面向灵活编组的城轨列车开行频率与时刻表综合优化

在城市轨道交通中,列车开行频率与时刻表在很大程度上决定着其运输服务水平。针对城市轨道交通客流时空分布不均衡的问题,本文采用灵活编组运营模式综合优化列车开行频率和时刻表,以达到运输能力供给与客流需求的精准匹配,保证乘客服务水平的同时降低企业运营成本。首先,通过列车运行线候选集的建模方法,考虑列车开行频率、安全间隔等约束,以乘客总等待时间和企业总运营成本最小化为目标,构建灵活编组模式下列车开行频率与时刻表综合优化混合整数非线性数学模型,对列车开行频率、列车编组方案和列车时刻表进行协同决策优化。其次,针对所构建模型非线性的特点,基于变邻域搜索算法框架构造3种邻域结构并结合动态客流加载仿真过程,设计了高效求解的启发式算法。最后,以某城轨线路的实际数据进行案例分析,验证所提模型和算法的有效性。算例结果表明:相较于固定编组运营模式,本文方法可在乘客平均等待时间仅增加0.26 min的情况下,降低约7.05%的运营成本;此外,相较于单一运营方案优化,在灵活编组模式下综合优化列车开行频率和时刻表能够进一步实现列车运输能力与乘客需求精准匹配,在保证乘客服务水平的同时降低运营成本;并且在实际应用中,运营企业还可根据运营目标合理设置权重系数,进一步平衡乘客服务水平与企业运营成本。

基于以太网的列车灵活编组技术实现及研究

灵活编组功能是配合铁道车辆灵活运用的网络技术,不仅响应复杂变化的运维条件,而且提高了轨道交通装备网络配置的效率。基于以太网的灵活编组技术通过IEC61375-2-5协议中的网络初运行、列车拓扑发现协议实现,对于解决列车网络系统的应用问题具有较高的参考价值。

在线编解模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法

为应对客流出行时空需求愈发多样及不均衡带来的能力浪费,提出一种在线编解(重联或解编)模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法。首先,描述列车在线编解的灵活编组运行场景,分析该场景下列车各项作业占用时间以及折返能力与行车间隔之间的关系;然后,以企业运营成本最小为优化目标,建立在线编解模式下列车灵活编组开行方案优化模型并设计算法;最后,依托某城市轨道交通线路构造算例,验证模型及算法的有效性。结果表明:与单一交路、大小交路和多编组混跑模式相比,在线编解的灵活编组运营模式下运营成本分别减少27.5%,15.4%和6.0%,车辆运用数分别减少23.8%,15.3%和4.7%,该模式能够在保障乘客服务水平的同时减少车辆运用数、节省列车走行公里,降低企业运营成本,并有望在列车控制技术不断升级的背景下进一步发挥优势;考虑到列车在线编解作业会对正线行车产生一定干扰,该模式更适用于通过能力尚未饱和的线路及能力饱和线路的客流平峰期。

基于无线通信的地铁列车在线灵活编组技术研究

[目的]为了响应国家“双碳”政策号召,在不降低地铁服务质量,提高列车低峰时段的满载率,减少能量的浪费,地铁业界迫切期待研制出具备快速、高效、在线动态灵活编组能力的地铁列车。[方法]针对现有灵活编组技术的不足点和成熟度,提出了一种全新的基于无线通信的列车在线灵活编组技术。[结果及结论]详细介绍了该技术的工作原理、设备配置及其各自的功能,阐明了该技术的特点和优势,并对该技术的发展进行了展望。

城市轨道交通灵活编组优势及实现条件分析

城市轨道交通列车编组方案影响因素众多,需综合研究确定。灵活编组能够实现客流需求与运输能力的精准匹配,提高满载率,降低牵引能耗和运营成本,对轨道交通绿色可持续发展具有重大意义。以某线路为例,对灵活编组的优势做定性和定量分析,并对“3+3”灵活编组方案的实现条件进行详细研究,结果表明:采用灵活编组方案,满载率能够提高约24.3%;牵引能耗降低约32.6%,全年可节省运营成本约1073万元,具有较好的经济效益;灵活编组对车站土建规模、场段规模均无影响;在站后折返线、停车线等区域进行解编联挂时,对配线长度基本无影响;为实现列车在线解编联挂,设备系统需增加相应的功能。

城市轨道交通灵活编组列车重联功能设计及试验验证

[目的]城市轨道交通客流非高峰期目前采取加大行车间隔方式来应对,但这种方式普遍存在上座率不足、能耗浪费较大等问题。为提高城市轨道交通运营服务水平,需对灵活编组列车重联功能进行深入研究。[方法]结合我国城市轨道交通灵活编组列车的发展现状,参照高速铁路动车组的部分理念,从车钩重联、车辆硬线电路重联、TCMS(列车控制及监控系统)重联及列车信号接口需求等方面阐述了灵活编组列车重联的主要设计内容,并从车辆重联形式试验和车辆重联例行试验两个维度介绍了灵活编组列车的主要验证内容。[结果及结论]上海轨道交通16号线根据高峰和非高峰客流需求制定的3辆编组或“3+3”辆编组列车运营方案,可在3 min内实现列车联挂或解编。由此可见,该方案是可行的。

交流制式下重庆市域(郊)铁路与轨道交通网络化运营灵活编组方案研究

灵活编组已成为轨道交通提升运营灵活性、缓解运营负担的重要手段,广泛应用于众多既有线路和规划线路。为促进市域(郊)铁路良性发展,落实节能、提质、增效理念,论证灵活编组对于市域(郊)铁路的适应性及合理方案至关重要。立足于重庆市域(郊)铁路与轨道交通线路网络化运营,以重庆市郊铁路C1线—重庆轨道交通28号线—重庆市郊铁路C5线通道为例,分析灵活编组对于长大贯通线路的必要性,并从运能适应性、运输经济性、电分相设置、运营影响等方面对灵活编组方案进行比选。研究结果表明:灵活编组对于长大贯通线路匹配运输需求、降低运输成本意义重大;交流制式轨道线路受电分相影响,应审慎采用重联编组;长短编组混跑方案对于市域(郊)铁路网络化运营适应性更强。

双碳背景下城市轨道交通列车灵活编组技术研究

[目的]实现列车编组的灵活调整,是城市轨道交通列车牵引节能的重要措施和发展方向。为了实现运能的精准投放,降低运营能耗和成本,需对双碳背景下城市轨道交通列车灵活编组技术开展研究。[方法]对不同预测年限客流、周内客流、全日不同时段客流、高峰时段全线各区段客流等分布特征进行了分析。以运能与需求的最优匹配为出发点,分析了列车灵活编组技术3种运行方案(列车固定编组运行、列车在线联挂/解编运行、列车虚拟编组运行)适用的运营场景,并对不同运行方案下各系统的配置要求进行了阐述。[结果及结论]3种不同列车编组运行方案在不同的运营场景下均具有适用性和优势。列车在线联挂/解编运行方案、列车虚拟编组运行方案具有广阔的应用空间。

灵活编组智能列车的钩缓装置选型设计

第二代智能地铁列车具备灵活编组的能力适应多编组同线运行,可实现“运力-运量匹配”,但对钩缓装置提出更高的吸能要求。该文基于某具备灵活4编组、灵活4+4编组能力的第二代智能列车的钩缓装置选型设计,对灵活编组列车与既有列车同线运行时各类连挂、碰撞、救援工况进行一维动力学仿真分析,为第二代智能地铁列车的钩缓装置设计提供参考。

基于灵活编组的信号系统联动站台门控制及安全防护方案分析

针对不同编组列车在站台不同位置停车后,信号系统需联动站台门系统打开不同编组列车停车位置对应站台门的场景,对其控制及安全防护方案进行研究,分析轨道交通灵活编组信号系统与站台门系统联动控制数据流,提出系统联动控制实现方法以及安全防护实现方法。

灵活编组动车组网络控制系统设计

灵活编组动车组可根据速度等级及功率调整编组数量,动车组网络控制系统能够通过汇总车辆编码和各个车辆的配置信息等数据,自动识别列车编组情况,并通过列车网络完成对列车主要设备的管理、列车运行信息采集、列车运行状态的监测和诊断。文章从网络拓扑、系统组成、灵活编组控制等方面对灵活编组动车组列车网络控制系统的设计实现进行了描述。目前,试验动车组已经完成了静态试验和低速动态试验,验证了网络控制系统的合理性及可靠性。灵活编组动车组能够有效应对客流变化,节省运营成本和维护成本。

市域快轨车辆灵活编组运行的可行性及改进措施分析

既有城市轨道交通线路车辆一般采用固定编组的形式,因初期客流量较低,通常采用小编组车辆运营,中长期客流增加后,采用扩编改造的方式,但改造周期和费用较高,新旧车辆混编给检修维护工作带来困难,且城市轨道交通客流量具有早晚高峰的潮汐特征,市域快轨又具备市-郊差异化的客流体量特点,若考虑远期客流水平需配置长编组列车,但在初期开通运营和平峰期时乘车率低,造成部分列车闲置、空车运营等资源浪费,因此,亟需一种基于灵活编组运行的技术来解决上述问题。通过分析市域快线4辆编组、8辆编组、4+4辆编组混跑模式下与信号、站台、屏蔽门等土建接口存在的匹配问题,提出了不同场景下的解决方案和思路,给市域快轨线路的总体设计规划和各系统接口设计规范提供了参考方案,以实现车辆的灵活编组运行,获得更经济的运营成本。

灵活编组车辆与站台屏蔽门设计研究

目前,轨道交通线路绝大多数采用单一固定编组方式运营,在实际运营中存在较大运能及牵引能量浪费的现象。随着车 辆及信号技术的发展,灵活编组技术已经开始应用于新建线路中。本文基于 6A 编组车辆运营线路,提出车辆灵活编组设计方案 与站台屏蔽门设计方案,以期对未来新建线路设计车辆编组方案及站台屏蔽门设计提供参考。

灵活编组运营模式下对站台门的影响及其解决思路的研究

随着城市地铁不断发展,地铁的网络化运营要求也越来越高,但线网运能利用率较低,存在高峰不足但平峰过剩的现象,提高服务水平与节约能耗间矛盾突出。灵活编组运营模式成为了大家关注的方向,可有效的降低运营成本、提升可持续化运营水平、优化运能配给,响应客流变化,同时兼顾服务与成本。但车门与站台门的对位问题直接制约着灵活编组运营方案的实施,对站台门的设计提出了新的挑战。本文首先讲解了地铁列车编组概述,以3/6A灵活编组运营组织方案为例,分析了不同灵活编组方案下车门间距及列车长度的变化,对站台门布置的影响。然后,针对不同的灵活编组方案,提出了对应的的车门与站台门对位的解决方案,适应不同车辆编组和运营模式的需求。最后,对比分析了几种灵活编组方案下车门与站台门对位设计的优缺点及可行性。本文的研究成果可以为地铁工程灵活编组下车门与站台门的对位设计提供更加科学和合理的解决思路,提高地铁工程的安全性和可靠性。其次,研究成果对地铁灵活编组运营组织方案的实施具有一定的参考价值。

基于灵活编组的市域快轨时刻表优化方法研究

市域快轨因具有线路里程长、运营公交化的特点,其通勤客流需求普遍存在时空分布不均衡现象。为克服周期时刻表与固定编组运营模式带来的高峰期运能紧张,平峰期运能浪费的问题,本文提出一种基于灵活编组的市域快轨时刻表优化方法。首先,详细描述了灵活编组模式下的列车运行场景。然后,以各车站的列车到发时刻与包含线路各区段列车编组类型的灵活编组方案为决策变量,以极小化乘客平均等待时间与车辆走行公里数为优化目标,构建基于灵活编组的市域快轨时刻表优化模型,并设计一种三阶段模型求解算法。最后,以某条市域快轨线路的实际数据为例进行案例分析,计算结果表明,相较于常规周期时刻表与固定编组运营模式,基于灵活编组的市域快轨列车时刻表能够减少14.80%的乘客平均等待时间以及41.09%的车辆走行公里数,是一种应对市域快轨非均衡客流需求的有效运营策略,从而验证了本文所提模型与算法的有效性。

基于灵活编组模式的城市轨道交通列车通过能力分析

为提高城市轨道交通运能与运量的耦合度,解决非高峰时段列车满载率低的问题,提出了列车灵活编组模式。结合城市轨道交通线路客流在时间上的不均衡性,对灵活编组模式进行了需求分析。通过对信号系统和车辆网络传输作业的分析,研究了列车解体和编组作业流程,得出列车解体和编组作业时间分别为84.2 s及103.2 s。结合全日客流时段的形态分布,提出城市轨道交通列车灵活编组转换衔接方案,建议早高峰前采用列车以小编组形式出段运行,高峰转非高峰过渡时段采用正线上列车解编的方式。针对高峰转非高峰过渡时段内列车不同运行场景,以“3辆编组A型车+3辆编组A型车”灵活编组列车为例,通过铺画车站作业图的方法进行列车通过能力分析,验证了灵活编组模式下正线上列车解编作业可以满足过渡时段的列车通过能力需求。对灵活编组条件下的重联列车中部不贯通的疏散问题,以及极限状态下列车救援问题进行了研究,提出了解决方案。城市轨道交通列车灵活编组模式可提高行车组织与客流时间分布的匹配度。

灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用

为实现城市轨道交通运输能力与运输效率的有机结合,使之在满足运营需求的条件下最大限度地降低运营成本。基于灵活编组技术的特点,详细介绍了灵活编组技术在城市轨道交通全自动运行系统中的应用方案,包括该技术对信号系统的要求、列车连挂/解编区域的选择、列车连挂/解编轨道区段长度的设置、列车连挂与解编场景等。重点介绍了连挂列车位置报告发送方案、连挂列车接口技术、近距离停车技术、车辆网络融合技术等列车灵活编组的关键技术。以北京地铁3号线列车灵活编组技术的应用为例,对其经济性进行了分析,证明该技术的合理性和可行性。

灵活编组的城市轨道交通列车运行模式研究

目的:为解决目前城市轨道交通客流不均衡造成运营成本高的现状,提出了一种能够灵活编组的城市轨道交通列车运行模式。方法:通过对现有城市轨道交通现状的调研分析,分析现有车辆配置和扩大运量的方案和缺点,提出了相应解决方案。灵活编组是解决现状的有效办法,即高峰期采用大编组高频次、平常时段期采用小编组高频次,低客流量线路采用小编组;根据不同时段客流需求,大小编组混跑。灵活编组车辆推荐以2辆或3辆为基本编组,选择2+2重联或3+3重联。灵活编组类型分为场段内进行编组和正线车站进行编组2种。灵活编组的实现方式包括后车以低于3 km/h的速度撞击前车进行连挂和后车停在距前车300 mm处通过车钩伸缩进行连挂2种类型。结果及结论:该研究发现,如果要实现城市轨道交通车辆的灵活编组,还有待解决一些难题。例如:可伸缩车钩的精准伸缩连挂设计,该设计可以满足车辆在300 mm距离停靠后,2个头车车钩各自可自动伸出150 mm以完成连挂;信号系统如何对车辆进行精准控制而不发生意外碰撞等。

城轨列车全自动以太网灵活编组研究

城轨线路运营的差异化较大且存在潮汐现象。固定编组列车的繁忙线路通行能力的不足,导致过度拥挤、空闲线路存在空载率高、发车时间间隔长等问题,造成运营人员冗余、运能浪费。通过研究城轨列车的全自动灵活编组技术和关键运营场景,在线上或车辆段内对不同编组长度的列车进行全自动联挂和拆解作业,快速、灵活调整列车编组长度,从而有效缓解高峰时段运输压力,提高平峰时段运行效率和服务水平,降低运营成本,达到降低列车空载率、节约能耗的目标。

基于灵活编组的城市轨道交通大小交路优化

随着城市轨道交通的迅猛发展,客流在时空上分布的不均衡性越来越明显,一成不变的列车开行方案不再适用于现在的城市轨道交通,部分城市现有的列车开行方案存在乘客等待时间长、运输能力浪费的现象。文章以城轨灵活编组列车的大小交路运输组织模式为研究对象,兼顾乘客出行时间成本和企业运营成本,将大小交路编组数目、起终点、发车频率作为决策变量,综合考虑发车频率要求、客流需求、满载率、编组数目、车底保有量等约束条件,建立灵活编组列车大小交路开行方案优化模型,并以某条线验证模型的可行性,利用Python求解最优列车开行方案。将优化后的列车开行方案与现有的列车开行方案进行对比,证明其优势。