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。     

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.     

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。     

城市轨道交通系统单列车能耗优化

低碳环保、节能减排是铁路未来的发展趋势,为减少城市轨道列车的能耗,将列车处理为单质点模型,近似地认为城市轨道列车在两站间只经历牵引、惰行和制动3个阶段,在此基础上建立具有代表性的城市轨道交通系统单列车能耗优化的非线性规划模型,利用序列二次规划法(SQP)优化求解,并给出算例验证其可行性。     

基于多质点动车组制动模型的动态牵引负荷

针对单质点模型不足以准确描述动车组制动情况的问题,根据多质点动车模型的制动力分配,建立了动车多质点制动模型.推导出多质点模型在制动工况下的基本阻力和附加阻力以及推算出牵引网侧时变功率,对多质点模型动车组在平直轨道、有坡道和弯道情况下进行制动过程仿真.通过仿真结果与动车制动实测数据的比较,其距离误差小于50 m,验证了多质点模型的准确性.      

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。     

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.     

高速列车运行调整与运行控制一体化双目标优化模型与算法

列车实时运行调整与运行控制是实现高速列车准点节能运行的两个重要方面.本文构建高速列车运行调整与运行控制一体化优化模型,以降低列车总延误时间与运行能耗为目标,同时优化列车速度距离与时间距离曲线.与以往研究将列车运行调整与运行控制独立优化不同,本文基于列车牵引计算,通过锁闭时间理论将列车运行调整与控制的解空间进行耦合,根据列车运行速度、制动性能、信号系统的清空与开放时间、轨道区段/闭塞分区的长度等因素,精细化计算列车占用不同轨道区段/闭塞分区的时间,动态确定列车区间运行时分与追踪间隔.为求解复杂的非线性模型,设计分段近似法将非线性约束进行重构,从而将非线性优化模型转变为混合整数规划模型.通过算例计算,给出双目标问题的帕累托解集,与单目标优化方法对比,本文方法可以减少总能耗2.46%,降低运行总延误7.33%.     

基于Nash平衡的轨道交通列车牵引计算

列车牵引计算是整个城市轨道交通的重要组成部分.就城市轨道交通的牵引计算提出牵引计算的仿真模型,对城市轨道交通的列车运行进行基于Nash平衡的轨道交通研究,着重讨论城市轨道列车在多目标条件下实现多牵引力的列车运行问题,并进行相关的计算研究,可较好地实现在整个列车运行过程中牵引过程的模拟.     

Train Grade Resistance Calculation Modification Model Based on Measured Data

To make train movement simulation have good correlation with practical railway transportation, the comparison between calculation results based on train traction calculation method and measured data from the train running monitor and record device is investigated in this study. According to the differences between the numerical model and actual data, the key cause leading to the inaccuracy is identified, the impacts of track layout and train formation to the calculation errors of train grade resistance are revealed. A model is subsequently proposed, which can be used to correct the calculation errors based on measured data through theoretical deduction and experiments. Calculation results of the model and that of the earlier model are compared with the measured data respectively, and the results show that the former model matches the measured data better. The proposed model can describe train dynamics more accurately, and the average of the calculation errors decreases from 14% to 5%. Now, the new model has been successfully applied into energy-efficient freight train operation guidance system with diesel locomotive.     

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为了使列车运行仿真计算结果与实测的列车运行数据更接近,确保仿真系统能够切实有效地分析研究铁路运输生产实际,通过对比研究牵引计算方法计算结果与列车运行监控记录装置实测的数据之间的差异,识别出误差产生的主要原因,并分析了计算误差与坡道类型及列车编组之间的影响关系. 通过理论计算与实验测试,提出了基于测试结果对列车坡道阻力计算模型进行修正的方法与模型. 对修正计算模型和原始模型的计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明,修正后的计算模型与实测数据更加吻合,平均计算误差从14％降低到5％. 目前,该模型已成功应用到内燃牵引货运列车节能优化操纵指导系统,取得了良好的实用效果.     

基于实测数据的列车坡道阻力修正模型研究

为了使列车运行仿真计算结果与实测的列车运行数据更接近,确保仿真系统能够切实有效地分析研究铁路运输生产实际,通过对比研究牵引计算方法计算结果与列车运行监控记录装置实测的数据之间的差异,识别出误差产生的主要原因,并分析了计算误差与坡道类型及列车编组之间的影响关系. 通过理论计算与实验测试,提出了基于测试结果对列车坡道阻力计算模型进行修正的方法与模型. 对修正计算模型和原始模型的计算结果与实测数据进行对比分析,结果表明,修正后的计算模型与实测数据更加吻合,平均计算误差从14％降低到5％. 目前,该模型已成功应用到内燃牵引货运列车节能优化操纵指导系统,取得了良好的实用效果.     

一种列车运行模拟控制工具的实现技术

本研究从列车牵引计算理论入手,结合城市轨道交通运营特性,围绕着列车在多个车站间的运动位移、速度、时间关系,利用Qt平台强大的绘图引擎,开发出了列车运行模拟控制工具。结合之前的研究,本列车运行模拟控制工具在输出标准运动曲线的基础上,提供对其控制的接口,利用编程工具将经过控制的列车运行曲线进行实时输出,从而实现对列车的控制进行模拟,通过自定义和预定义两种控制方式,输出不同条件下的列车运行曲线,同时将不同情况下的列车运动参数实时地显示出来。     

地铁电动车组运行模型的研究

牵引计算中,模型是数值仿真的前提,在详细介绍地铁电动国车组纵向力学模型建立过程听基础上,通过进一步分析,推导出单位合力与列车运行加速度的关系,从而得出列车在三种运行工况下的受力及速度变化情况,并提出了列车运车时间和距离的计算方法。     

城市轨道交通列车牵引计算系统的研究

列车牵引计算是整个城市轨道交通的重要组成部分。利用计算机对列车的牵引计算进行模拟研究．可以较好地实现在整个列车运行过程中牵引过程的模拟。     

高速铁路长大坡道动车组运行性能分析方法

当动车组运行通过长大坡道时,车辆与轨道的耦合振动作用会对列车牵引制动效率产生重要的影响.为更准确地分析动车组列车通过长大坡道时的运行性能,基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑列车牵引制动行为与线路平纵断面的影响,建立高速铁路长大坡道动车组运行性能分析模型,采用线路试验数据对模型进行验证,对比分析三维模型与传统一维模型的差...