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以我国铁路运输模式为背景,以列车牵引计算和信号布置原理为基础,综合考虑了轨道电路码序、接触网支柱位置、电分相位置等条件,构建了基于准移动闭塞的铁路区间信号布置优化模型. 设计了模型求解的启发式仿真算法,算法以准移动闭塞条件下信号布置数量最少作为实现的目标. 研制了铁路区间信号布置仿真系统,并进行了信号布置实证分析. 结果表明：与实际信号布置方案相比,仿真布置方案的总信号布置数减少了4个,平均每10公里线路减少约1个信号点;分割轨道电路总长度减少了8464 m,平均每公里线路减少分割长度227 m. 研制的系统初步实现了铁路区间信号的优化布置.     

基于多竖井送排模式的隧道通风系统设计与创新

浙江省近年来出现了4座长度超过6km的特长公路隧道,为了解决正常营运通风和火灾应急排烟的问题,同时兼顾经济节能,采用了多竖井送排通风模式.设计考虑了正常交通、阻滞、火灾等工况,其中火灾工况根据火灾释热量计算来确定排烟临界风速,通风区段划分和通风设备的配置规模综合考虑了需风量计算结果及工程类比.在设计过程中开发了多竖井送排式通风的算法程序,创新了双洞共用的通风竖井和地下风机房布置模式.     

新型全自动轨道巡检车动力学性能

为准确评估某新型全自动智能轨道巡检车的动力学性能,开展了轨道巡检车动力学数值仿真;轮轨接触采用非椭圆多点接触Kik-Piotrowski算法模拟,车辆系统建模过程中考虑悬挂力元非线性与轮轨接触几何非线性特性等因素,同时考虑车载设备参振影响;针对车轮踏面表面包裹高硬度聚氨酯的特殊结构,利用有限元软件ABAQUS建立了轮轨局部接触模型,采用Mooney-Rivlin橡胶模型模拟了聚氨酯特殊性质,计算了轮轨等效接触刚度;根据有限元计算结果修正了Kik-Piotrowski算法中的相关参数;基于Craig-Bampton模态综合法和多体动力学软件UM建立了车辆-轨道刚柔耦合模型;为验证仿真模型的准确性,开展了实车动力学试验;重点分析了直线和300 m小半径曲线,运行速度10~30 km·h-1工况下巡检车的振动响应。研究结果表明:车辆正常运行时,中间视觉模块垂向最大加速度大于左侧视觉模块垂向最大加速度,横向最大加速度小于左侧视觉模块横向最大加速度,车架最大加速度大于视觉模块最大加速度;车架中部易产生垂向弯曲变形,和视觉模块安装位置有胶垫减振有关;轨道巡检车在直线和300 m小半径区间运行性能整体良好,其中车辆在300 m小半径曲线段内30 km·h-1运行时,轮重减载率最大可达0.92,车架部位振动响应较大,为保证车载设备的安全性和避免车辆脱轨的风险,建议曲线段内检测速度控制在20 km·h-1左右。      

深埋式桩板结构桥-隧过渡段动力响应特征分析

为了解深埋式桩板结构桥-隧过渡段的动力特性及过渡性能,在沪昆高铁某工点过渡区（含隧道口、过渡段及桥台）开展现场动力响应测试,分析不同车型、车速及行车方向等工况下过渡区的动力响应分布规律;并建立考虑车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究过渡区的线路平顺性及桩板结构过渡段的动应力分布. 研究结果表明:不同车型列车激励下,过渡区振动加速度及动位移有效值的最大值分别为0.85 m/s2、0.034 mm,过渡段的振动水平要比隧道及桥台的更低;过渡段动力响应有效值随车速增大而增大,其增幅比隧道与桥台的更小;行车方向对过渡段与桥台连接区域的动力响应影响较大,对其他断面影响微弱;列车以300 km/h车速经过该过渡区时,过渡区钢轨挠度最大变化率约为0.149 mm/m,车体竖向加速度最大值为0.74 m/s2;桩板结构的存在能够将列车荷载传递至深部地基,使浅层地基土体承受的动力作用降低.      

铁路噪声预测的功率平衡模型及其在兰州地区的验证

随着列车速度的提高,铁路噪声已成为城市与铁路沿线居民日益关注的环境问题.通过合理的假设提出了计算铁路噪声的预测模型.根据现场实测数据,对兰州地区铁路噪声进行了预测,并且通过实际测试验证了该模型的合理性.     

铁路客运专线列控系统的设计

客运专线是国家“中长期铁路网规划”的重要组成部分。作为高速铁路运行安全保障的信号系统中的CTCS-3列控子系统国内尚未制定技术要求,可通过引进与CTCS--3列控系统技术标准相近的欧洲成熟运用的ETCS--2系统,再结合我国路情进行适应性修改,通过消化吸收再创新,最终形成具有自主知识产权的CTCS--3级列控系统。本文介绍了时速300km的客运专线列控系统的主要组成及其功能。     

铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型与算法

铁路集装箱装载布局逐步发展成为在不同规格和不同类型货物混合平衡装载制约下追求装载空间容积和载重量综合利用率最大化问题，其研究对货物高效安全运输尤为重要。本文针对铁路集装箱混合货物平衡装载布局问题，给出铁路集装箱装后重心平衡和集重容许弯矩约束量化方法，以集装箱综合利用率最大化为优化目标，构建铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化模型；区别于直接将货物构造为货物块的方法，给出了一种基于混合货物分类方法和待装货物结构判断指标的货物块单元构造方法，并设计一组货物块单元选择和放置方法及剩余空间更新规则，提出铁路集装箱混合货物平衡装载布局优化算法。算例结果表明：所提方法在保证集装箱装载空间容积和载重量的平均综合利用率不低于87%的同时，有92.8%和97.87%以上的概率满足装载重心平衡和集重容许弯矩约束，可有效提高货物块与剩余空间适配度，客观反映装载空间利用情况，并达到平衡装载要求，为铁路集装箱货物装载布局提供决策支持。     

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城市路段信号控制的人行横道信号设置的合理与否,直接影响到过街行人的安全性和路段机动车延误的大小. 本文从行人过街特性出发,通过对路段人行横道处行人与机动车调查数据的分析,提出了行人过街相位时长的设置与行人闯红灯行为的发生之间的关系,建立了以信号控制人行横道路段机动车平均延误最小为目标,以行人绿灯时长为变量的优化模型,并提出了模型求解的优化算法. 最后通过算例,应用模型对信号设置进行了优化设计. 结果表明,信号经过优化配置后,不仅减少了机动车的延误,还延长了行人过街相位时长,提高了信号周期内行人过街的通行能力,使信号控制人行横道系统达到最优化.     

补贴政策对集装箱公铁联运竞争力的影响分析

公铁联运因其具有运量大、成本低、环境友好等优势,世界各国采取一系列促进其发展的政策措施,补贴政策是其中一种有效且被广泛采用的政策.本文以补贴政策下政府部门、铁路公司和托运人之间相互作用机理为基础,构建了双层规划模型,上层模型描述了铁路公司制定集装箱班列开行方案的行为,下层模型描述了托运人在政府部门补贴下的选择行为. 考虑到公铁联运网络中铁路弧具有“周期连接”和“速度异步改变机制”两种特性,本文分别通过网络拓展和定义分段阻抗函数来处理这两种特性.基于本文双层规划模型的结构,提出了混合遗传算法,即采用遗传算法求解班列的开行方案,使用连续平均算法求解下层的SUE模型. 研究结论表明：在本文算例中,补贴额度增加的初始阶段(0.00~0.14元/(t⋅km)),补贴额度的增加对公铁联运竞争力的促进效果明显;但是超过0.14元/(t⋅km)后继续增加,对公铁联运竞争力的提升效果不明显.这种现象与既有研究有所不同,本文进一步分析了不同的原因.     

铁路网多流向超限货物运输路径优化模型及算法

为了将铁路网中具有不同去向的超限货物合理地分配至各条路径,以超限货物的运输路径里程、运输时间以及对既有线路正常运营组织干扰最小为目标,以路段运输限界、通过能力和途经桥梁乘载能力为约束,建立多流向超限货物运输路径选择的多目标规划模型.根据模型特点设计多目标混合遗传算法进行求解,该算法采用自然数组编码方式以及特殊的交叉、变异算子用以满足约束条件,同时引入模拟退火策略提高邻域搜索能力.实例结果表明,对于包含14个节点车站、23个路段的复杂铁路网,利用本文模型算法获得方案的目标函数值均优于遗传算法和退火算法得到的方案,从而为铁路网超限货物运输路径选择提供技术决策方法.      

低成本列车运行控制系统专用数据库及定位匹配算法

系统研究了列车运行控制系统的专用数据库,构建了数据库的数据模型与数学拓扑模型,根据铁路运输的特点,给出铁路轨道定位领域的自适应定位匹配算法,将铁路轨道分为直线和曲线两个部分,采用基于移动距离窗的定位匹配算法实现了实时、精确和快速的定位匹配.在北京局三家店调车场进行了实验,证明本文研究的专用数据库在列车定位领域具有重要的实用价值.     

青藏铁路布局稳定性评价问题研究

青藏铁路作为川藏铁路规划与建设的重要参照标准，从空间布局，运输效率和经济社会正外部性等方面对其稳定性进行评价尤为必要.本文根据铁路规划，建设与运营的稳定性内涵来设计指标，利用 AHP-FCE方法赋予指标权重，依托三角图论构建模型对青藏铁路进行综合评价，借助 Grapher10来描述其演进路径.结果表明，2007—2014年间青藏铁路布局处于基本稳定状态，总体演进路径呈现由强稳定转变为一般稳定，再转变为弱稳定的阶段性特征，其中，2010年青藏铁路所呈现出的稳定性最高.     

青藏铁路布局稳定性评价问题研究

青藏铁路作为川藏铁路规划与建设的重要参照标准，从空间布局，运输效率和经济社会正外部性等方面对其稳定性进行评价尤为必要.本文根据铁路规划，建设与运营的稳定性内涵来设计指标，利用 AHP-FCE方法赋予指标权重，依托三角图论构建模型对青藏铁路进行综合评价，借助 Grapher10来描述其演进路径.结果表明，2007-2014年间青藏铁路布局处于基本稳定状态，总体演进路径呈现由强稳定转变为一般稳定，再转变为弱稳定的阶段性特征，其中，2010年青藏铁路所呈现出的稳定性最高.     

站间微机化自动闭塞系统双机冗余系统设计

根据站间自动闭塞系统的高可靠性要求，设计了闭塞机热备冗余方案；针对可能出现的双主机状态，研究了安全控制锁的原理与机制．为了解系统的转换性能，用Petri网对系统进行了建模与分析．分析结果表明，设计的结构与切换机制合理，系统中各状态转换安全、完整，不存在死锁状态．     

北京至唐山城际铁路建设时机研究

论文首先分析了我国进出关铁路通道的布局、各进出关口的功能及现状运量,然后根据对历史数据和未来发展形势的分析,在获得全国铁路进出关客货运量水平的基础上,对通道各个关口进行分工,得出京唐通道客货运总量预测结果,再将需求预测结果与线网能力进行能力适应分析。经过计算,京哈线北京至唐山段2020年能力利用率为96.8%,已基本饱和;2025年能力利用率为113.9%,能力不足,故2025年前京哈线北京唐山间需要修建新线;通过对替代方案分析,结合京津冀地区土地开发前景,确定结合修建北京枢纽东南环线新建京唐城际的建设方案。     

基于UKF的数字轨道地图的三维线路生成方法

针对基于卫星导航系统的列车定位对数字轨道地图的实际需求, 提出了一种基于无迹卡尔曼滤波的线路估计方法, 生成线路的三维数字轨道地图; 对于铁路线路的3种平面线形(直线、缓和曲线和圆曲线), 采用以里程为参数的菲涅尔(Fresnel)积分模型统一建模; 对于纵断面的直线和曲线, 采用二次曲线模型建模; 用无迹卡尔曼滤波对模型的状态(里程、三维坐标)和参数(方位角、曲率、曲率变化率、坡度、坡度变化率)进行联合估计; 将归一化新息平方和估计距离误差作为线路分段的判断条件, 最终用分段点和几何参数完成三维线路的生成; 采用仿真的平面线路数据对比了离散点法、三次多项式法和本文Fresnel法, 利用青藏线14.7 km的实测数据进一步对Fresnel法进行了验证。仿真结果表明: 在相同的误差要求下, 3种方法的平面距离误差均值都在0.024 m以内, 但Fresnel法采用了最少的分段点, 数据约简率高达99.76%; Fresnel法的最大累积里程误差最小, 由0.964 m降低为0.060 m, 减少了93.77%;Fresnel法比三次多项式法的方位角和曲率估计精度都高, 更加接近真值; 实际数据测试结果表明Fresnel法分别采用22个和20个分段点及参数即可完成线路的平面曲线和纵断面曲线生成, 平面和纵断面曲线距离误差均值都在0.03 m以内, 累积里程误差最大只有0.078 m, 位置精度和几何精度都较高。      

厂修、段修合一动车段的工艺设计研究

传统列车运行达到一定的走行公里或年限后,机车和车辆需从各铁路局分别送到机车、车辆制造工厂进行（大）厂修,待修机车车辆在铁路局与机车车辆制造工厂之间往返过程中有占用铁路通过能力、干扰正线运营、检修周期长的弊病,动车组价格昂贵要求停修时间尽量缩短,因此需要研究设计厂修、段修合一的动车组检修基地即动车段.动车段的工艺设计要求兼容不同类型动车组检修,且动车段检修效率要高.为了解决上述问题,研究了厂修、段修合一的动车段总平面布局方案和段址方案,以及CRH2型、CRH3型动车组三级修（段修）的地坑式架车机方案,并研究了四、五级修快速完成1节车检修的流水检修方案.根据研究设计的方案,实现了厂修、段修房屋组合;使CRH2型、CRH3型动车组三级修（段修）地坑式架车机的架车单元在17.375~17.500 m范围连续可调,实现了CRH2型、CRH3型三级修兼容,一条检修线检修两组8辆编组的动车组,又能检修16辆固定编组动车组;并实现了四、五级修每80 min完成1节车检修,各检修工位工序专业化检修,避免了各检修专业组间交叉作业,保证车体部件组装工位环境清洁,提高了检修效率和质量.      

基于时序InSAR技术的京津高铁区域沉降稳定性评估

高速铁路对轨道的平顺性及线下构筑物的稳定性有严格的要求,而铁路地理跨度大,采用定期的常规地面人工测量方法无法及时有效得到高速铁路沿线的形变,给线路的稳定性评价和列车的安全运营造成了潜在的隐患．本文以京津高速铁路永乐站至天津站区段为研究区域,利用时序差分雷达干涉测量技术,选用C波段雷达数据对沿线区域进行了形变监测,获得了该区域在2007-02-2010-07时间范围内的纵断面方向平均沉降速率曲线及沿线平均沉降变化率曲线;对比分析了沿线区域沉降变形规律,提出区域内差异性沉降是对线路稳定性影响较大的因素;并根据影响程度对线路进行了分级评估．该结论对于京津高铁的运营及维护具有重要参考意义和实用价值．     

基于旅客列车开行方案的客流分配方法研究

基于旅客列车开行方案的客流分配是评价列车开行方案编制质量的重要依据. 本文总结基于列车开行方案的客流分配特点,构建了基于列车开行方案的列车服务网. 通过分析旅客乘车选择行为,确定了网络阻抗的计算方法,配流过程中尽量减少短途客流对长途客流乘车选择的影响. 结合铁路旅客运输组织特点,建立了以旅客换乘次数限制、OD客流量限制、列车能力限制为约束条件的客流分配模型. 模型求解时,利用罚函数将多约束模型转化为标准的用户平衡模型,提出了能记录径路信息的基于F-W的改进算法. 案例验证了该方法的可行性和有效性.     

列车编组计划和技术站布局的综合优化

列车编组计划与技术站布局问题是铁路运输组织工作中重要而复杂的问题.针对两者的相关性,通过技术站改编能力约束,将列车编组计划问题与技术站布局问题组合并进行综合协调优化.以技术站车辆集结消耗和改编消耗整体最小为目标,构建综合优化0-1规划模型,利用禁忌搜索的两阶段算法求解,并给出算例说明模型与算法的有效性.算例结果表明,优化方案有利于路网上有调作业向作业能力大的技术站集中,为开行直达列车、提高直达列车开行比重创造条件.