铁路避难线检算起始坡度的研究

铁路避难线的设置能防止陡长下坡道上失去控制的列车发生冲突和颠覆,减小事故造成的经济损失。论文参考原《避规》中内燃、电力牵引区段的避难线设置检算办法,模拟失控列车在线路区间的运行过程,深入分析列车在不同工况下的受力和制动情况,采用分段累加法计算列车调速制动距离,从而建立一套计算避难线检算起始坡度的理论模型与方法,对线路是否需要检算设置避难线做出判别。研究发现:避难线检算起始坡度不但与牵引种类、牵引方式和线路坡度有关,还受到站间距的影响。此外,对于现行《技规》中规定的列车制动摩擦材料及闸瓦压力,避难线检算起始坡度的检算结果较原《避规》也不同。最后,论文以HXD_2型电力机车为例,对HXD_2型电力机车单双机牵引货物列车的避难线设置检算条件进行分析计算,并给出了HXD_2的避难线设置检算起始坡度值。研究结论对长大坡道线路设计及行车组织方法具有一定的借鉴意义。     

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。     

列车空气制动均衡速度的局部稳定性

为了研究空气制动工况下列车均衡速度的稳定性,分析了列车均衡速度与单位合力函数单调性的关系.当单位合力函数单调递减时,列车均衡速度稳定,否则,其均衡速度不稳定.因此,在空气制动工况下,单位合力函数在部分速度区间单调递减,均衡速度存在局部稳定性,并采用二分法计算了均衡速度稳定的速度区间.以SS4型机车牵引中磷闸瓦空货车为例,列车运行限速和制动初速度为100 km/h,其临界速度为53.5 km/h,当列车速度为53.5~100 km/h时,空气制动下均衡速度是稳定的.     

牵引定数不统一的港口后方腹地车流组织优化

线路区段牵引定数不统一是影响列车编组计划制定的重要因素,导致了列车在部分区段欠轴运行,在换重站或技术站进行补减轴作业.本文重点论述了减重方向列车编组方案的优化问题,提出了按充分条件将各种方案归类的方法,从而减少方案成本的对比次数,能快速获得最优的运送方案.在方案成本构成的分析过程中,充分考虑了各影响因素,将牵引机车费用看作与里程相关的可变成本,将欠轴列车浪费的机车和线路能力转化为惩罚费用,并考虑列车开行频率对方案费用的影响,最后从全网络的角度建立减重方向减轴列车编组优化模型.该模型既可获得合理的减重站,又能依据车流量关系选择优化的减轴编组方式,实例验证了模型的有效性.     

基于双层规划的市郊轨道交通多交路快慢车开行方案优化研究

由于市郊客流在时空分布上存在不均衡的特点,单一交路、站站停列车不能很好地满足客流需求,因此根据市郊客流特点研究不同停站方案(如快慢车)、开行区段(如大小区段) 组合的列车开行方案具有重要意义.本文在分析乘客出行广义费用的基础上,充分考虑列车开行方案与乘客选择之间的主从博弈关系,建立了市郊线路多交路快慢车开行方案的双层规划模型,并设计了遗传-模拟退火优化算法进行求解.在算例研究中,针对某一具体市郊线路,对结合大小交路、快慢车的列车开行方案进行优化,求解得出相对于传统的单一交路、站站停开行模式,多交路快慢车结合的开行方案使乘客的总旅行时间和企业运营成本分别降低了2.25%和9.25%,验证了本文模型和算法的实用性.     

西门子系统区间单列车因信号原因紧急制动下的行车组织

介绍了单列地铁列车在某线区间因信号原因造成紧急制动的各种情况及其处理方案。结合地铁某线路特征,分析了在某线区间列车紧急制动情况下的行车组织优化方案。通过计算,对不同故障点行车组织方案进行对比,根据计算结果得出最优方案,以最大限度降低对乘客的影响。     

直通运营下城轨市域线与市区线直通区段通过能力研究

直通运营模式下,城轨市域线列车与市区线列车组合运营,列车制式与开行方案的差异影响着直通区段通过能力。本文基于列车追踪与越行的4种运营模式,考虑城轨市区线对直通列车运行速度的制约,采用基于图解的计算分析方法,将列车运行周期划分为若干个列车组合,运用异质列车旅行时间差与列车追踪间隔计算列车组合时间,提出了异质列车开行方案与制式差异复合影响下的直通区段通过能力计算方法。最后,依托南京地铁2号线与S6号线的线路数据与列车运行数据,通过设计的列车停站方案验证了方法有效性,并分析了直通区段通过能力的主要影响因素。研究结果表明,直通列车与本线列车开行比例相同时直通区段通过能力最小;随着本线列车开行比例的上升、直通列车越站次数减少,直通区段通过能力不断增大;直通列车采用非站站停追踪模式或越行1次模式时,直通区段通过能力相近,且相较于越行2次模式时通过能力更大;直通列车站站停模式下,直通区段通过能力受异质列车加、减速性能影响显著。研究成果可为实施直通运营的线路通过能力可行性判定与列车开行方案的制定提供参考。     

基于遗传算法的列车运行能耗优化算法

研究了CBTC系统中列车控制模型和列车运行调整,以降低能耗为目标,对列车在区间的运行控制进行优化组合,提出了基于遗传算法的能耗优化算法,根据具体的线路条件,计算了在不同的运行等级下或不同区间运行时分对应的列车运行速度曲线。以一段2 400m长,具有典型节能坡设置,且包含一段60km.h-1区间限速的线路为例,进行了能耗计算和优化仿真。研究结果表明:优化之后速度曲线与其对应的运行等级2、3、4的速度曲线相比,列车牵引能耗减少到原来的62%、58%、60%,节能效果显著,算法有效。     

长沙轨道交通1号线尚双塘站配线能力系统分析

为了满足列车正常折返与进、出车辆段,灵活解决实际运行中的需求,需要设置终点站配线。重点研究站后折返方式,分析站后单线折返和双线折返的技术作业流程及特点,得出影响折返能力的发车间隔,并通过案例计算,在分析终点站配线系统能力的基础上,对比分析了长沙轨道交通1号线尚双塘站在折返线兼入段线、出入线单独接入和出入段线从正线的两侧接入两种配线方案下的折返能力和出入段能力,比较不同站后折返形式折返能力的大小,得出方案一在出段能力、咽喉能力和发车能力上优于方案二,综合考虑最终推荐方案一。该分析可为今后城市轨道交通的同类线路设计提供有益参考。     

城际铁路列车运行图缓冲时间设置仿真与优化

列车区间运行和车站作业缓冲时间的设置在提高列车准时性的同时会降低时效性,本文兼顾旅客对时效性和准时性的要求,建立缓冲时间设置评价指标体系,提出均衡分布、逐渐增加和最后集中三种设置方案。以广深城际为例,对三种方案的仿真结果进行评价分析,得出每列车总缓冲时间取6 min,采用逐渐增加设置方案最优的结论。     

城市轨道交通多交路模式下中间折返站能力分析

在城市轨道交通大小交路开行方案下,中间折返站能力为线路运输能力的关键因素.本文分别针对中间站站前折返与站后折返,根据列车折返作业流程,分析列车在中间站的最小间隔时间,建立列车间隔时间的计算模型;并考虑列车接发车作业与折返调车作业之间的冲突,分析有作业干扰情形下的车站能力.案例表明:小交路列车开行比例越高,车站的发车能力越小,但不发生作业干扰时,大小交路开行方案对车站能力的影响较小;而在有产生作业干扰情形时,站后折返能力损失可能达30%以上,要高于站前折返.在实际运营过程中,有必要合理安排通过列车在中间折返站的到站时间,以减少作业干扰、避免线路能力损失.     

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.     

无调车作业重载列车制动工况缓冲器特性研究

使用大容量缓冲器是重载列车主要特征,大容量缓冲器的大刚度特性使得重载列车运行中车钩力增加.调车工况是对缓冲器容量需求的主要工况,在无调车需求的重载线路中没有将缓冲器大容量特性发挥,反而引起列车运行过程中的过大车钩力.使用列车空气制动与纵向动力学联合仿真方法,针对神华铁路无调车作业的重载列车设计出新型缓冲器特性,仿真结果表明万吨列车在减压50、减压170 k Pa常用制动和紧急制动时车钩力分别降低11.5%、26.7%、43.8%,空气制动减压量越大,车钩力降低越明显.新缓冲器可以满足相对速度5.0 km/h的冲击需求.该研究为缓冲器开发提供了理论指导.     

高寒雨雪气候下高速动车组盘片摩擦副摩擦性能

为了提高高速动车组在低温潮湿气候条件下的运行安全性,模拟-15~20℃雨雪环境,试验研究了高速列车制动系统的摩擦磨损性能以及制动盘表面划伤、制动力衰退等现象产生的原因.研究结果表明:在高寒雨雪环境下,制动副摩擦因数随着制动压力增加而增大;外来硬质点对摩擦因数的影响与制动初速度有关,当制动初速度低于160 km/h时,摩擦因数随着制动初速度提高而增大,当制动初速度大于等于160 km/h时影响不明显;夹钳被冰雪所覆盖冻结,影响夹钳缓解复位,使制动盘和闸片间隙变小,制动盘与闸片易产生接触碰撞,夹在盘片之间外来硬质点不易排出,加剧制动盘表面划伤;采用每隔7 min进行间隙式1 min低压力连续制动,可以清除制动盘表面冰膜,并能防止整个夹钳被冰雪所覆盖而冻结.     

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.     

单双线区段通过能力计算方法研究

在单线区段的困难区间修建双线插入段或双线区间是增强区段通过能力和提高列车旅行速度的有效措施.修正了"外包区间"的概念、提出了"双插段单元"和"双线区间单元"(统称"双线单元")以及在双线单元实现列车双通过周期适应范围的概念;指出双线单元的通过能力是取决于区段条件的变量,取得最大通过能力的基本特征是单元内各区间的周期相等,双线单元只能在一定的运行图周期范围内实现列车双通过且适应的周期范围对于单元上行方向和下行方向一般是不一致的.在这一研究的基础上提出了单双线区段通过能力的计算方法.研究结论可以为单线区段扩能提速设计和单双线区段运营组织提供理论依据.     

高速列车闸片材料制动试验机的研制

针对我国即将建造的时速大于200km／h的铁路线路，研制既安全又耐用的制动闸片已成为当务之急。为了在模拟车辆的工作条件下，对粉末冶金复合材料闸片的性能进行研究，研制了一台高速列车闸片材料试验机，该机操作简单、安全，性能可靠，可用于对闸片材料配方和工艺的筛选研究，为进一步进行1：1试验提供性能较佳的闸片材料。     

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。     

电分相对区间通过信号机布置的影响分析

通过客运专线和客货共线两种类型铁路的电分相设置对区间通过信号机布置的影响因素进行分析,提出在区间通过信号机布置工作中需注意的几个问题,采用列车牵引计算的方法重点推算了CRH。和谐型货物列车故障运行状态时能以不低于10km／h速度通过电分相的设置条件,为铁路区间信号机布置提供参考。