Numerical simulation and analysis of aerodynamic drag on a subsonic train in evacuated tube transportation

The aerodynamic drag on a train running in an evacuated tube varies with tube air pressure, train speed and shape, as well as blockage ratio. This paper uses numerical simulations to study the effects of different factors on the aerodynamic drag of a train running at subsonic speed in an evacuated tube. Firstly, we present the assumption of a steady state, two dimensional, incompressible viscous flow with lubricity wall conditions. Subsequently, based on the Navier-Stokes equation and the k-c turbulent models, we calculate the aerodynamic drag imposed on the column train with a 3-meter diameter running under different pressure and blockage ratio conditions in an evacuated tube transporta- tion （ETT） system. The simulation is performed with FLUENT 6.3 software package. An analyses of the simulation re- sults suggest that the blockage ratio for ETT should be in the range of 0.25-0.7, and the tube internal diameter in the range of 2-4 m, with the feasible vacuum pressure in the range of 1-10 000 Pa for the future subsonic ETT trains.

考虑Pareto最优的列车运行图与维修天窗协调优化

列车运行图与维修天窗之间的冲突始终无法避免,且维修天窗开设时间的长短显著影响列车总运行时间。针对此问题,综合考虑维修天窗对列车运行造成的限速约束、车站到发线数量约束等,建立列车总运行时间最小,以及维修天窗实际开设时长与理想时长总偏差最小的双目标混合整数规划模型;对困难约束设置中间辅助变量将模型线性化以提高求解效率,并设计约束转换算法求解双目标模型的Pareto最优;微观化处理铁路线,将站内资源和站间资源细化为一系列行车资源单元,得到更加符合实际旅客运输需求的运行图。以某地区铁路线夜间开行列车及维修天窗开设计划为研究背景,调用商业软件求解双目标函数模型的Pareto最优,并对双目标模型的最小支配解和最优支配解进行对比分析;针对最优支配解下的列车进入、离开行车资源单元的时间、停站作业时间及维修天窗的开始时间及开设时长,绘制列车运行图。求解结果表明:模型在满足维修天窗最小开设时长的同时,能够兼顾列车运行总时间最小和维修天窗开设时长更充裕。基于最优支配解绘制的列车运行图表明:微观路网下的列车运行时刻表优化结果更符合实际旅客运输生产作业需要。研究结果可为铁路运营管理部门进一步优化列车运行图编制与维修天窗开设提供参考。

虚拟编组下基于跟驰模型的列车群运行控制方法研究

高速铁路移动闭塞方式下运输能力与运输需求之间依然存在缺口,虚拟编组是未来提高运输能力的新方式。本文基于虚拟编组概念,受道路交通跟驰模型启发,引入列车动力学和运动学理论,根据相邻两列车之间的速度和距离关系,提出一种新的追踪列车加速度调整策略,建立相应的列车群虚拟编组加速度控制模型,当实现列车群的虚拟编组时,列车群中所有列车的速度相等,任意相邻列车之间的间距等于期望间距,同时,能够确保列车安全与乘客舒适度。本文以CRH380A动车组为背景验证模型,算例仿真结果表明,本文提出的加速度调整策略能有效实现列车群的虚拟编组;与移动闭塞方式相比,采取虚拟编组方式达到列车协同的时间减少9.7%,列车间距缩小10.1%,效率更高;将列车群视为一个整体时,实现虚拟编组的时间比将整个列车群分为多组时更短。

铁路双向编组站列车-车场指派优化模型与算法

研究铁路双向编组站在作业计划编制中的列车-车场指派优化问题,给定计划时段内的到达列车信息、出发列车信息及其编组要求,以及各系统的接发车能力与解编能力,该问题在于灵活确定到达列车的接入系统与出发列车的发出系统。根据双向编组站技术作业过程,以车辆在站总停留时间最小为目标,考虑到发列车间的车流接续、出发列车编组要求和车站作业能力限制等实际约束,将原问题先构建为混合整数非线性规划模型,再进一步转换为混合整数线性规划模型。此外,设计遗传算法快速寻找近似最优解,该算法对到达列车的接入系统进行二进制编码,基于此设计1个启发式解码规则获得原问题的可行解。最后,以切实算例验证所提出方法相较于现场经验规则的优越性,并分析系统解编能力与接发车条件对方法性能及求解结果的影响。

基于位串的调车线受限站顺编组调车问题优化方法

编组调车是铁路车站的主要日常工作之一,研究其优化方法对于提高车站编组调车作业效率和运输生产质量具有重要作用。研究调车线数量及能力受限下将一列车列按站顺编组为一列车列的编组调车问题,拓展基于位串的调车原理,使用两个0⁃1矩阵准确表示站顺编组调车作业计划;分别设计全线和留线位串法,在前者所有调车线循环连挂,在后者除列车编成线外剩余调车线循环连挂。为两类位串法设计统一的两阶段计算方法,按字典序最小化连挂钩数、调动车数、占用调车线数和溜放钩数。第一阶段给定连挂钩数与可用调车线集合,构建以调动车数最小为目标的0⁃1线性规划模型确定有效矩阵,通过逐步增加连挂钩数和缩减调车线集合迭代求解模型,直到达到预设条件;第二阶段定制3个规则进一步减少第一阶段获得有效矩阵的调动车数和溜放钩数。收集既有编组调车方法设计的多个算例,验证本文所提方法相比于既有方法的优越性。

基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法

针对Kalman滤波在高速列车融合测速过程中因观测粗差和动力学模型误差而引起的融合精度下降问题,提出一种基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法。首先,在Kalman滤波的基础上构建异常检测函数和误差判别统计量,用于检测和区分传感器异常观测导致的观测粗差和动力学模型误差;然后,针对观测粗差和动力学模型误差,分别采用三段式函数和指数函数构造抗差因子和自适应因子,通过2种因子合理调节观测信息和模型信息在状态估计中的权重,从而降低观测粗差和动力学模型误差对融合结果的影响;最后,通过2种运行场景以及算法对比,仿真验证抗差自适应滤波算法性能。仿真结果表明,与基于Kalman滤波的融合测速算法相比,所提出算法无论在观测粗差场景还是在动力学模型误差场景,均具有更高的精度和稳定性。

新质生产力视角下航空运输研究生高质量培养路径探究

航空运输研究生培养高质量发展是加快形成低空经济等新质生产力的重要基础。面对新一轮产业革命和科技革命向航空运输产业的渗透,航空运输研究生培养面临着专业博士学位结构不完善、跨学科交叉融合培养不充分、产教融合科教融汇不深入等诸多现实的困境,无法响应国家战略发展的现实需求。为此,高校需要构建跨学科人才培养体系,打破学科专业壁垒,升级多学科交叉培养;优化教学体系,紧密对接行业技术前沿,建设教学案例库;建立综合校企实践教研平台,依托产业有力支撑,优化多主体协同机制,提升航空运输高层次人才的培养能力,为加快促进新质生产力提供强劲动能。

基于演化博弈的民航危险品运输培训监管

为促进民航危险品运输培训精准监管,提升民航监管效能,实现合规培训与监管的最佳局面,进一步保障航空运输安全。首先从行为交互和微观经济学的角度,运用演化博弈方法,构建危险品运输培训机构和民航局双方演化博弈模型,定量分析博弈双方行为策略选择的情境条件及形成原因;然后运用MATLAB软件对重要参数的敏感性进行数值仿真分析,探讨受训者能力不足造成不安全事件概率、查处成功率、处罚力度和监管成本4个重要参数对系统演化路径及结果的影响效应;最后从管理层面对民航危险品运输培训监管提出有针对性的建议及措施。结果表明:受训者能力不足造成不安全事件概率、查处成功率和处罚力度3个参数对博弈双方行为选择具有正效应,而监管成本对博弈双方行为选择具有负效应。

基于多目标进化的超限超重货物运输专列路径优化方法

针对超限超重货物运输专列路径优化问题,引入限界改造和桥梁加固要素,以铁路运能损失、运输时间和运输费用的最小化为优化目标,构建铁路超限超重货物运输专列路径优化模型;考虑专列同时运送多件超限超重货物的特点,设计货物综合投影算法,并以Pareto支配关系框架下的NSGA-Ⅱ多目标进化算法为基础,结合基于移动不可行解的自适应惩罚函数的约束处理技术及超限超重货物运输专列开行特征,提出一种基于多目标进化的铁路超限超重货物运输专列路径优化算法。实例分析结果表明:该方法能高效合理地处理路径优化任务中的多个目标;与常用的3种约束多目标算法相比,设计的优化算法能使计算耗时降低0.24%~29.94%、超体积指标值提高4.25%~13.11%,并得到一组收敛性和多样性更好的相对最优方案。该方法克服了传统专列路径优化中单纯依靠经验或从备选方案中择优的弊端,可为铁路超限超重货物运输专列路径决策提供技术支持。

教育供给侧改革下的交通类院校技能人才培养模式研究

在新一轮科技革命和产业变革的时代,我国经济也正迎来新常态,产业结构正不断升级转型。教育作为推动社会发展的引擎之一,面临着更为复杂和严峻的任务。特别是在教育供给侧改革的推动下,高等教育的发展必须与时俱进,紧密贴合国家战略需求,为培养创新型、应用型人才提供更为精准的支持。交通运输是国家基础设施建设和经济发展的支撑力量,交通类院校应深化教育供给侧改革理念,积极探讨交通类院校技能人才培养模式的创新方向,为我国交通运输行业的可持续发展贡献力量。

油气储运工程研究生国际化人才培养模式研究

随着新工科建设新时代的到来,工科专业的教育有了新的内涵。油气储运工程是石油与天然气行业不可或缺的一部分,行业内对该专业的人才培养有着更高的要求与期待。研究生作为高校培养出的高端、创新型人才,对研究生的培养更是建设创新型国家的重要基石。从国际化的师资组建、教学方式以及考核方式分析指出现阶段油气储运工程研究生国际化人才培养的不足,并从以上三个方面对油气储运工程未来的人才培养模式的改进方法进行阐述,对于国外的人才培养模式取其精华,并就现阶段高校的教学方式提出具体的建议。

基于旅游体验的观光列车设计研究

为了解决我国现有观光列车存在的问题,指导观光列车的设计实践。综合我国近年来在“交旅融合”方向的研究成果,调研分析国内外现有观光列车,发现我国观光列车设计还存在主题不鲜明、内容不丰富、地域特色不强的问题。基于旅游体验相关理论,对3个问题提出了解决方法。设计了“茶马古道”号观光列车作为实践验证。该方法可为多元化、地域化观光列车的设计提供参考。

高职院校石化专业产教融合实训基地建设探索

文章采用文献研究法和实地调研法,对油气储运技术产教融合实训基地的建设与运行进行了系统研究,旨在探索油气储运技术产教融合实训基地的建设和运行模式,为培养高素质的油气储运人才提供有效的实训平台和教学资源,为油气储运产业的健康发展提供人才支撑和智力支持。

基于“岗位·技能”能力矩阵的城市轨道专业人才培养模式研究与实践——浙江交通职业技术学院为例

针对城市轨道交通运营管理专业人才培养与城市轨道交通服务员岗位需求脱节,多元化生源专业人才分层分类培养实施不充分的问题,创新理念创立“四能共生六岗共育”专业人才培养模式,构建城市轨道交通服务员“岗位·技能”能力矩阵,开发专业课程体系和实践教学体系,对行业教育专业教学资源整合提供有效思路,同时实现专业人才精准培养,对提升专业人才培养与岗位需求的匹配度有重要指导意义。

基于IWOA的高速列车运行曲线节能优化研究

为降低高速列车运行能耗,使列车经过变坡点和变曲率点的附加阻力计算更精确、更贴近实际,提出了一种改进的鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm,IWOA),对高速列车的运行曲线进行节能优化。首先,建立高速列车多质点附加阻力模型;其次,考虑满载率对列车运行能耗的影响,以准时、准点、限速为约束条件,构建新的能耗模型;然后,用IWOA对中间线路牵引-惰性工况转换点的最优位置进行搜索,IWOA引入混沌映射策略、自适应收敛因子和哈里斯鹰围攻机制,能有效提高算法的收敛速度和寻优精度,全局搜索能力显著增强,从而实现高速列车进一步节能运行的目的。最后,以合肥站—蚌埠站线路参数与CRH3型高速列车参数为实例,基于MATLAB平台进行仿真。仿真结果表明:采用PSO算法、GA算法和IWOA对高速列车运行曲线进行节能优化,优化后的曲线使列车运行能耗分别降低了7.81%,10.16%和15.95%。因此,IWOA对列车节能优化效果更加明显。

面向车次取消的票额分配与停站方案组合优化研究

当列车因严重干扰而取消时,大量旅客将在车站滞留,同时铁路公司收益也会受到一定影响,合理的票额分配是解决此类问题的有效方法。在差异化设置换乘旅客优先权基础上,构建了以铁路公司收益最大化和偏离原时刻表最小化为目标的票额分配和停站方案组合优化模型,并通过增加不等式组约束条件将其线性化;利用求解器GUROBI对上述模型进行求解并分析算例。研究结果表明:当列车因干扰而取消时,与不采用任何措施相比,灵活停站策略能有效地减少滞留旅客数量19.7%以上;铁路公司收益增加21.8%以上。

国际航空运输高端商务管理人才培养平台建设研究

民航作为国际化程度最高的行业之一,对于高端国际航空运输商务管理人才的需求日益迫切,该文在分析国际航空运输发展背景和意义的基础上,结合国内外研究现状,明确国际航空运输高端商务管理人才培养平台建设目标、总体思路和建设内容,最后提出该平台实施的保障措施。

高速列车对综合交通枢纽中地下车站结构振动的影响

以济南遥墙综合交通枢纽为工程案例,依托CRTSⅢ型板式无砟轨道建立车辆-轨道-车站结构振动耦合模型,利用时频域分析方法,分析了不同列车通过速度下轨道与车站结构间振动传递特征、不同减振垫层刚度下车站结构顶板振动响应特征和减振效果。结果表明:列车通过速度80 km/h时,钢轨、轨道板、车站结构侧壁、车站结构顶板振动加速度绝对值依次减小,车站结构顶板振动加速度级峰值出现在100 Hz;车站结构侧壁和顶板的分频最大振级、最大Z振级均随列车通过速度增加而增大,并且最大Z振级的增幅大于分频最大振级;不同列车通过速度下车站结构侧壁的分频最大振级和最大Z振级均大于顶板;降低减振垫层刚度可有效减小车站结构顶板最大Z振级;列车以不同速度通过各股道时可通过采用不同减振垫层刚度的轨道结构达到同等减振效果。

面向列车运行图的高速列车能耗计算方法研究

针对列车运行图中高速列车的能耗计量问题,提出了基于牵引电算法和Davis模型相结合的改进高速列车能耗计算方法。首先分析了运行图要素对高速列车能耗的影响机制,其次比选既有列车运行图的高速列车能耗计算方法,考虑牵引能耗和自用能耗,结合列车时刻表构建高速列车停站与区间恒速运行能耗计算模型,最后设计算例进行验证。结果表明:研究所提方法拥有便捷的测算能力,所测算一站直达、停1站、停3站及站站停的高速列车总运行能耗占比分别能达到牵引电算法的52.14%,55.85%,64.18%,75.87%,且不同运行方案间列车能耗相对关系能够保持高度一致性,对估算运行图中的高速列车运行能耗具有良好的适用性。

基于样本增强的列车卫星定位伪距欺骗检测方法

基于卫星导航的列车自主定位是列车控制系统等铁路关键装备的重要技术方向。然而,列车卫星定位面临诸多挑战,除信号可视性问题和多径效应之外,来自系统外部的蓄意欺骗等干扰攻击,会对定位功能及性能产生直接威胁。为此,本文以基于全球导航卫星系统(GNSS)的列车定位面临的伪距欺骗这一典型干扰模式为对象,研究并提出一种基于样本增强的伪距欺骗主动检测方法。该方法运用Wasserstein生成式对抗网络(WGAN)解决受欺骗干扰样本数据不均衡问题,利用扩充的数据集训练检测模型,并引入自注意力(SA)机制优化来自不同接收机输入特征之间的相对位置关系,采用生成式对抗学习思想形成一套完整的列车卫星定位伪距欺骗干扰检测方案。由列车卫星定位欺骗干扰注入测试结果可知,提出的方法能够充分运用生成式对抗网络思想解决受欺骗样本的典型受限问题,融合自注意力机制所得检测性能显著优于载噪比检测和代表性机器学习算法等常规检测方案;对建模样本未覆盖特征具备良好的适应能力,具有更优的检测精度和鲁棒性,在多个伪距欺骗干扰模式数据集上测试所得F1分数均超过0.99。该方法在欺骗干扰检测性能方面的优势能够为众多卫星导航系统铁路应用提供有力支撑,为有效防范卫星定位在信息安全层面的攻击入侵提供了有利条件。