电气化铁路同相储能供电技术

为进一步优化电气化铁路牵引变电所经济节能运行,提出了一种电气化铁路同相储能技术研究方案. 该方案基于运行图和历史数据,以负荷削峰为控制目标,实时控制储能装置充放电,治理以负序为主的电能质量问题;同时,降低系统对设备容量要求,节省运行费用,并能有效利用列车再生制动能量. 以京沪高铁实测数据分析了同相储能供电系统解决负序的有效性,并以飞轮作为储能装置进行了仿真分析和试验验证,最后分析了同相储能供电系统的经济性能. 研究结果表明:同相储能供电技术可取消50%电分相环节,治理负序的效果由储能装置功率决定,当储能装置功率为牵引负荷功率95%概率大值的10%时,可降低负序限值10%.      

高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型研究

为提升高速铁路列车运行图的鲁棒性提出协同优化模型. 基于多线路协同优化和多目标协同优化的思想，研究多条线路列车运行图的协同优化，并将列车运行图的鲁棒性分为晚点传播鲁棒性与换乘接续鲁棒性，对两种鲁棒性进行多目标协同优化建模. 在建模过程中，将经济学中的边际效用递减规律引入对列车间缓冲时间的研究，提出并定义缓冲时间鲁棒性效用. 结合我国具体国情、路情建立高速铁路列车运行图鲁棒性协同优化模型并进行案例分析，结果表明，该模型可有效提升高速铁路列车运行图的鲁棒性.     

网状线路列车运行图实验平台基础理论的研究

在详细分析我国传统编图理论和网状线路编图理论主要区别的基础上，从铁路局网状线路列车运行图实验平台编制角度出发，提示了两层网络表示法构建基于铁路局路网的网状线路理论，宏观层用来描述网状线路的结构和线路衔接关系，计算客货列车的运行径路；微观层以轨道电路、道贫等单元计算列车的接、发车进程以及平行、敌对进路。实验仿真结果证明该理论可以广泛应用于铁路运输组织相关问题的研究。     

京沪高速铁路列车运行图编制基本理论的研究

以京沪高速铁路初期高中速列车运组织模式为前提，分析，比较了高速铁路和既有线列车运行图的共性和不同，阐述了基于网状线路京沪高速铁路列车运行图编制的主要思想，运行图结构以及高中速列车运行图编制和优化理论。     

基于实测数据的高铁牵引变电所负序电流概率分析

为了研究高速铁路牵引供电系统三相电流不平衡问题, 通过分析高速铁路牵引供电系统负荷及V/v接线牵引变压器负序电流,基于概率理论建立了牵引变电所负序电流的概率分析模型.用该模型对京沪高铁某牵引变电所的负序电流进行了仿真分析和实测数据验证,结果表明,利用该牵引变电所的设计参数仿真得到的负序电流概率分布与利用实测数据的分析结果一致,该牵引变电所负序电流概率分析模型能够真实地模拟高速铁路牵引变电所的负序电流分布情况.      

基于两阶段算法的运行图与天窗协同优化

列车运行图铺画与天窗设置存在相互影响,相互制约的耦合关系,为了达到优化列车运行图结构,合理配置铁路运力资源的目的,在分析天窗与列车运行动态影响关系的基础上,以天窗设置对列车运行线铺画影响最小为目标,建立了列车运行图与天窗协同优化的混合整数规划模型. 考虑问题复杂性,设计了包含初步优化和综合优化的两阶段求解算法. 初步优化阶段采用基于专家经验的启发式算法得到列车运行图的大体框架,综合优化阶段利用禁忌搜索算法获取全局最优解. 最后以宝成线（阳平关—成都）为例进行有效性验算. 结果表明,相较于人机交互编制所得运行图,优化得出的运行图中所有客货列车在途经车站的总停留时间降低了6.19%,共减少1 355 min,其中旅客列车和货物列车在站停留时间分别降低了3.08%和7.40%,减少总时间分别为189 min和1 166 min.      

基于多节拍组合的城际铁路列车运行图优化

为了使得城际铁路列车车站到发时刻既能具有严格等时间间隔的周期性规律,又能灵活适应城际铁路客流需求的时间分布,首先提出了列车多节拍组合运行组织模式,并将其与单节拍、非节拍运行组织模式进行特征对比分析. 进而基于列车多节拍组合运行模式,以最小化所有节拍单元列车总旅行时间为优化目标,以同节拍单元列车等时间间隔运行、各类作业安全时间间隔要求等为约束,构建了城际铁路列车多节拍协同运行图优化模型. 在通过确定模型中复杂约束、引入拉格朗日乘子将其松弛的基础上,结合次梯度法设计基于拉格朗日松弛的优化算法求解模型. 以京津城际为背景的算例优化获得由4个节拍列车组合的列车运行图,其中各节拍列车分别以17、34、34、35 min等时间间隔周期性运行,该方案目标函数与其最优下界的相对差距仅为2.55%.      

干扰条件下高速铁路列车运行实时调整问题研究

高速铁路列车在日常运行过程中不可避免地会受到各种干扰的影响,导致列车偏离计划运行图,需要及时调整列车运行图.本文主要针对由干扰导致的区间能力全失效情况下的列车运行图调整问题进行研究,构建列车运行调整混合整数线性规划模型.该模型在满足车站和线路能力约束的情况下,尽量减少取消列车的数量和列车晚点时间加权求和量.模型还阐述了提高列车终到正点率对列车运行调整结果的影响.最后以京沪高铁为例验证了模型的有效性,结果表明,在列车总晚点时间不明显增加的情况下可以提高列车终到正点率.     

高速铁路列车运行图评价理论与方法

为了提高高速列车运行图的编制质量,在分析高速列车运行图与既有线列车运行图结构差异的基础上,从运行图生产效率、旅客服务质量和动态性能三方面提取评价指标并给出量化方法,建立了完整的高速铁路列车运行图评价指标体系.以郑州至西安北区段高速列车运行图为例进行评价,结果表明:利用本文提出的评价指标体系进行单张列车运行图的编制质量评价方便可行,且可用于多张运行图的比选;郑州-西安区段列车运行图的灰色评价结果为3.294,该区段列车运行图的编制质量为良.      

列车调度仿真系统的研究与实现

介绍了一个铁路运输调度仿真系统的设计和实现。系统通过建立一个列车运行图的数学控制模型，实现列车运行图的计算机自动生成，并通过建立局域网通信实现了运行数据的模拟采集。系统提供了自动调 工控制调度２种列车调度方式，通过演示子系统实现了列车调度运行的动态演示。     

计及逆变回馈装置间歇工作制的城轨供电计算

逆变回馈装置在实际运行中采用间歇工作制,当采用供电计算确定逆变回馈装置的选址和容量设计时,必须考虑逆变回馈装置的工作特性模型.为此,提出了一种考虑逆变回馈装置间歇工作制的城市轨道交直流供电计算算法.该算法基于逆变回馈装置的功率提出了逆变回馈装置负荷过程的动态调整策略,并实现其状态切换;从主变电所统计整条线路的全日能耗,...     

新型电缆贯通供电系统载流机制

新型电缆贯通供电系统能够取消电分相环节,延长供电距离,并有效治理电气化铁路中的电能质量问题. 但电缆牵引网（cable traction network, CTN）包含不同的电压等级,基波电流要首先经过牵引网的各个环节,最终汇聚到列车负载;而列车发射的谐波电流要经过两级渗透,最终返送到公用电网. 为研究电缆贯通供电系统的载流机制,针对CTN的特殊拓扑结构,根据双口网络分析方法,建立了车网耦合系统等值电路;分析了CTN中的电流传输规律;利用仿真模型,研究了CTN中的谐波电流分布与中心变电所（main substation, MSS）的谐波电流含量. 研究结果表明:当系统内有8个短回路时,单车工况下,基波电流主要在列车所在的单侧供电区间传输;机车电流与MSS电流之比小于4 （牵引变压器变比）;MSS谐波电流含量较列车处最多降低了43.5%.      

考虑牵引所多运行状态的城轨交直流供电计算

城市轨道牵引变电所存在多种运行状态:整流状态、整流机组关断状态、逆变回馈装置恒定电压运行状态、逆变回馈装置最大功率运行状态. 针对潮流计算中牵引变电所状态的不确定而影响计算收敛性的问题,提出一种考虑牵引变电所多运行状态的城轨交直流供电计算算法. 该算法对逆变回馈装置和车载制动电阻建模,根据迭代过程中牵引变电所网压、电流,采用滞环比较策略确定牵引变电所状态,通过交直流交替迭代方法求解潮流. 对某地铁工程进行仿真分析和实测验证,结果表明:仿真与实测的牵引变电所负荷过程曲线Pearson相关系数为0.76～0.92;逆变回馈装置节能率的仿真结果与实测误差不超过1.7%;在全线整流机组空载电压较高的场合,当逆变回馈装置的启动电压设置在1750 V以上时,消耗在车载制动电阻上的能量显著增大.      

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性, 提高铁路线路运载效能, 针对移动闭塞系统, 研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标, 研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型, 设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型, 分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制, 采集列车实际运行数据, 实时监测相邻列车间的实际追踪间隔, 评估其是否符合安全性与效率约束条件, 并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况, 实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明: 与真实区间运行数据相比, 采用离线最优运行控制策略曲线后, 运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比, 采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能, 将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s, 线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s, 与真实运行数据相比, 追踪列车的运行能耗降低了7.194%。      

新型供电方式有轨电车运行能耗优化方法

针对无接触网新型供电方式有轨电车运行能耗的问题,研究了一种在储能容量有限的情况下降低运行能耗并提高再生制动能量回收的方法. 该方法在保证列车站间运行距离不变、站间运行时间在可行范围内、且满足超级电容吸收制动功率能力的前提下,通过重新分配牵引、惰行、制动3种工况执行的距离以及列车在牵引与制动工况的出力大小,计算出一条既实现节能又提高制动能量回收的列车目标运行曲线;最后使用该方法对某有轨电车实际运行线路进行优化. 仿真结果表明:在冗余时间内,该方法平均减少4%的运行能耗;同时超级电容在有轨电车制动过程中平均增加4%的制动回馈能量回馈,且能够安全运行.      

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.     

牵引负载电能计量方式研究

为了研究牵引负荷产生的负序对电能计量的影响，在建立牵引供电系统及电力系统三相模型的基础上，分析了牵引供电系统负序功率潮流，阐述了牵引负载采用传统功率理论定义下的功率因数计量方式存在的问题，基于IEEE Std 1459-2010功率理论所推荐的等效视在功率及功率因数定义，提出不平衡牵引负载功率因数计量方案，并将有效功率因数限值取为0.68. 理论分析及实测数据均表明:牵引负荷负序有功功率与正序有功功率方向相反，牵引负荷作为负序源向系统注入负序功率，被系统阻抗和对称负载吸收. 通过仿真与56组实测数据统计分析并验证本文算法的有效性和结论的正确性，实测数据统计结果表明，等效视在功率及等效功率因数能计及不平衡牵引负载对线路传输效率的影响，计量更合理准确.      

高速铁路接触网研究进展

接触网与受电弓之间动态性能是影响列车运行的重要因素之一,高速铁路中接触网的不良状态直接影响牵引供电系统对动车组的供电安全.论文系统地讨论了高速铁路接触网研究的4个方面,即接触网的初始平衡态求解、接触网动力学建模、接触网非接触检测和接触网静态动态评估,并给出了目前高速铁路接触网研究的最新进展:针对接触网的初始平衡态求解精度不高的问题,通过引入多目标约束的结构找形方法和非线性有限元过程进行求解;在接触网动力学建模方面,考虑环境风对接触网影响的问题,通过环境风模拟和风洞实验获得气动力系数,建立沿线风场进行接触网风振特性分析;对于接触网非接触检测算法的精度不高问题,基于深度学习理论的检测技术和实时图像检测算法是今后发展方向;针对目前接触网动态评估方法缺乏的问题,现代谱估计、时频分析和大数据技术及其融合将是今后接触网评估的重要手段.      

公共交通双源无轨电车电源系统承载能力计算方法

面向公共交通双源无轨电车运行规划,针对其电源系统承载能力评估问题,从线网电源与车载储能电源两方面入手,分析影响电源系统供电能力的约束条件.首先,建立典型拓扑下线网电源供电能力计算模型,同时基于数据统计及最小二乘参数辨识方法,确立计及多车行驶工况的双源无轨电车功率需求模型,提出以可行驶车辆数为指标的线网电源系统承载能力计算方法.然后,建立车载储能电源承载能力计算模型,提出以脱线比为核心指标的车载储能电源系统承载能力计算方法.最后,基于北京市双源无轨电车运行数据进行实例分析,计算结果与仿真的对比验证了模型的准确性,计算方法能够为双源无轨电车运行规划提供依据.