2万t重载列车车辆数量对纵向冲动的影响研究

文章根据纵向动力学理论,建立2万t重载列车纵向动力学仿真模型,研究车辆数量对列车纵向冲动的影响,给出长、短编组混编建议。同时,基于同步减少前后部车辆数量、仅减少前部车辆数量与仅减少后部车辆数量等3种情况(后2种情况可视为长、短编组混编),计算列车空气制动延时、缓解延时和循环制动工况下的最大车钩力。结果表明:对于“1+1+可控列尾”编组形式的2万t重载列车,同步减少前后部车辆数量可有效降低列车缓解过程中的缓解延时和最大车钩力;当仅减少前部列车车辆数量时,最大缓解延时变化较小,无法有效降低纵向冲动;而减少后部列车车辆数量可有效降低最大缓解延时,对减小纵向冲动具有十分显著的效果,对重载列车编组优化有一定指导意义。因此,对于长、短编组混编情况,将短编组编至长编组后可有效降低列车运行的纵向冲动。

低真空管道列车关键气动问题研究进展

低真空管道列车系统结合应用了管道运输和磁浮推进技术,是一种颇具潜力的未来地面高速交通方式。列车在极狭长的管道空间内长距离往返,通常诱发以管内壅塞现象为主导的大尺度跨声速流动和多车干扰,导致气动阻力急剧增加和气动热环境恶化,从而面临突出的空气动力学问题。本文从管道全场和列车近场两个视角出发,对管道列车流动特征进行了总结,并对近年来国内外该领域气动力/热/噪声研究的进展进行了梳理。在此基础上,围绕管道列车全线多车运行热点问题,对运行速度、管道阻塞比、发车间隔、运行模式的选取进行了讨论。最后,展望了低真空管道列车气动研究领域未来发展方向,指出高效研究方法、多车运行流动干扰、多车运行气动热、长大管道气动噪声、减阻/降热/降噪技术等是今后需要重点研究的领域。

神朔铁路万吨重载列车涌动有限集预测控制研究

神朔铁路是我国重要的重载货运线路,重载列车运行环境恶劣,操纵困难,列车涌动严重影响运行平稳性和行车安全。针对神朔铁路行车过程中的涌动问题,文章分析了重载列车涌动发生时的信号特征,搭建了基于弹性阻尼车钩的列车多质点动力学模型,通过仿真分析了重载列车无涌动和有涌动时的运行状态,针对重载列车的涌动问题提出了一种有限集预测控制方法,仿真验证了该预测控制能够减小列车涌动时的速度波动和最大车钩力。

重载列车制动停车时列车管减压量影响分析

针对重载列车停车后出现的车辆制动机异常缓解现象,文章基于故障时机车制动机数据及车辆制动机工作原理进行原因分析,详细介绍了单机不补风/补风模式模拟试验,以及车辆制动机副风缸泄漏模拟试验情况,指出了列车管减压量对车辆制动机的影响,并根据试验结果提出重载列车停车时控制列车管减压量小于120 kPa的操作建议。

动力制动操纵对中部机车脱钩影响分析

针对2万吨重载列车中部机车车钩脱钩问题进行了数值仿真计算,重点分析了动力制动条件发生改变对脱钩产生的影响。仿真计算结果表明,脱钩在关键线路节点位置发生的概率较高,通过改变动力制动大小可以在一定程度上降低钩头间垂向位移错动量,降低脱钩的发生风险;改变动力制动操纵时机,尽可能避开关键线路节点位置处实施动力制动,可有效降低中部机车脱钩风险。

重载列车平稳运行的空电联合制动匹配控制

重载列车在连续长大下坡道运行时需进行循环制动,导致司机驾驶困难,对列车安全平稳运行造成了极大的影响。为此,文章考虑空气制动力发挥动态过程,以列车运行环境和车辆机械特性为约束,建立重载列车多目标优化操纵模型,并采用二次规划算法进行求解。针对空气制动模型难以线性近似化,利用模式化速度曲线的主体特征一致性,将空气制动力作为一类列车已知控制力引入优化模型,实现空电制动控制在时间与空间上的解耦,并设计迭代算法解决了空气制动力与优化速度曲线的适配问题。最后将重载列车长大下坡道操纵准则量化为具体约束参数加入到模型中进行仿真,并与重载列车实际运行数据进行对比,结果表明,该算法能够有效减小车钩力,实现列车安全平稳运行。

集装箱班列编组计划优化模型研究

在总结分析普通货物列车编组计划编制的研究成果和经验的基础上,根据集装箱班列开行特点,建立集装箱班列编组计划的整数0—1线性规划模型,为铁路集装箱运输组织提供一定的理论借鉴。

无线重联系统通信状态对重载列车影响及操纵研究

当无线重联系统发生通信延时和通信中断时,列车制动和缓解性能会受到严重影响,威胁行车安全。针对神朔铁路新开行的2台神12交流机车牵引132辆C64的万t重载组合列车,文章采用基于空气流动理论和多刚体动力学的仿真方法,系统分析了在通信延时和通信中断的情况下列车的制动缓解特性、制动性能和车钩力水平,并研究了通信中断时的操纵办法。结果表明,随着通信延时的增加,列车管排风时间、再充风时间、车钩力、制动距离增加,列车制动和缓解的同步性下降。从从控机车对列车制动/缓解同步性的提升程度,以及循环制动时列车运行安全性的角度出发,通信延时应小于6 s。当通信中断时,列车管排风和再充风时间增加,制动波和缓解波仅由主控机车向后传播,制动和缓解同步性下降,加之从控机车未施加电制动力,导致通信中断的列车在缓解时的拉钩力显著增加,其最大拉钩力增加了93.9%。通信中断的列车采取先减压50 kPa,再追加减压至目标值的制动方法,产生的最大压钩力相较于一次性减压至目标值的操纵方法显著降低;当目标减压量为60~100 kPa时,追加减压的操纵方法相较于一次性减压的操纵方法优势更为明显,并且产生的最大压钩力小于900 kN。

考虑制动性能差异的重载列车模式化操纵方法

重载列车在长大下坡道循环制动时,空气制动的性能差异较大、列车纵向冲动较大,偶发断钩事故,给机车乘务员操作造成极大困难。以LKJ2000机车运行监控装置记录的朔黄铁路数据和相关线路条件为基础,建立重载列车牵引计算模型,对不同制动性能的列车提出相应的优化操作方案。采用理论分析与现场运用需求相结合的研究方法,分析重载列车长大下坡线路操作规程,并基于重载列车空气制动线路的试验数据模型,以50 kPa减压量下的空气制动性能为基准,计算不同制动速度下的空气制动等效效率;以具体案例为对象,分析不同操作方案对列车运行速度曲线变化的影响规律,并在此基础上,以列车安全运行、避免停缓为目标,根据制动时的速度变化判断空气制动效率,对列车操作控制策略进行优化。经过大量仿真计算和数据分析,提出“北大牛—原平南”区间不同空气制动操作方案的判断条件,并制定相应的优化操作示意图,为重载列车安全高效地运行提供理论支撑。

重载铁路闭塞分区长度设计分析研究

重载铁路自动闭塞分区长度设置是线路设计的重要环节,直接影响着列车运行安全和运输效率。为了研究重载铁路闭塞分区长度与列车限速、列车编组、线路坡度之间匹配关系,基于列车牵引计算理论,建立重载铁路闭塞分区长度计算方法,计算获得不同列车限速、列车编组及线路坡度下闭塞分区设计长度。结果表明:列车限速越高、线路坡度越陡,自动闭塞分区的设计长度越长;采用组合列车方式可缩短闭塞分区设计长度;本文研究成果有效提升了闭塞分区设计精度,为既有线重载长编组列车开行及重载铁路新线设计提供理论支撑和技术参考。

建立货物列车装载运行安全监测系统设想

在货物列车运行中 ,对装载货物进行重量、偏载、超限、装载状态进行实时监测 ,始终是解决货物列车装载运行安全的主要方向 ,通过对货物装载状态实时监测系统的研究与探讨 ,提出了系统实施方案与改进建议。

基于强化学习的重载组合列车长大下坡操纵优化研究

针对2万t重载组合列车在长大下坡区段列车纵向冲动大,以及连续循环空气制动操纵困难的问题,文章基于数据驱动算法,设计了一种适用于长编组重载组合列车的长大下坡区段操纵优化方法。该方法考虑了不同列车间、同一列车不同制动系统状态间空气制动特性的差异,利用神经网络对列车在不同操作状态下的空气制动性能变化规律进行学习,得到空气制动力预测模型;而后基于强化学习设计重载组合列车操纵优化算法,以速度跟随性为目标建立奖励函数,考虑列车牵引/电制动特性、列车管制动及缓解时间、限速、运行平稳性等约束条件,应用强化学习方法开展重载组合列车长大下坡操纵策略优化。基于实车数据验证空气制动仿真模型与操纵优化算法的可行性与合理性。结果表明,文章建立的空气制动力预测模型对列车运行中空气制动系统性能具有良好的预测作用,优化操纵控制策略相较于司机驾驶能够有效地减小列车运行中的纵向冲动与最大车钩力,保障列车运行安全。

基于改进滑模极值搜索算法的货运列车黏着控制研究

针对传统的滑模极值搜索控制算法(SMESC)在货运列车最佳黏着工作点追踪过程中存在稳态振荡、收敛速度慢的问题,提出了参数时变的改进滑模极值搜索控制算法。为削弱稳态振荡和加快SMESC收敛速度,分析了SMESC中增益参数与稳态振幅间的数学关系,以及辅助函数斜率与收敛性的联系,并对其进行优化:设计了时变辅助函数斜率以改善SMESC的收敛速度,设计了以观测误差为基准的动态增益参数以削减稳态振荡,并进行了收敛性分析。针对行车阻力无法直接测量的问题,引入了基于粒子群算法(PSO)的阻力参数估计,最后设计了基于SMESC的黏着控制律,通过与传统滑模极值搜索进行对比,证实了所提方法的有效性和实用性。

铁路货车超偏载称量装置的研究

介绍了智能化铁路货车动、静态超偏载称量装置 ,给出了系统的称量原理和方法以及系统的软硬件设计 ;该装置为无基坑、轮计量的动态检测装置 ,结构简单 ,便于安装 ,成本低廉 。

货车装载状态监测系统的研究

分析铁路列车提速后 ,货车装载运行过程所面临的安全形势和铁路现行货检检查手段存在的问题 ,提出货车装载状态监测系统 (检测门 )的设计目标、研究内容和主要功能 ,以及在试 (使 )用过程中应如何修改完善相关规章等问题。

铁路货车轮对参数自动检测系统

介绍一种自动测量铁路货车轮对参数并实现计算机自动化管理的新系统。该系统采用龙门架通过式结构,以工业控制计算机为核心,结合精密传感器、摄像机以及电动和气动控制技术,实现轮对的轮廓尺寸、轮对踏面擦伤和剥离等多个参数的动态在线测量;同时建立轮对计算机管理数据库,提高了工作效率和检测精度,为轮对检测的自动化提供了一种新方法。

集装箱列车通过隧道气动阻力影响因素分析

采用三维粘性、可压缩、非定常流的N-S方程,分别考虑列车速度、阻塞比和隧道长度对双层集装箱列车所受气动阻力的影响,用有限体积法对双层集装箱列车通过隧道时所受的气动阻力进行数值分析.分析结果表明:当列车进入隧道时,所受气动阻力急剧上升,其后,该气动阻力有些波动,但仍保持较高的气动阻力状态,为明线运行时的2～3倍;在同一运行环境下,列车头车所受的气动阻力大于列车中车和尾车所受的气动阻力,而列车中车和尾车所受的气动阻力相差不大;各集装箱车所受的气动阻力分别与列车运行速度的平方、阻塞比成正比;隧道长度对各集装箱车所受气动阻力的影响呈现出非单调性特征.

20000 t重载列车LTE无线同步控制系统脱网故障原因分析及改进措施

该文对朔黄铁路20 000 t重载列车LTE无线同步控制系统的脱网原因进行分析,并有针对性地提出技术改进及应急处置措施,大大减少LTE同步控制系统脱网故障对运输生产的干扰。

铁路锂电池冷藏集装箱关键技术研究

依据新型铁路冷藏集装箱发展方向研究结果和锂电池冷藏集装箱技术要求,结合我国铁路冷链运输现状提出我国锂电池冷藏集装箱关键技术研究内容,以45 ft铁路锂电池冷藏集装箱为例进行仿真计算分析,从隔热保温提升、制冷系统、锂电池供电技术及安全应用技术研究、信息化技术研究进行阐述,铁路锂电池冷藏箱综合传热系数k值约为0.23 W/(m~2·K),采用新型纯电动变频制冷机组,节能效果明显,采用R404A制冷剂,符合现代环保理念,采用磷酸铁锂电池,性能安全稳定,能量密度适中,通过远程监控系统实现对集装箱运行状态的实时监控,满足铁路锂电池冷藏集装箱技术要求及运用需求。