长大坡道货运列车周期性制动下车轮温升分析

周期性制动是货运列车在长大下坡道运行时的一种常见操纵策略,该过程中车轮会因频繁抱闸而温度上升,过高的温度会危及行车安全。为提高列车运行的安全性,考虑列车周期性制动对热流密度和对流换热系数2个车轮温升关键因素的影响,基于ANSYS软件建立二维车轮"运动—温度"有限元分析模型。对比已有研究实验数据,模型的数字实验结果表明模型有效,且得到:在设定前提下,无电制动力损失时,车轮温度不超过350℃;1台机车电制动力损失和电制动力完全损失时,坡道分别超过-23.7‰和-12.5‰后车轮温度会超过400℃;减压量每增加10 kPa,车轮最高温度平均增加13.6℃;制动限速每降低5 km/h,车轮最高温度平均降低16.2℃。研究结果可为线路坡道设计及电制动失效后的运营组织提供参考。     

30t轴重重载列车电控空气制动试验研究

长大重载列车的制动技术是重载运输发展的关键问题。文中在瓦日线30t轴重线路和机车车辆技术平台的基础上,对30t轴重重载列车自主化电控空气制动系统进行试验研究,通过长大下坡道的循环操纵及紧急制动等试验,对比分析电控空气系统与既有列车空气制动系统的性能。研究结果表明:自主化ECP制动系统可显著改善30t轴重重载列车纵向动力学性能,缩短列车制动距离,列车的制动能力进一步增强,在长大下坡道的运行安全性得到提高,同时列车的平均运行速度也相应提高。     

基于遗传算法的重载列车驾驶策略研究

针对重载列车在长大下坡道运行时需采取循环制动来保证列车安全运行的难点问题,通过分析重载列车动力学模型和操纵要求,研究了一种基于遗传算法的列车驾驶策略。首先,基于线路数据和列车编组数据,对重载列车运行过程进行了动力学模型的建立;然后以操纵要求建立约束集,设计了以工况(制动和制动缓解)转换点为编码对象的驾驶策略生成算法;最后选取朔黄铁路一段长大下坡道实际线路数据,仿真得到最优的工况转换序列,并生成列车驾驶曲线。分析仿真驾驶曲线与指导驾驶曲线速度的均方根误差以及速度误差的期望和方差,表明该方法是可行的。     

滨洲线上行货物列车兴安岭至博克图区段下岭操纵方式优化的几点思考和建议

滨洲线横跨黑龙江省西部和内蒙古自治区东部,该线是我国东北北部地区与东北亚、欧洲各国经济贸易往来的主要运输通道,是哈尔滨铁路局货运干线牵引区段,货运运输量占全局的1/3,列车运行图图定开行75对货运列车,上行牵引定数6 000 t,上行兴安岭至博克图间是滨洲线关键牵引区段,区间里程为22.99 km。该区段全部处于下坡道,受长大下坡道制动周期的限制,货物列车区间采用"五闸五停"的操纵方式,导致该区段通过能力较低,成为制约整个滨州线通过能力的瓶颈,影响了滨洲线整体运输能力。合理优化关键牵引区段的操纵方式,是提高滨洲线运输通过能力的重要课题。本文就优化兴安岭下岭操纵方式的问题进行了详细阐述。     

重载列车循环制动时充风时间和充风距离计算及操纵探讨

文章通过对瓦日线重载列车牵引试验和运行实践的总结与分析,系统阐述了单元重载列车在长大下坡道地段动力制动和常用制动操纵注意事项;结合列车运动方程和列车合力计算公式,提出了重载列车循环制动时充风时间及充风距离的计算方法;并对重载列车在长大下坡道地段紧急制动停车再开且须限速运行时,需要救援的情形及操纵注意事项进行了分析论述,以指导机车司机操纵和对相关非正常情况的处理。     

采用回退法、迭算法优化牵引计算周期制动工况

当列车运行在长大下坡道上,通常采用空气制动的周期制动调整速度。为了满足两次空气制动间充风时间和列车空走时间的要求,常常会造成列车的出坡速度与下一坡段的限制速度速差不合理。针对长大下坡道上空气制动工况优化问题,采用工况初选策略自动计算到换坡点,然后进行进出坡检验。若列车的出坡速度不合理则采用不同的策略回退到回退基点,舍掉回退基点后的结果,将其前的结果作为计算的当前解,以此产生一个更优的新解,不断重复该过程直到出坡速度合理时停止迭代。最后得到的工况组合是优化的。     

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。     

制动系统对青藏铁路列车运行安全性的影响

由于青藏铁路特殊的自然地理环境和线路条件,为保证列车安全运行,对列车制动系统必须有更高的要求。文章主要就青藏铁路长大下坡道区段制动操纵和高原环境对列车运行安全性的影响问题进行了探讨,并提出有关青藏铁路列车空气制动系统技术条件和研究课题的建议。     

基于运输质量和运输能力的高速铁路长大坡道设置研究

针对我国西部地区高速铁路建设出现的长大坡道,从上坡对运输质量影响和下坡对运输能力影响两方面研究高速铁路的长大坡道设置问题。通过列车模拟牵引计算,研究250 km/h动车和350 km/h动车在15‰～30‰上坡道的运输质量下降情况,提出在困难艰险山区,长大坡道坡长设置可考虑动车组在大坡道上的运行速度不低于设计速度的70%。从最制约运输能力的列车到达间隔出发,分析长大坡道设置对列车到达间隔的影响,采用CRH380BK+CTCS3-300T车型车载,以250,300 km/h为制动初速,分别测算-15‰,-20‰,-25‰,-30‰理论连续坡道下的列车到达间隔。计算结果表明,若要满足5min的追踪间隔时间,或采取限速措施,或对大坡道的长度加以限制,基于CRH380BK+CTCS3-300T监控制动距离数据,给出列车运行限速和大坡道坡长设置的建议。研究表明,对于设计速度300 km/h及以上的高铁线路,大坡道长度设置建议维持原设计规范标准;对于设计速度250 km/h的高铁线路,30‰坡道长度建议不宜大于4 km,25‰坡道建议不宜大于5 km,20‰坡度建议不宜大于8 km。     

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%。     

考虑制动性能差异的重载列车模式化操纵方法

重载列车在长大下坡道循环制动时,空气制动的性能差异较大、列车纵向冲动较大,偶发断钩事故,给机车乘务员操作造成极大困难。以LKJ2000机车运行监控装置记录的朔黄铁路数据和相关线路条件为基础,建立重载列车牵引计算模型,对不同制动性能的列车提出相应的优化操作方案。采用理论分析与现场运用需求相结合的研究方法,分析重载列车长大下坡线路操作规程,并基于重载列车空气制动线路的试验数据模型,以50 kPa减压量下的空气制动性能为基准,计算不同制动速度下的空气制动等效效率;以具体案例为对象,分析不同操作方案对列车运行速度曲线变化的影响规律,并在此基础上,以列车安全运行、避免停缓为目标,根据制动时的速度变化判断空气制动效率,对列车操作控制策略进行优化。经过大量仿真计算和数据分析,提出“北大牛—原平南”区间不同空气制动操作方案的判断条件,并制定相应的优化操作示意图,为重载列车安全高效地运行提供理论支撑。     

山西中南部铁路壶关至红旗渠段长大坡道缓坡设置研究

山西中南部铁路是一条新建的万吨重载煤炭运输通道,是国内首条研究30t大轴重万吨列车运行安全的铁路,铁路线路平纵断面、车站分布等的设计,需满足万吨级列车的循环制动与纵向冲动等要求。运用列车纵向动力学仿真软件指导重载铁路的设计,通过对不同机车牵引万吨单编列车的纵向动力学仿真研究,特别是万吨列车在不同坡度坡道上的制动限速、制动距离,以及长大下坡道困难区间操纵运行的安全性和纵向冲动,研究山西中南部铁路壶关至红旗渠段长大坡道缓坡设置问题,以满足万吨重载列车在非正常情况下的运行、养护维修及救援要求。研究结论为:壶关至红旗渠间居中位置应增设缓坡1处,并配备救援设备。研究结论已应用于项目设计,在壶关至红旗渠间增设了平顺站,并设机待线,配备双机重联救援机车。     

2万吨重载组合列车操纵优化研究

2万t列车在运行过程中会出现缓解时车钩力较大等问题.以某重载线路长大坡道为例,使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统,将原来循环制动的四把闸优化到两把闸通过.仿真计算表明,易产生较大车钩力的地点可避开,最大拉钩力和压钩力分别可减小32.1％和11.4％.基于此种操纵优化方法,对两把闸操纵过程中可能出现的机车自动制动机...     

半实物列车制动系统仿真平台结构设计及空气制动模型解析

国内重载货运列车的迅速发展,对长大编组列车空气制动系统制动性能进行有效试验具有很大难度.基于每辆车制动相似性,以及整车空气波、制动波传递规律,建立了半实物列车制动系统仿真平台.在对采用典型空气制动机的小编组列车进行制动性能试验的基础上,建立了整列车的制动和缓解模型.采用气容充放气数学模型进行仿真计算,并结合修正函数进行...     

重载列车纵向冲动分布试验研究

通过1万t和2万t重载列车的运行试验,得到重载列车在不同的货车和机车编组方式、线路工况、机车牵引特性、操纵方式、制动以及车钩间隙等各种试验工况下的试验数据,并根据试验数据分析列车中不同位置货车的车钩力以及车体纵向加速度值的分布规律。分析结果表明:重载列车制动时的车钩力最大值均出现在制动开始缓解至缓解完毕的过程中;采用1+1编组方式的1万t重载列车在长大下坡道制动时的车钩力均大于平直道时;而采用1+1编组方式的2万t重载列车在长大下坡道制动时的车钩力均小于平直道时。货车在列车中所处的编组位置不同,其车体纵向冲动也不同;车钩间隙减少2/3,则车钩力可降低近1倍。主从控机车通讯及时可靠也是使不同位置的货车车钩受力分布均匀和减小列车中车体纵向冲动的重要措施。     

考虑再生制动能量利用的高速列车节能最优控制仿真研究

高速列车采用电空复合制动,具有综合制动的特性。为求解高速列车准点运行的节能最优控制问题,将电力再生制动工况和空气制动工况从综合制动特性中分离,建立适用于描述高速列车节能控制的运动学模型;将列车牵引传动系统效率和电力再生制动能量利用率引入能耗函数,并应用庞特利亚金极大值原理分析实现高速列车节能最优控制的必要条件,得到完整的高速列车节能最优控制工况集,推导牵引恒速、电力再生制动恒速和综合制动恒速这3种恒速控制工况下最优保持速度与电力再生制动能量利用率、牵引传动系统效率之间的定量关系,从而提出能够满足高速列车准点运行的节能优化控制算法。通过案例仿真,验证了算法的正确性。     

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。     

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%。     

重载列车制动主管定压应恢复为500kPa

随着铁路运输的不断发展，列车牵引定数（辆数）不断增加，列车管初充风和再充风的压缩空气需要量随之增加，充风速度也相应减慢，重载列车表现尤为突出。对于始发列车来说，仅仅是延长充风时间和机车车辆周转时间，问题还不大。在长大下坡道需要循环制动时，如果缓解速度过高，再制动时充风不足，会带来安全隐患；如缓解速度过低，由于充风速度的减慢，车辆缓解时的一致性越来越差，则会使列车冲动加剧，易引发断钩分离事故。尤其是在长大下坡道因线路、信号或天气不良等情况下需要低速限速运行时，操纵难度更大。     

起伏坡道列车车钩受力分析及平稳操纵办法

在连续起伏坡道上操纵货物列车是重点和难点。本文针对货物列车在连续起伏坡道牵引、制动时产生的冲动、断钩现象,分析了车钩受力情况,结合自身操纵经验,总结出列车在连续起伏坡道的平稳操纵办法,以防列车冲动、断钩事故的发生,保证铁路运输畅通。