考虑交叉口负面影响的有轨电车时刻表优化

现代有轨电车运行过程中,交叉口公交信号优先策略能够保证列车顺利通过交叉口,但会对交叉口其它社会车辆产生负面影响.本文考虑信号优先策略对交叉口产生的负面影响,提出了综合优化列车旅行时间和交叉口负面影响的有轨电车时刻表优化模型,针对模型的非线性特点,设计模拟退火算法和基于事件驱动的仿真法相结合的组合算法进行求解.以沈阳浑南现代有轨电车5号线为实例,结果表明,模型求解的时刻表方案相对于总旅行时间最小的时刻表方案,其旅行时间增加了1.2%,但交叉口的负面影响费用相对减少了66.4%.由此说明,本文提出的现在有轨电车时刻表优化方法,在保证列车旅行时间尽量小的同时极大降低了对交叉口社会车辆的负面影响.     

全自动列车控制系统之信号系统对位隔离使能方案研究

通过对全自动列车控制系统中既有车门与站台门对位隔离功能方案深入研究,发现了既有车门与站台门对位隔离功能方案存在不足,提出了适用于全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案,用于解决既有车门与站台门对位隔离功能方案的不足,通过将既有车门与站台门对位隔离功能方案和全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案在应用场景及使用工况方面进行比较,进而得出全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案的优势。全自动列车控制系统的信号系统对位隔离使能方案在硬件无成本投入的情况下,为调度人员提供了一种灵活的运营组织手段,提高了整个系统之间的联动协作和集成度,减轻了运营维护人员在应急情况下的故障排除压力。     

地铁列车碰撞姿态辅助保护装置的设计与优化

为提高地铁列车耐撞性,降低碰撞姿态造成的二次损伤,提出一种控制列车碰撞姿态的辅助保护装置(抱轨装置)。首先,设计抱轨装置的几何结构并定义抱轨装置的力学特性,采用动力学方法建立8编组地铁列车的碰撞模型;其次,结合实验验证仿真模型的准确性,研究抱轨装置对列车碰撞姿态的影响;再次,提出3种不同的抱轨装置安装方案,对比分析得到经济且有效的方案;最后,基于EN15227:2008标准对方案进行耐撞性评估,基于多目标遗传算法对抱轨装置的设计参数进行优化。研究结果表明：当钩状抱轨装置安装在车体质心正下方时,在满足控制列车碰撞姿态的要求的前提下,可以不占用车体太大的空间,满足EN15227:2008中耐撞性考核指标,是经济且有效的方案;当距离车体质心的纵向相对位移d_install=10 000 mm,抱轨装置静止阶段距离x₁=9.47 mm,抱轨装置线性阶段刚度k₁=5 000 N/mm时,列车的车体和轮对的最大垂向抬升量最小,取到最优值,最大轮对位移抬升量d_max=13.87 mm,列车车体最大俯仰角θ=3.12...     

仿生球体形态对高速磁浮列车减阻的影响

采用基于SST k-ω双方程的IDDES湍流模型,在高速磁浮列车流线型部位设置不同形态的仿生球体结构,对其减阻性能进行瞬态模拟。研究结果表明：仿生球体结构不仅可以有效降低尾流流速,削弱尾流的整体强度,而且能够约束尾涡的发展,减小尾涡的辐射范围;球体结构减小了尾车流动分离位置处的高速流区面积,并有效延缓了湍流的猝发性,使得湍流强度降低,边界层厚度变窄;仿生球体结构对列车风产生一种吸附作用,使得高速区被集中在距离尾车鼻尖更近的部位,尾流的流速波动变小;球体形态差异对流场结构的影响较大,与凸包形态的球体结构相比,凹坑形态的球体结构对尾流强度的削弱作用更显著,对流动分离位置边界层的作用效果更好,对列车风的吸附能力更强;凸包形态和凹坑形态的仿生球体结构可分别减小7.64%和14.58%的尾车气动阻力,但会分别增大2.33%和1.16%的头车气动阻力。     

不同站台配置的列车风特性差异研究

列车高速运行时会产生可能危害站台人员安全的列车风,而对列车风的大多数研究没有考虑站台带来的影响。为研究站台对列车风特征的影响,基于实际情况提出3种站台(无站台、单侧站台和双侧站台)配置,通过改进延迟分离涡(IDDES)数值模拟方法对比分析高速列车在无站台、单侧站台和双侧站台区域的列车风特性与周围流场差异。研究结果表明：考虑站台时,中间车在轨侧产生的合成列车风速度大于无站台配置的列车风速度,而尾流区域的列车风速度较小;站台配置对一定高度上的列车风速度的纵向分量和垂向分量影响显著;站台的垂直端面与列车壁面之间的狭窄空间会改变周围的流场结构,破坏列车尾部压力和漩涡的对称性,在站台上形成随列车纵向长度发展而上移的漩涡,在车辆与站台间区域内的涡度显著增强。基于站台区域最大列车风速度的分布,当列车以300 km/h的速度通过时,若不存在站台,则人员的安全退避距离约为3.4 m,若存在站台,则该距离减小至约2.5 m。     

基于PSO-BP神经网络的隧道内气动压力幅值预测

将BP神经网络技术用于隧道内气动压力变化幅值的预测,使用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对其进行优化,构建PSO-BP神经网络模型。为了验证模型的准确性和可靠性,利用收集到的数据样本对模型进行训练测试,并引入交叉验证法评估2种模型的性能。研究结果表明：PSO-BP神经网络能够准确预测不同情况下的气动压力幅值,而且在平均相对误差、平均绝对误差、均方根误差以及样本的决定系数等方面均比未优化的BP神经网络的好,具有更高的预测精度。通过建立的PSO-BP压力幅值预测模型,得到了压力幅值在不同条件下的变化规律。     

高速列车明线交会压力波特性研究

列车交会压力波是影响列车运行安全性和乘客舒适性的重要因素之一,因此需对压力波特性展开研究。采用计算流体力学方法数值求解雷诺平均N—S方程,对不同时速和线间距下国产新型高速列车会车过程开展三维非定常仿真,得出了压力波以及侧向力的变化规律曲线。结果表明最大压力波幅值出现在尾车等截面与变截面过渡处的鼻尖高度位置。会车过程中,车体将承受两次排斥力和一次吸引力,这将对列车的稳定行驶产生一定的影响。压力波幅值和列车所受的侧向力均随会车速度的增大而增大,随会车线间距的增大而减小。     

列车振动荷载的数定分析

把机车和车辆简化成不同的力学模型,并给出了这两种模型的运动微分方程和动力平衡方程,根据钢轨底面的竖向振动和速度实测结果解算运动微分方程和动力平衡方程,从而得到了列车竖向荷载的数定表达式。     

横风下高速列车在隧道洞口交会非定常气动效应

针对横风下高速列车在洞口交会时的非定常气动问题,考虑流场的三维、可压缩、湍流特性,建立隧道-列车三维空气动力学模型,利用滑移网格技术模拟列车交会过程,采用SSTκ-ω湍流模型对列车交会全过程进行求解,研究横风对隧道内瞬变压力、列车风及流场分布特性的影响规律.研究结果表明：横风下列车交会时,洞口处气动压力系数变化幅值显著增大,交会完成时,列车之间压力系数峰-峰值较无横风情形增大30.6%;列车交会开始和完成时气动压力均发生突变,隧道中部附近气动压力峰值最大;横风下列车交会气动压力大小与空间位置有关,交会时列车间气动压力变化幅值分别是列车迎、背风侧压力变化幅值的2.2和1.5倍;横风对洞口附近列车风影响显著,横风时迎风侧列车风峰值最大,无横风时背风侧列车风峰值最大,且前者是后者的2.04倍;隧道内气动效应受横风影响范围有限,当横风为30 m/s、车速为350 km/h时,隧道内气动效应受影响范围为120 m;横风下交会开始与完成时,流场分布急剧变化,导致气动压力与列车风发生突变.     

一种实用高速铁路ATP算法的设计与实现

自动列车防护 ( ATP)是现代化高速铁路所采用的主流控制策略 ,它不仅仅是列车的控制算法 ,还包括列车和列控中心之间的通信协议。论文介绍了一种实用的高速铁路ATP算法 ,包括地面列控中心和车载系统两部分的优化设计与实现步骤。具体给出了列控中心计算安全制动距离 ,确定目标点 ,并将信息传递给列车的实现步骤 ,以及车载系统根据列控中心发来的信息计算出列车速度控制曲线并实施对列车速度控制的过程。文中还给出了列控中心确定目标点的仿真过程。证明了算法的正确性和可行性