基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略

构建“网-源-储-车”协同供电架构以实现电气化铁路的实时、可靠、高效能量管控,对推进“双碳”目标的实现具有重要意义。然而,既有规则管控策略主要针对“网-储-车”架构、管控,效果有限;优化管控策略往往关注于经济性等单一指标,可靠性较低。为此,该文首先补充了适用于“网-源-储-车”架构的规则管控策略,并构建了计及经济性与电压不平衡度的多目标管控优化模型;然后,提出一种基于“规则+优化”的电气化铁路站点实时能量管控策略,采用优化管控为主、规则管控为辅的形式,以实时管控时间阈值为导向,有序切换输出指令,在保证站点能量管控的可靠性与实时性的同时,实现整体运行效果的优化提升;最后,基于刘家沟牵引变电所实测数据对所提策略进行验证,结果表明,该文所提策略在实现新能源就地消纳与再生制动能量高效利用的同时,可改善牵引网电压水平与公共电网电能质量。

单列高速列车运行仿真模型与算法

根据高速铁路线路特性,构建线路的3层节点网络模型。第1层描述车站和区间,第2层描述车站中心点、车站与区间的分界点和线路限速变化点及连接这些点的线路,第3层描述线路实际属性变化点及连接这些点的线路。鉴于高速动车组具有动力分散、质量均衡分布的特点,将动车组视为质量均匀且具有动力的绳体,创建高速动车组绳体模型。以动车组通过变坡点和变曲率点为例,分析动车组的受力状态,推导出对应的列车加速度计算公式。提出一种基于预推演的高速列车运行仿真算法。依据建立的线路模型、列车模型和仿真算法,开发了单列高速列车运行仿真系统。通过实例仿真验证了仿真模型与算法的准确性和实用性。

基于改进BP网络算法的隧洞围岩分类

围岩分类对指导地下工程的设计和施工具有非常重要的意义.引入人工神经网络的方法,进行隧洞围岩分类,在传统BP算法的基础上,通过改进学习算法、优化传递函数和网络结构进行神经网络方法优化.采用附加动量法和学习速率自适应调整的策略改进学习算法,使得当误差大于上临界值时,则降低学习率,当误差小于下临界值时,则适当提高学习率,这样可加快网络的训练速度,确保网络的稳定性;通过引入调整学习率参数,使得传递过程更加敏感,加快了传递函数的收敛速度,提高了训练函数的计算精度;通过给定隐含层节点模型的取值范围,对网络结构进行优化,提高了泛化精度.将改进的BP网络模型应用于广东省东深供水改造工程的隧洞围岩分类中,分类结果与根据《水工隧洞设计规范(SL279-2002)》的分类结果完全一致,表明该方法具有良好的工程实用性.

路网发展规划模型

从工程造价与车流运行态势优化的角度 ,讨论路网新线建设和既有线改造项目的优化决策问题。在模型中采用符合铁路车流组织特点的树形径路配流方法进行货流的分配 ,并把客运专线的建设项目在模型的约束条件中予以体现。因此 ,该模型可以自然地适应客运专线和高速铁路建设项目的规划。此外 ,采用了部分变参数技术 ,即把弧的权值看作是建设项目选择变量的函数。这样 ,使得路网成本的降低不仅仅是由于路网结构的改善带来部分车流缩短运行里程的结果 ,而且体现了既有线改造后带来的单位运输成本下降。规划总目标是在满足总预算限制的约束条件下 ,路网建设项目的选择能够确保货流和客流的运输成本、未满足需求所带来的损失和各种建设项目所需要的年度化资金投入最小。

大规模铁路网上点、线运输能力协调利用的模糊整数规划方法

基于模糊整数规划及系统优化的观点研究大型复杂铁路网上线路能力、编组站能力的协调利用问题。为此，建立了该问题的模糊非线性０－１规划模型。本模型是在总费用（包括总有调费用，总无调费用，总换算车公里消耗，始发车流装卸地费用以及能力虚糜费用）最小的目标下，寻求一套最合理的全路网编组站负荷分配及线路负荷分配方案。为了避免能力利用处于无益虚糜状态，又尽量不吃后备系数，模型中采用了模糊能力资源限制条件。

基于BP神经网络的交通影响预测模型

对建设项目进行交通影响分析越来越受到交通工程专家和规划管理部门的重视,如何科学预测项目建成后对周围路网的交通影响一直是交通影响分析理论和实践中的重要问题.根据人工神经网络的基本原理,利用三层BP网络,建立了输入变量是建设项目产生的交通量、路网中各路段的背景饱和度、离开建设项目的距离,输出变量是项目建成后路段饱和度的交通影响预测模型,并以哈尔滨国际会展体育中心为例,详细介绍模型的建立过程.模型预测值与实际值之间的相对误差<5%,拟合度达到0.99.

基于BP人工神经网络的钢轨交流闪光焊焊接接头质量预测

对刘国东等提出的BP(误差反向传播)神经网络归一化模型进行了改进,得到了适合钢轨交流闪光焊落锤质量预测的BP神经网络归一化模型。基于LabV iew开发软件编制了高速采集软件。采集了U71Mn钢轨焊接工艺正交试验的焊接电流、焊接电压和动立柱的位移,并从中提取加速烧化前一阶段的闪光率、能量输入、焊接时间和烧化量等质量特征量作为BP神经网络预测模型的输入量。建立了输入层单元数为5、隐含层单元数为14的BP神经网络焊接接头落锤质量的预测模型;以正交设计工艺试验的27个焊接接头中的17个作为训练样本,对预测模型进行训练。以余下的10个作为检验样本,采用将训练后的预测模型进行预测,预测准确率达到90%。

铁路网多项目多阶段投资规划模型

铁路网投资规划在实践中因其规模庞大和影响因素复杂而难以实现定量优化。现提出的铁路网多项目多阶段投资规划模型,从工程造价和路网配流综合优化的角度出发,探讨了多个五年规划期内有限的建设资金投入对工程建设项目优选的影响。建设项目的投资成本和运输成本的规模经济效应被纳入到模型中。借助通道项目状态0-1变量的设计,模型实现了相邻规划期间项目状态对投资成本影响的反映。此外,模型融合铁路车流树形径路特点,实现了规划年运量的优化配流。模型规划的总目标是在满足各个规划期投入资金预算限制的条件下,路网建设项目的选择,能够确保所有规划期内的货流和客流的运输成本、未满足需求所带来的损失和各种建设项目所需要的年度化资金投入最小。

高速铁路全并联AT牵引网短路故障情况下磁场环境特性分析

将供电臂划分为3个自耦变压器(AT)区段,建立了全并联AT供电系统的仿真模型,从而得到不同故障下的电流分布,再利用得到的电流计算相应故障下的磁感应强度。计算结果表明:故障点两侧的磁感应强度幅值受故障区段、过渡电阻、故障距离和机车位置的影响较大,有明显区别,而磁感应强度的相角几乎不受影响,差别不大;噪声强度对磁场环境的影响较复杂,当噪声强度大于45 dB时,在不同类型故障发生的情况下,故障点两侧的磁感应强度相角均发生了明显的偏转。

新型电气化铁道电能质量综合治理装置

电气化铁路的牵引负荷引起的谐波电流和负序电流会给电力系统带来干扰。针对安装有阻抗匹配平衡变压器的牵引变电所,提出在2个牵引臂安装电能质量综合治理装置的方案解决牵引变电站的谐波、负序和无功补偿问题。该装置由感应滤波变压器和可逆PWM整流器组成,感应滤波变压器滤除3、5、7次主要次谐波并补偿部分无功,可逆的PWM整流装置动态补偿无功并实现有功电流由小的一侧向电流大的一侧补偿,使两牵引臂的负荷电流平衡,达到治理网侧负序电流的目的。分析了该装置实现谐波抑制、无功补偿、负荷平衡的机理。仿真结果证明了该补偿装置抑制谐波、负序以及提高功率因数的有效性。

改进HHT方法在轨道不平顺信号分析中的应用

针对希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)中经验模态分解法(empirical modedecomposition,EMD)的端点效应问题,提出一种镜像延拓和灰色神经网络预测法相结合的改进方法,即先对信号进行灰色神经网络延拓,再利用镜像延拓法对数据进行延拓.分析仿真信号和实际轨道不平顺信号认为,该方法可以有效抑制EMD的端点效应.利用改进HHT方法对轨道轨距和水平不平顺信号进行研究,结果表明,该方法可有效去除轨道轨距和水平不平顺中低频趋势项,提高轨道不平顺信号的精度,有利于轨道质量的评价.

西安城市快速轨道交通线网规划研究

通过对西安市经济发展和交通现状的研究,结合参加西安城市快速轨道交通线网规划的编制体会,论述了西安城市快速轨道交通线网规划方案的研究思路及方法。

基于粗糙集神经网络的铁路滚动轴承故障诊断

神经网络技术在故障诊断应用非常广泛,但仍存在需要改进的缺陷;粗糙集理论具有处理不完整和冗余样本数据的优点;用粗糙集优化的神经网络能有效克服其缺陷、提高故障诊断的可靠性,通过对铁路滚动轴承故障诊断的实际应用与分析验证了优化神经网络的正确性和良好的应用前景.

新型电缆贯通供电系统载流机制

新型电缆贯通供电系统能够取消电分相环节,延长供电距离,并有效治理电气化铁路中的电能质量问题.但电缆牵引网(cable traction network,CTN)包含不同的电压等级,基波电流要首先经过牵引网的各个环节,最终汇聚到列车负载;而列车发射的谐波电流要经过两级渗透,最终返送到公用电网.为研究电缆贯通供电系统的载流机制,针对CTN的特殊拓扑结构,根据双口网络分析方法,建立了车网耦合系统等值电路;分析了CTN中的电流传输规律;利用仿真模型,研究了CTN中的谐波电流分布与中心变电所(main substation,MSS)的谐波电流含量.研究结果表明:当系统内有8个短回路时,单车工况下,基波电流主要在列车所在的单侧供电区间传输;机车电流与MSS电流之比小于4(牵引变压器变比);MSS谐波电流含量较列车处最多降低了43.5%.

对重庆环城铁路规划方案的思考

对重庆环城铁路规划方案的可行性和不足之处进行评价,综合考虑铁路交通网络布局的优化、铁路线与其他运输方式的配合、铁路线的经济效益及环保等因素,并对重庆环城铁路的走向提出建议,以期更有利于重庆未来的发展。

太阳风暴对高速铁路轨道继电器的影响研究

轨道继电器作为高速铁路轨道电路的重要组成部分,连接于轨道电路的受电端末尾,继电器轨道线圈两端的电压或者继电器的前接点压力直接执行着动接点的吸起和落下两个状态。太阳风暴引发的地磁感应电流GIC(Geomagnetically Induced Current)侵入高速铁路钢轨,并通过轨道电路流通至轨道继电器。本文介绍了太阳风暴侵害轨道继电器的机理,等效了轨道电路的四端网络模型,并计算出模型内无地磁感应电流时各个节点的电气参数,推算出钢轨中存在的地磁感应电流和轨道继电器两端电压变化的关系式。借助Ansoft软件对轨道继电器的端电压、损耗情况、前接点压力进行仿真。结果表明:在调整状态下,1.5A以上的不对称地磁感应电流足以使轨道继电器由吸起状态误动为落下状态,对轨道电路造成干扰,继而影响整个高速铁路的安全运行。

铁路技术站咽喉区道岔组占用安排的模型和算法

本文作者对我国铁路技术站咽喉区道岔组占用的优化问题进行了研究 ,给出了求解该问题的动态网络模型和计算步骤。通过实例验证 ,该模型和算法具有计算速度快、准确性高的优点 ,对加速实现铁路技术站自动化作业具有一定的实际意义。

关于铁路OTN网性能测试关键点的研究

针对铁路光传送网(OTN)的特点,介绍了OTN网络系统模型及系统参考点,分析了专网应用相对于公网的差异性,参考相关通信行业标准,提出铁路OTN工程验收及维护测试的关键问题的处理,对铁路OTN网络相关标准的制定具有参考作用。

地铁列车振动环境响应的无线传感器网络快速评定

地铁列车振动环境微弱响应的无线传感器网络测试需要mg量级的加速度测试精度,常规板载MEMS加速度传感器通常难以满足。采用低噪声运算放大器OPA4344与模拟/数字转换器QF4A512,将MEMS加速度传感器SD1221L-002量程限定在±0.2 g,同时采用进行信号转换与调理,达到了0.043 mg的加速度测试分辨率,满足了地铁列车环境微振测试要求。基于英特尔Imote2无线传感器网络硬件平台与嵌入式软件平台ISHMP Services Toolsuite,实现了地铁列车振动环境加速度测试专用无线传感器网络系统。基于Tiny OS开源操作系统,采用组件式结构程序语言nes C编写了嵌入式应用组件Vibration Level Calculation,实现了环境振级的嵌入式计算。应用该系统,对一地铁紧邻地下空间内地铁列车环境振动响应进行了实测。通过传感节点采集环境加速度信号,在传感节点Imote2主板内嵌入式计算振级,通过无线传输数据,在终端直接显示出测试环境振级分布。通过回溯存储于传感节点内三分之一倍频程中心频率上的振级数据,获得了各测点1/3倍频程。该系统实现了地铁列车振动环境响应的快速评定。

铁路货物周转量预测方法研究

应用灰数列预测与神经网络预测的组合模型对铁路货物周转量进行预测。选取不同的灰数列，得到灰预测值作为神经网络的输入；利用MATLAB拟合周转量实际值，并入神经网络的输入。建立2个组合模型，拟合值的加入提高了预测精度。