基于灵活编组的轨道交通列车开行方案优化方法

针对城市轨道交通全日客流时间分布不均衡特性下的列车开行方案优化问题,从乘客广义出行成本和企业运营成本角度,考虑列车满载率对牵引能耗成本的影响,利用数学规划方法构建基于灵活编组模式下的多目标列车开行方案优化模型,并提出四阶段求解算法.以某城市轨道交通线路为对象进行案例分析,对比传统固定编组列车开行方案,基于灵活编组的列车开行方案使乘客广义出行费用和企业运营成本分别减少了14.6％和11.0％.结果表明:该方法能有效实现既有固定编组条件下,列车开行方案难以达到的乘客出行费用和企业运营成本双赢目标,可为我国城市轨道交通新型运输组织方案的制定提供新方法.     

节能坡与编组方案影响下的地铁列车运行能耗分析

地铁列车在运行过程中,能耗受线路条件以及运营组织方案影响较大。为了更准确地模拟线路运营条件与列车运行能耗之间的关系,在列车运行计算的基础上,分析列车在运行过程中的特点,设计牵引-惰行-制动的站间运行模式下的列车仿真模型,研究列车节能坡设计以及编组方案对列车运行能耗的影响。该模型主要由列车受力分析、站间操纵策略设计以及能耗计算3个部分组成,并在Visual studio平台上设计不同的线路条件及编组方案进行仿真实验,分析其对列车运行能耗的影响规律以及能耗的变化特点。研究发现,采取合理的节能坡设计以及编组方案有利于降低列车运行能耗。     

灵活编组高铁列车的售票时间窗优化

灵活编组使高铁列车席位容量具备了有限柔性,相比传统固定容量下的控制技术,柔性容量的售票控制优化能实现更高效的供需匹配.基于高铁线路多列车、多停站的服务网络,根据收益管理原理设置不同价格等级的客票.采用偏好序模型刻画旅客购票选择行为,使用售票时间窗控制客票预售过程,以获利最大为目标建立灵活编组方案与售票时间窗的联合优化模型.根据售票需要设计客票排序,将模型转化为线性规划模型,并采用CPLEX快速求解,得到列车最佳编组方案和售票控制策略.实验结果表明:需求不饱和时,相比固定编组,灵活编组下的售票时间窗控制策略获利更高;旅客到达率和转移购买概率越高,列车最佳编组越趋向于大编组.     

地铁线路储能装置与牵引装置联合优化配置方法

在城市轨道交通系统中，列车牵引用电的费用在总运营费用中占比较高。在直流供电系统中接入储能装置(例如超级电容)吸收利用列车的再生制动能量，能够减少牵引用电的开销。储能装置和牵引装置的配置方案(位置与容量)会显著影响能量的吸收与利用效率。为了在有限储能与牵引资源约束下最大化再生制动能量的吸收利用效率，该文提出一种地铁线路储能装置与牵引装置的联合优化配置方法，将优化配置问题建模为仿真优化问题，开发了基于序优化的问题求解方法以获得问题足够好的解。在青岛地铁某线路上的测试结果显示：相比于依经验配置，优化配置方案可以减少6.1%的牵引能耗。该方法不仅能有效配置储能牵引资源，还能应用于解决地铁线路中的其他复杂优化问题。     

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.     

考虑快慢车运营模式的地铁线路纵断面优化

针对地铁线路纵断面设计方案会同时影响建设期工程投资与运营期列车能耗问题,提出运营快慢车模式地铁线路的纵断面优化方法 .首先,在已知线路车站水平位置与平面设计方案的情况下,考虑地铁设计规范、施工条件与列车运行等约束,构建以建设投资与列车能耗总成本之和最小为目标的纵断面优化模型,求解线路各中间站高程与变坡点位置.其次,设计基于间接实数编码的遗传算法和变邻域搜索算法的混合策略进行求解.最后,以国内某运营快慢车的地铁线路进行分析.结果表明：本文模型优化方案相较于实际纵断面设计方案可同时降低线路建设成本和列车能耗成本,总成本节约达7.3%;当快慢车地铁线路的慢车开行数量较多时,采用高站位、陡坡的形式可大幅节约线路建设与列车能耗成本.     

客货共运模式下高铁列车货运兼办方案优化

以当前高铁快递运输的客货共运模式为背景,研究高铁列车货运兼办方案优化问题.通过分析客货共运模式下货运办理站选择对货物运输、客运列车时刻表与停站方案的影响,以货运办理站选择、货物运输、列车时刻表与列车停站方案为主要决策变量,以极小化旅客旅行时间和未满足货物惩罚成本为目标,构建客货共运模式下基于货运办理站方案选择的货物运输与列车时刻表、列车停站方案一体化优化混合整数线性规划模型.当给定货运办理站选择方案时,本文所构建模型即可转化为传统的客货共运模式下货物运输方案优化模型.以武广高铁为例,设计数值实验,采用C++语言编写程序调用Cplex优化软件对模型进行求解,验证了模型的正确性与合理性.算例结果表明：通过对货运办理站、货物运输方案、列车时刻表和停站方案进行一体化优化,可在尽可能减小货物运输对客运影响的基础上,充分利用高铁线路列车时空上剩余能力,在旅客旅行时间仅增加0.68%、列车停站数量仅增加1.24%的情况下,运输近68%的货物需求,增加铁路部门收益.     

一种新的列车编组问题优化模型及算法

列车编组计划是编组站完成列车调度和组织工作的指导性文件之一,编制科学的列车编组计划是提高运输效率的重要保证。本文主要探讨了列车编组计划问题的建模、模型计算与求解的方法、编组计划的制定等问题。首先根据某站一天过站列车的数据,以白班和夜班的最小中时为指标,建立了列车解体和编组的优化模型。然后利用遗传算法和Matlab遗传算法工具箱对其进行了求解,最后给出了该站的列车解体计划和编组方案。     

机车牵引列车在客运专线上运行动力适应性研究

本文对普速客车在高速客专线上运行,既有机车和研制中的机车在不同坡道上的牵引质量、起动坡度、区间信号机前停车后再起动过电分相,做了机车动力适应性研究。得出结论:采用现有机车SS9、SS7D、SS7E等机型,双机牵引16辆编组列车能够在最大坡度25‰及以下的线路上运行。     

新型列控系统列车追踪间隔的优化及效能评估

为了解决地铁列车运力不足，缩短列车追踪间隔，提出了新型列控系统、相对移动闭塞和协同运行三者相结合的方法，构建了列车通信协同运行模型。在该模型下，精细化前后列车冲突区域，对正线和站后折返最小追踪间隔分别优化建模，提出缩短追踪间隔的行车策略。经实际线路仿真计算，相比基于通信的列车运行控制系统(communication based train control, CBTC)列车通过能力提升了32.3%，且4A编组可以满足79.9 s的行车间隔。考虑缩短行车间隔对运营效能的影响，将运营效能量化为运输率、满载率、单位能耗、等车时间，对不同行车方案进行评估。结果表明，对于单向小时断面客流量小于6.4万的线路，通过调节行车间隔，4A编组在满足满载率下，比6A、8A编组能耗更小，等车时间更短。     

重载列车换重作业流程与方案的选择

以京广、京沪线部分开行５０００ｔ重载列车为背景，阐述在牵引定数不同的换重站上，普通列车与重载列车换重作业的条件；并对各种换重作业方案的作业流程及作业时间进行了分析，提出合理的采用条件。     

焦柳线酉水大桥上货物列车脱轨分析

结合自动控制理论，研究了桥上列车脱轨的力学机理，发现桥上列车脱轨是列车-桥梁时变系统横向振动丧失稳定的结果。根据桥上列车脱轨能量随机分析理论，对焦柳线酉水大桥上货物列车是否脱轨进行了计算和分析，并得到了列车脱轨时此系统振动响应的时程曲线；同时，提出了该桥在不采取加固措施的条件下预防列车脱轨的限速建议值，该值与该桥实车振动试验所确定的限速值一致。最后，指出我国《铁路桥梁钢结构设计规范》中制订连续钢桁梁桥横向刚度限值时存在的问题，论证了按列车脱轨能量随机分析理论重新制订桥梁横向刚度限值的必要性。     

城市轨道交通双列位停车线设计

目前各个城市的轨道交通线路广泛采用单列位停车线，在列车故障救援时，由于长度限制，只能容纳一辆列车，会产生二次延误。如果将其扩充为双列位停车线，虽然对工程条件和成本提出了更高的要求，但是在列车故障救援方面会有更好的效用。在单列位停车线的基础上，考虑了停车线形式与设置原则，设计了8种不同形式的双列位停车线,并对其适用性进行分析，最后结合OpenTrack软件对双列位停车线在列车故障救援领域中的应用进行仿真。结果表明：8种双列位停车线类型都有其各自的适用场合，纵列式相对普适性更强；双列位停车线宜设置在线路中间，远离停车场和车辆段，可减少延误时间；仅考虑列车故障救援，纵列尽头式双列位停车线为最优选择。     

客运专线列车开行方案评价研究

客运专线列车开行方案评价是铁路运营收益的保障,也是列车开行方案优化的基础。本文在对客运专线列车开行方案评价指标进行系统分析的基础之上,从运营管理者和旅客两个角度,依托经济、技术、安全和服务四个维度,综合构建客运专线列车开行方案评价指标体系。采用主成分分析法和灰色评价法组合模型对列车开行方案进行整体评价,并列举实例,验证了所构建的评价指标体系的正确性以及评价方法的可行性。整个评价指标体系及结果对于铁路实际的运输生产具有一定的现实指导意义。     

列车自动控制系统的设计与实现

从列车自动控制技术系统的基本原理出发 ,设计了一种新的列车自动控制系统 ( ATC) .该系统由 3个子系统构成 :列车自动保护系统 ( ATP) ,列车自动运行系统 ( ATO) ,列车自动监控系统( ATS) .系统地阐述了 ATP ,ATO,ATS的功能及其特点 ,为列车自动控制技术的实现提供了一种切实可行的方案     

兆瓦级风电机组传动链动态特性分析

由于风力发电机组安装在柔性支撑塔架上,传动链承受着变风向、变载等恶劣工况,其故障率一直较高,成为风电发展的瓶颈。研究考虑风机塔筒摆动与传动链扭转振动的耦合效应,利用集中参数法建立基于柔性支撑的兆瓦级风机传动链耦合动力学分析模型,开展兆瓦级风电机组传动链动态特性研究,揭示其动态特征及变化规律,利用坎贝尔图对潜在共振点进行分析,得到切入转速与传动链之间潜在共振频率。基于Simpack有限元法对传动链动态特性进行分析,验证分析方法的正确性。     

轮系设计实验台优化设计

设计一种新型可拆装轮系实验台,能搭接多种类型的结构(定轴轮系、差动轮系、行星轮系、混合轮系、齿轮传动等),清楚地展示了其内部结构。优化了齿轮等参数的设计与计算,使实验台达到可靠性与稳定性良好的要求。提高学生动手与观察分析能力,满足现在加强高校实验实践教学的要求。     

基于GNSS的高速列车多传感器组合定位方法研究

从常用列车定位方法比较分析入手,探讨列车定位技术发展趋势.在此基础上,重点阐述了多传感器组合定位与GNSS定位的发展现状及其应用于高速列车定位面临的挑战,提出了以GNSS为主的多传感器组合定位平台建设性方案,并对其特点进行了剖析,为高速列车运行过程定位建模与优化探索新途径.     

基于VxWorks平台的列车运行监控记录系统的软件设计

新型机车监控系统是为实时监控机车运行状况开发的.该系统基于Vxworks操作系统平台,采用奔腾微处理器作为核心控制器,使用CAN和以太网进行系统内部通信.新型机车监控系统吸取了LJK2000型监控系统的成熟经验,在功能上有所扩展,具有高稳定性的技术特点.     

基本构件浮动式行星轮系的振动特性

基本构件浮动是解决行星轮系均载问题的有效方法,基本构件浮动会改变整个行星轮系的模态,此类轮系设计过程中,需首先开展其固有特性研究,以规避共振区.研究了圆盘行星架浮动、太阳轮浮动、太阳轮与圆盘行星架同时浮动以及无构件浮动4种情况下行星轮系的振动特性,利用CATIA对行星轮系进行了参数化实体三维建模与干涉分析,通过有限元软件WORKBENCH进行了模态分析,分别提取了前10阶固有频率与振型,并对结果进行了分析和对比.论文研究可为基本构件浮动式行星轮系设计时共振区的规避提供参考和依据.