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.     

基于改进QPSO算法的地铁列车节能优化操纵研究

地铁列车的节能优化操纵是降低能耗的重要途径。针对地铁列车在不同工况与线路条件下的运行特点,对其进行动力学分析。参照线路纵断面化简原理对线路进行简化,并根据节能优化原则与列车站间运行的约束条件建立实际路况下的能耗模型。引入改进量子粒子群优化算法,将列车运行速度、加速度等参数进行实数编码,通过迭代寻优与变异操作求解列车站间运行的最低能耗,并获取列车最优运行速度及工况转换点等特征参数。通过南宁地铁一号线某站间线路的实例仿真证明,该方法在保证列车舒适性、安全性与准点停靠的前提下,降低列车运行能耗达9.21%。     

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。     

考虑行车间隔的城轨交通列车运行调整模型

研究城市轨道交通列车运行调整优化方法,建立了以减小列车运行延误时间和提高列车行车间隔均衡性为优化目标的列车运行调整模型.基于理想点法将双目标优化模型转化为单目标优化模型,并设计了控制初始种群育种范围的遗传算法进行模型求解.以某城市轨道交通线路为例对模型进行验证,计算结果表明：与只考虑列车运行延误的赶点调整方案相比,考虑行车间隔的方案在有效降低列车运行延误时间的基础上可以显著提高行车间隔均衡性.     

城市轨道交通接触网焦耳能耗分析与改善研究

分析城市轨道交通接触网系统发热原理及能耗情况,总结接触网能耗计算的基本方法和影响接触网能耗的主要因素,提出基于列车运行调整的改善触网电压、降低触网能耗的优化策略.进而以触网焦耳能耗最小为目标,考虑列车运行图和牵引特性等多重约束条件,运用蚁群算法,对基于无线通信列车自动控制原理的列车运行建立优化调整控制模型.最后根据上海地铁2号线一期实际参数进行仿真实验,验证优化策略的有效性和可行性.该策略对于计划运行图的改进及列车运行安排的实时调整优化均具有一定的指导价值.     

列车运行调整与到发线运用的协同优化研究

在列车运行的过程中,受到各种不确定性因素的影响,列车可能会偏离图定运行计划,同时也会对车站的到发线运用造成干扰。针对列车运行调整与到发线运用协同的优化问题,本文兼顾列车运行调整约束与到发线运用约束,建立了多目标的整数规划模型,并设计了适用于求解该模型的分层序列鸽群优化算法。算例分析表明,模型对列车运行计划进行调整的同时,还能得到满意的到发线运用方案,并且分层序列鸽群优化算法可以快速求解列车加权总到发晚点最少和到发线占用总消耗最小的目标函数。     

列车运行调整问题的分解协调计算模型

针对列车运行调整问题集中式求解方法的不足,构建多目标优化列车运行调整的数学模型,并设计分解协调计算模型来求解.分解协调计算模型将求解过程分为4个层次,分别是将待调整列车分解为子调整列车集的协调分组层,确定子列车集优化目标的目标设定层,完成子调整问题求解的优化计算层和将各子问题解还原为原问题解的结果还原层.该计算模型能适应多种线路条件,也能适应不同列车调度员指挥的习惯偏好,并能快速求出优化解.     

基于动态规划的铁路线路纵断面化简算法

针对线路纵断面化简计算结果合理性有待验证的问题,提出基于动态规划(dynamic programming,DP)的铁路线路纵断面化简算法。该算法以优化列车区间追踪间隔为目标,考虑线路纵断面的化简的要求,结合列车区间追踪运行模型模拟列车运行情况,采用多阶段最优决策来求解线路纵断面化简问题。仿真结果表明,该算法能够很好地实现线路纵断面化简,符合《列车牵引计算规程》中线路纵断面化简相关规定,可以减少区间跟踪时间,适合实现铁路纵断面自动化简的实际应用。     

粒子群算法在列车运行调整中的应用研究

列车运行调整是铁路行车调度指挥工作的重要内容,是保证铁路运输秩序和效率的核心。其本质是使列车实际运行时分尽可能地与既定运行图一致。而建立有效的列车运行调整模型,设计良好的算法是解决列车调整问题的关键。建立了列车运行调整的数学模型,提出了将粒子群算法应用于求解列车运行调整问题的方案。以某高速铁路区间内列车运行调整问题为背景,设计了粒子群算法,进行计算,既充分满足列车运行调整的约束条件,又具备很强的实时性。并将计算结果还原为列车运行调整方案,得到的列车运行调整方案实用、高效,为列车运行调整提供了新的方法。     

基于时空资源的铁路客运站到发线运用调整

从离散化的到发线时空资源的微观描述出发,研究列车加权总晚点时间与到发线使用费用之和最小为优化目标的客运站到发线运用方案调整方法,以保证列车运行安全、满足列车在站到发作业要求为约束条件,建立了求解客运站到发线运用方案调整问题的线性0-1规划模型,并设计了求解模型的遗传模拟退火算法,以快速得到问题的满意解.同时,以某一客运站为例对模型和算法进行验证,结果表明,该模型较好地描述了实际问题,并能在较短时间内获得满意解,实现了客运站到发线运用的实时调整,并为列车调度员随后的列车运行调整工作提供依据.     

高速铁路中间站股道规模配置与列车时刻表的综合优化

高速铁路中间站的股道规模是影响线路通过能力和运输效率的重要因素;由于在高速铁路的规划阶段,很难对线路的远期客流情况进行预估,因此在运营一段时间后,往往需要通过修建侧轨或站台的方式,对线路沿线的中间站的轨道规模进行更新配置。对于高速铁路来说,其线路上运行的列车均为动车组列车,列车的追踪间隔短,发车密度大,在中间站的停站时间不能过长,一般都以快进快出的运营模式进行运营;同时高铁修建和运营具有高成本属性。文中以改建施工成本和总旅行时间作为评价目标,以列车时刻表与中间站股道数量的耦合关系为约束,构建了综合优化模型。在将约束线性化的基础上,借助商业优化软件GAMS和其集成的CPLEX求解器对模型进行了求解。算例结果表明：将中间站的股道规模配置情况和列车时刻表进行综合优化,一方面能够在时刻表中较好地确定列车越行和折返的站点,另一方面能够在最低施工成本的情况下最大限度地满足未来客流的需求。     

基于车-椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化

针对高速列车转向架垂向悬挂系统中存在的阻尼匹配问题,根据1/4车体-座椅垂向行驶振动模型,利用Matlab/Simulink建立了转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计仿真模型.以人体振动舒适性最佳为目标,建立了转向架一系和二系垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计数学模型.以轨道高低不平顺作为输入激励,以一系及二系悬挂垂向行程和一系悬挂动静态力之比为约束条件,建立了基于转向架车体-座椅耦合的转向架垂向悬挂系统阻尼比协同优化设计方法.通过设计实例及仿真验证可知,优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,座椅垂向振动加权加速度均方根值降低了21.7%,表明所建立的优化设计方法是正确的.     

高铁枢纽车站到发线运用与进路选择综合优化研究

通过分析高铁枢纽车站接发列车和客运作业的特点,考虑接发列车技术要求和现场客运组织要求,将到发线运用和进路选择作为整体进行综合优化,以到发线运用和检票口作业量均衡、接发列车受交叉干扰程度最小为优化目标,建立0-1整数规划模型,并针对实际问题设计蚁群算法求解。最后以广州南站为案例进行分析,结果表明各到发线接发列车数量和检票口作业量较为均衡,占用同一到发线相邻两列车最小时间间隔较为合理,有利于列车运行受到干扰时接发股道和时间的调整,达到了优化到发线运用和进路选择的目的。     

多优化目标视角下高铁站到发线运用计划编制

在给定列车运行图和车站候车厅布局的前提下,研究高速铁路车站到发线运用问题。以股道和道岔的相容性约束作为前提,分析检票口附近固定座位数量和检票口与站台的通道距离,以增强车站作业计划稳定性、列车站内走行距离最短和最大化满足候车厅布局为3个优化目标,建立了到发线运用的0-1整数规划模型。针对模型特点,采用Lingo编程进行求解,最后通过某客运站为例证明该模型的有效性。结果表明,该模型能准确描述实际问题,适用于大型高铁站的股道分配问题。     

地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响

采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程,考虑管片-土体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用,建立道床-管片-土体系统的三维动力有限元模型,分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异.研究表明:3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致;基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价,移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差.     

考虑负荷密度的区域能源系统供能分区规划

现有的区域能源系统规划研究中缺乏科学有效的供能分区优化方法,且能源站的供能范围、数量和选址中未能考虑负荷密度特性问题,为此提出考虑负荷密度的区域能源系统供能分区优化设计方法.首先研究了负荷分布与能源站经济供能半径的关系,根据管网拓扑结构简化模型建立了负荷密度与能源站经济供能半径优化模型.进而基于推导得到的经济供能半径和...     

短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路基系统振动特性的影响

运用弹性系统动力学总势能不变原理及形成矩阵的"对号入座"法则,建立列车-板式无砟轨道-路基竖向振动方程组,分析列车高速运行时,短波随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路系统振动特性的影响,并对不同种类随机不平顺对列车-板式无砟轨道-路基系统动力特性的影响进行对比研究.研究结果表明:短波随机不平顺对车体垂向加速度、路基竖向压应力影响很小,对扣件竖向压应力、轨道板及底座板弯曲应力有一定的影响,对轮轨垂向力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度、底座板振动加速度和CA砂浆压应力则有显著的影响,影响超过中长波随机不平顺.研究车体及路基动力特性时可以不考虑短波随机不平顺,研究无砟轨道各部件动力特性时,则应考虑短波随机不平顺.     

铁路货物快运服务网络鲁棒性优化方案

针对计划期间货运需求的波动情况,构建了铁路货物快运服务网络设计鲁棒优化模型。通过对比传统铁路货物快运服务网络设计基础模型,以总运输成本最小为目标,决策内容隐含车流的中转方案和摘挂方案、列车编组计划、运到期限等运输服务约束,采用和声搜索算法对模型求解,循环迭代至获取较优结果。研究结果表明,鲁棒优化模型对运输需求变动的适应性较强,且运到期限增大,总成本减少。     

单板旋切厚度调节机构的改进

简化单板旋切厚度的调节过程，是实现单板旋切加工自动化的关键。利用气动、液动多点控制可实现自动调节，但机构复杂，造价高。笔提出一种曲线轨道式单点控制调节方案，进而实现厚度自动调节，该调节机构结构简单，造价低，易实现设备改造。