铁路车流改编方案与技术站布局的综合优化

车流改编方案和技术站布局是铁路运输组织工作中重要而又紧密关联的两个基础问题。通过技术站改编能力约束和编组去向数约束,将车流改编方案和技术站布局两个问题组合并进行综合协调优化,以最小化车流走行、改编费用和技术站布局调整投资费用为目标,构建综合优化0-1整数规划模型。鉴于问题的复杂性,提出基于备选集和区域划分的思想对模型进行深化分析和拓展,以降低问题的规模。以具有10个节点的网络为例进行验证,结果表明车流改编方案和技术站布局的综合优化,有利于路网上车流组织和车站作业能力的协调,促进系统的整体优化。     

地下水水位上升对地铁隧道结构的影响分析

在分析北京地区地下水水位上升情况的基础上,采用FLAC数值模拟方法,以拱顶埋深6 m、直径10 m的地铁隧道为例,研究地下水水位逐步回升情况下,隧道结构在位移、变形、内力(弯矩和轴力)、塑性区等方面的变化趋势和分布规律。分析结果表明,在地下水水位明显回升的情况下,隧道发生整体上浮、结构整体破坏的可能性不大,但会使隧道结构的内力(弯矩和轴力)发生变化,并且产生变形,会对地铁结构产生一定的影响。这些变化甚至有可能引起结构的开裂、渗水以及由此带来的一系列问题。因此在进行地铁、地下结构的规划、设计和施工过程中应对地下水的变化给予重视。     

客车车轮型面的多目标优化设计模型研究

分别以与轮轨磨耗指数、临界速度和轮轨横向力相关的3个函数为目标函数,以圆弧型车轮型面的圆弧半径和圆心坐标为设计变量,以Nadal脱轨系数最大值不超过GB 5599—85标准规定的1.0、轮轨最大接触应力不超过车轮材料剪切强度3倍和车轮滚动接触疲劳因子小于0的要求为约束条件,给出了铁路客车车轮型面的多目标优化模型。以欧洲ERRI 200 km.h-1标准客车为例,利用铁道车辆动力学仿真软件ADAMS.2005/Rail建立铁路客车动力学模型,并用给出的型面优化模型对其LMa车轮型面进行多目标优化设计,结果表明,踏面型面优化后的车辆临界速度提高约50%,车辆通过曲线时的轮轨磨耗指数下降约12%。     

杆端缩尺钢桁架桥梁结构静力计算与优化分析

以某下承式铁路钢桁架简支梁桥的单榀Warren桁架为研究对象,对杆端缩尺钢桁架桥梁结构及其端部缩尺压杆进行有限元分析和用钢量优化,重点研究杆端缩尺参数对杆件内力、截面应力、结构刚度、结构弹性稳定、压杆极限承载力、最小用钢量等的影响.结果表明:杆件截面高度缩尺是最理想的杆端缩尺方案;随着缩尺幅度的增大,桁架结构的杆件轴力变化很小,但杆端次弯矩和剪力显著减小,且结构竖向刚度和弹性稳定性有所降低.通过适当提高缩尺段的钢材强度等级,端部缩尺压杆的极限承载力将不低于未缩尺压杆,并可在满足结构强度、刚度及稳定性要求的前提下,进一步通过杆件截面优化,得到比未缩尺设计更小的结构用钢量.     

重载货车车轮踏面优化研究

对近期开发的基于法向间隙的车轮踏面优化方法进行改进,根据三维非赫兹滚动接触理论对轮轨间隙求解范围进行计算,使所求解的轮轨间隙具有实际的物理意义.针对我国重载货车车轮圆周磨耗严重的问题,对现有重载货车车轮踏面进行优化.利用车辆-轨道耦合动力学理论及三维弹性体非赫兹滚动接触理论对优化前后车轮踏面的静态接触性能及动态接触性能进行分析.结果表明:优化后轮轨界面之间可达到较好的匹配,且合理选择踏面不同区域的权数可同时保证车辆直线运行与曲线通过时的轮轨接触应力较小,从而达到有效降低轮轨磨耗的目的.     

基于费用最小的铁路牵引变电所维修计划优化模型

合理优化牵引变电所维修计划是电气化铁路稳定、高效运营的重要保障。本文在分析牵引变电所结构与设备可靠性基础上,建立以可靠性为约束条件的维修费用最小维修计划优化模型。考虑到牵引变电所系统构成的复杂性,进一步设计基于单个设备维修计划优化的启发式求解算法流程,提出基于可靠性分析的牵引变电所维修计划调整方法。本文还以电气化铁路牵引变电所的实际调研数据为基础开展案例研究,验证所构建模型与求解算法的有效性与实用性。     

城市轨道交通网络运力优化配置研究

科学制定城市轨道交通网络运力配置计划,应在深入分析网络中各线客流的随机变化规律、各线运力之间的关联性、乘客服务需求的基础上,不断提高运输设备能力的利用率、运力配置计划的鲁棒性以及运力计划编制过程的高效性。结合以上问题,分析列车运行模式、客流分布特点、乘客服务水平、企业运营成本、列车定员和线路通过能力等制约轨道交通运力优化配置的影响因素,研究网络运力配置优化的方法。在计划优化过程中,同时考虑运营企业的列车运行成本、乘客换乘等待时间费用等具体需求,结合客流变化的不确定性,建立运力配置优化机会约束模型。本文最后以北京轨道交通网络及其客流为背景,利用模型计算得出基于"独立运行"、"同网同间隔"和"周期化运行"等3种运营模式下的网络工作日运力优化配置方案,并对各方案进行比较分析。结果表明:模型运算效率高,能反映实际情况,可为轨道交通运营管理人员提供实用优选方案。     

空调导流罩对列车气动阻力影响的研究

对空调导流罩的原始结构进行了外流场分析,得到了在350 km时速下原空调导流罩的外表面压力分布和速度场分布,通过对速度的流向分析,对空调导流罩的外形结构进行了优化。利用风洞试验对优化前后2种方案进行了气动阻力系数对比,结果表明,优化后的空调导流罩使头车的气动阻力减小了2.6%,改善了车辆的空气动力学性能,并为高速列车空调导流罩的基本造型设计提供了理论依据。     

新一代高速动车组供水系统优化设计

对CRH3型动车组供水系统在运行中发生的问题进行了原因分析,并提出了优化措施,以满足新一代高速动车组的使用要求。     

城市轨道交通换乘站的列车衔接时间优化

城市轨道交通网络化运营条件下,协调优化各线列车运行计划,使不同线路的列车在换乘站形成良好衔接,能够缩短乘客的换乘等待时间。合理的换乘站列车衔接时间是编制网络列车运行计划的基础。基于乘客的换乘等待心理和列车运行延误的随机性特点,确定了列车衔接时间的组成。分析了列车运行延误对列车间衔接关系的影响,建立了换乘等待时间的费用函数。在此基础上,提出了换乘站列车衔接时间的优化模型,并给出了具体算例。该模型可为列车衔接计划中安排的换乘衔接关系确定最佳的列车衔接时间,为网络列车运行计划的协调编制提供指导。