基于HTCPN的列车追踪车地通信过程建模研究

为了对高速铁路移动闭塞系统(Moving Automatic System,简称MAS)进行更加精确的仿真,利用CPN Tools建立高速铁路列车追踪运行车地通信过程的CPN模型,应用CPN ML语言模拟无线通信模型中数据包的丢包现象;引入时间标志对模型中数据传输的时间特性进行分析。仿真过程中为模型各个控制环节定义数据采集监控器,连续仿真3次分析追踪运行车地通信信息传输的时间特性。结果表明:该分析方法可以得到准确的性能分析报告,仿真结果对高速铁路中MAS系统开发阶段的形式化验证具有一定的借鉴意义。     

重载铁路调度优化系统内部通信关键问题及算法研究

为研究重载铁路调度优化系统内部通信的关键问题,对调度优化系统内部通信结构和特点进行分析,得出影响通信的关键问题,通过对这些问题进行分析和建模,建立UDP和TCP相结合的总线式通信机制,从而保证系统内部通信的可靠性,满足调度优化系统内部通信的要求。     

重载列车及其试验研究（续三）：重载列车制动系统

介绍了重载列车制动系统的特点和要求及国外重载列车制动系统的基本概况。     

环线式车地通信系统程序停车过程和故障分析

对上海轨道交通2号线环线式车地通信（TWC）系统程序停车过程进行分析。深入研究了轨道电路、车地通信、车载软件、车辆接口等对停站精度的影响,通过调整轨旁和车载设备参数、TWC单元控制软件升级、TWC传输线抗干扰等一系列措施,基本上解决了列车停车不到位、超过停车位置以及列车不停站的问题。     

基于LTE的城市轨道交通车地通信综合承载系统

为保证城市轨道交通运营安全,迫切需要整合车地无线通信生产业务的承载需求,建立基于城市轨道交通专用无线频段的车地通信系统。利用我国自主知识产权的TD-LTE(time division long term evolution,分时长期演进)技术,设计出基于LTE(long term evolution,长期演进)的城市轨道交通车地通信综合承载系统(LTE-M),在北京的国家铁道实验中心环形道进行全球第1个LTE-M系统的试验段测试。整个测试过程完全复制列车的实际运行场景,包括真实的车辆、设备以及高架、隧道等实际通信场景。大量的测试结果表明,所设计的LTE-M系统抗干扰能力强、综合承载能力强、频谱利用率高,能够满足轨道交通业务需求。LTEM系统用于承载轨道交通综合业务,在保障CBTC(基于通信的列车控制)业务高可靠传输的同时,能够为CCTV(车辆视频监控)和PIS(乘客信息系统)等业务提供有效的传输通道。     

我国重载列车ECP制动系统方案浅探

目前我国在大秦线已开行了2万吨货物列车,为进一步挖潜增效,缓解我国电煤等大宗物资运输紧张的状况,开行更大牵引吨数的列车成为发展方向,这对货车制动系统提出了新的要求。     

基于车车通信的列车自主运行系统优化设计方案研究

为进一步提升基于车车通信的列车自主运行系统在工程应用方面的成熟度,有效发挥系统运行能力高效和运营组织灵活的优势,从控制模式、安全防护和资源管理方式角度,分析系统特点;结合信号系统高可靠性和高可用性的要求,分别在提升ATS子系统、ATP/ATO子系统的可靠性及可用性方面提出了优化方案;为提升系统降级运行效率,所研究的降级运行方案可为后续系统工程应用提供一定的借鉴和参考。     

重载列车智能化操控算法研究与实现

为保证重载列车运输安全,优化运行效率,提升线路运输能力,基于朔黄线神华8轴万t列车对列车受力模型及牵引/再生系统滞后特性进行研究;根据重载列车的运行特性,采用模糊控制进行重载智能化操控,研究模糊控制算法的应用,并重点确定输入输出模糊集;分析朔黄线线路数据,结合预测控制,对重载列车调速指令进行计算,给出合理的牵引/再生操控、空气制动操控及过分相操控提示,辅助司机驾驶;计算机实现并现场试验,结果说明,算法对列车推荐速度跟随性良好,满足运行时间误差小于5%、节能5%~10%的要求。     

重载列车有线电控空气制动系统的研究

重载列车在制动时,由于列车前后部制动力不一致而产生巨大的车钩力和剧烈的纵向冲动,极易造成列车断钩和脱轨事故。研究利用电力线作为通信介质,采用网络控制系统和每辆车作为一个网络节点,结合我国货车120空气制动机,实现有线电控空气制动。研究表明:由电控空气制动系统(ECP系统)控制列车制动,列车中所有车辆的制动和缓解动作几乎同步进行,全部车辆制动缸开始升、降压的时间差在0.2 s以内;在网络条件允许的范围内,装有ECP系统的车辆制动和缓解的同步性不受列车编组辆数的影响,各车辆制动缸的升压、降压曲线形状几乎相同;车辆制动缸压力的控制精度达到制动命令要求值的±20 kPa。由于ECP系统实现了对列车制动和缓解的同步控制,能够保证长大重载列车安全运行。     

重载列车作用下隧道结构的动应力分析

以朔黄铁路三家村复合式衬砌隧道为工程背景,采用C64k型敞车编组列车以70 km·h-1速度通过隧道时基底填充层表面实测加速度时程曲线作为激振荷载,运用ANSYS软件进行重载列车作用下隧道结构的动应力分析.结果表明:该列车通过隧道时,填充层横向和竖向动应力均呈现先拉后压,最大横向拉、压及竖向压动应力分别约为20,70和50 kPa,均出现在靠近边墙的1#和4#钢轨下,最大竖向拉动应力约为15 kPa,出现在1#-4#钢轨下方;仰拱上表面竖向主要受压,最大压动应力约为15 kPa,出现在钢轨正下方位置,横向主要受拉,最大拉动应力约为40 kPa,出现在道心;拱顶和拱腰内表面竖向和横向的拉、压动应力均较小,在20kPa以下;边墙内表面竖向受到较大的拉、压动应力,最大拉、压动应力分别约为55和25 kPa,横向拉、压动应力均小于1 kPa.总之重载列车对基底结构的影响最大,边墙次之,拱腰及拱顶最小.     

重载列车缓冲器特性研究综述

介绍和总结了国内外货车缓冲器的发展概况,概述了钢弹簧摩擦缓冲器、摩擦橡胶式缓冲器、黏性阻尼缓冲器以及摩擦胶泥缓冲器的工作原理,分析研究了其阻抗特性。就缓冲器动力学计算模型的建立、缓冲器特性间断点的处理及其列车动力学模型的建立3个方面提出了今后研究的重点和难点,为缓冲器的选型设计以及纵向动力学的研究提供了一定的理论支撑。     

无线ECP制动系统在重载货物列车上的应用

介绍了澳大利亚BHP铁矿公司利用无线ECP等新技术开行重载列车的情况,阐述了采用新技术对提高运输效率、改善列车运行性能等所带来的好处。     

重载组合列车分布动力机车重联控制系统无线传输同步性研究

为提高重载组合列车各重联机车无线控制的同步性能,基于800 MHz无线电空间波无线传输模式,建立重载组合列车分布动力机车重联控制无线传输同步性的马尔可夫决策模型,并采用有限阶段向后递归迭代算法进行求解.利用给出的决策模型和算法构建重载组合列车分布动力机车重联无线同步控制系统,并安装于神华线万吨重载组合列车的机车上进行测试.测试结果表明:机车间重联信息无线传输的平均周期仅为2.5s,小于美国GE公司LOCOTROL系统3s的平均周期,能够满足神华线重载组合列车运行的基本要求;采用800 MHz双频点组成双网传输,在无线电波弱场区能克服空间波传输受到干扰的影响,减少延迟时间.     

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。     

重载组合列车纵向性能的影响因素分析

介绍2004年以来大秦线开行的5种典型编组方式重载列车,比较了不同编组方式列车纵向力的大小,并分析了列车编组方式对纵向力的影响;同时结合试验数据,对其他关键因素比如Locotrol同步作用时间、机车制动机性能、货车关键技术以及列车操纵方式等对重载列车纵向力的影响进行了分析,并从减小纵向力的角度提出了3种2万t列车编组方式。试验及运用实践表明:目前我国的货车制动可以满足单元万吨货物列车的制动要求,而对于更大编组的长大列车,宜采用机车动力分散布置的组合列车。组合列车中从控机车的布置位置是影响组合列车制动性能和列车纵向力的最主要因素之一,应对其进行详细研究。     

长大列车空气管系充气特性数值仿真研究

应用现代流体动力学数值计算方法,以长大货物列车空气制动管系的充气特性作为研究对象,研究列车编组辆数、管系组成、管系泄漏等因素对列车管充气压力的影响和沿列车管长度方向的充气压力分布情况。建立了考虑列车管泄漏的连续性方程,给出一种求解压力速度耦合方程的显式有限差分算法。将计算结果和国内外长大列车充气特性的有关试验数据进行对比分析。研究工作为长大列车制动作用的试验研究提供理论参考,并为研制完整的货物列车空气制动系统奠定了基础。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

重载列车低速缓解速度值探讨

针对目前规定的重载列车低速缓解速度值在实际执行中存在的问题,根据列车操纵实际、列车运行监控记录装置的有关数据,对重载列车常用制动后缓解时列车合力、运行速度的变化进行了分析研究。提出了两个新概念及计算方法:缓解列车制动时车辆全部缓解后应保持的最低速度及缓解时间。运用列车合力、速度和时间的关系公式,对重载列车最低缓解速度值进行了计算,进而提出了不同牵引吨数(辆数)重载列车最低缓解速度的取值建议。