驶仿真器是城市轨道交通部门进行技能培训的高科技设备,能够进行精确的列车操纵性能仿真和逼真的列车驾驶环境仿真。基本功能包括模拟操纵功能、列车动力学计算功能、故障判断培训功能、视景和声音仿真功能以及运动仿真功能。针对城市轨道交通特点,给出了轨道交通列车驾驶仿真器的运行仿真数学模型,提出采用分布式计算机体系结构、MPEG视频压缩技术和基于DirectSound技术的多媒体声音系统,设计具有4层5自由度液压运动平台的驾驶仿真器。并基于以上技术完成了北京地铁交流传动电动客车列车驾驶仿真器的研制,成功应用于北京地铁技术学校学员和北京地铁司机的教育培训。     

基于人工蜂群算法的高速列车运行节能优化研究

合理的列车操纵方式能在很大程度上降低列车运行过程中的能耗,为了有效降低高速列车运行能耗,从研究高速列车的操纵方式入手,首先建立列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型,其次通过对比人工蜂群算法(ABC算法)和粒子群算法(PSO算法)的优化性能证明ABC算法优于PSO算法,提出了在满足运行速度、运行时间以及运行区间等约束条件下,采用ABC算法与操纵工况序列相结合的方法来优化计算确定高速列车操纵工况关键转换点最优位置和速度。最后通过对选取线路的MATLAB仿真模拟,验算了ABC算法在降低列车运行能耗方面的有效性。研究表明,经过ABC算法优化后的结果均能满足优化操纵方式的基本操纵策略且达到了良好的优化效果,能较好地解决列车节能操纵优化问题。