重载列车群组运行控制系统研究

传统列控系统在追踪间隔及运能方面达到瓶颈,列车群组运行控制系统打破传统闭塞制式,基于无线通信和动态协同控制实现列车区间紧追踪及站内高效接发车。分析群组运行控制需求并设计系统架构,从通信、定位、完整性、动态协同追踪及群组运行计划管理等关键技术进行研究,为铁路进一步运能提升、运输安全、多制式兼容及构建安全、高效、先进、经济的列控系统奠定基础。

CBTC系统列车运行间隔控制仿真研究

在城市轨道交通中,列车运行间隔过大会降低线路行车效率,过小又将影响列车运行安全;因此,合理调整列车运行追踪间隔,在保证列车安全运行的同时提高线路行车效率,是目前CBTC系统列车运行间隔控制的关键。本文介绍了影响列车运行间隔的因素以及列车运行间隔的计算方法,并对列车运行追踪距离建立仿真;通过静态仿真对发车间隔、停站时间等影响列车运行间隔的参数取值,并验证取值是否合理;通过研究列车运行情况,根据实时位置关系调整列车运行间隔并进行动态仿真。

列车运行控制系统（CARAT）间隔控制的组成和传输方式

介绍了移动闭塞的原理以及下一代列车运行控制系统（ＣＡＲＡＴ）间隔控制的组成和传输方式。

列车运行建模与速度控制方法综述

随着社会的快速发展,如何保障列车行车安全,准点到达,舒适运行及节约能源成为列车运行发展趋势。因此,完备的列车自动控制系统成为现代铁路的研究目标。有效的列车运行过程模型描述和合适的运行速度控制方法是列车自动控制系统的核心。通过介绍列车自动控制系统的主要组成部分概述了列车自动控制系统的基本原理。归纳分析了近些年来列车运行过程模型描述手段和方法,并阐述了列车运行速度控制方法的发展历程,最后对我国列车的自动控制前景作了展望。

基于动态间隔时间的列车追踪策略研究

基于追踪控制的实时性需求,提出列车追踪动态间隔时间指标,并对列车追踪运行时该指标的变化情况进行分析。根据分析结果提出一种在满足列车间实时通信的情况下,对追踪运行的2列车进行整体考虑的列车追踪方案。该方案先通过改变追踪策略,达到在追踪列车减速进限速区的过程中,间隔距离减小的同时后车速度也逐渐减小,减缓追踪间隔时间实时的变化情况,从而增大最小追踪动态间隔时间,降低列车追踪运行的安全风险;在保证安全运行的前提下,通过适当减小图定追踪间隔时间,提高效率。针对该运行方案,进一步设计模糊决策预测控制的分层控制器进行仿真,仿真结果与理论分析一致,达到预期目的。

基于列车间直接通信的列车编队追踪间隔控制策略研究

为实现近来提出的列车编队运行方式,本文将现有列控系统结构进行调整,并对编队内部两列车追踪间隔控制策略进行研究。基于列控系统的基本结构,通过对其系统结构的改进,得出列车间直接通信与现有间接通信之间的冗余规则。同时针对编队内部列车间追踪间隔的控制,本文采用模糊控制方法,通过在车载计算机添加模糊控制模块,并在已设计好的模块中加入一个扰动进行仿真实验,得出自动调整策略能使列车在编队方式下高效运行,达到追踪运行稳态。

列车模拟运行控制系统的开发

本文在现有牵引制动能量互馈式试验台的基础上,提出一种基于列车模型的实时控制算法。通过模拟列车在预定线路、预定载荷下的运行工况,实现了对列车运动过程动态特性的模拟,为电力牵引及电气制动系统的开发提供了一个动态模拟环境。

列车自主运行系统中列车间隔防护功能的实现

列车间隔防护是保障列车安全运行的重要功能之一。传统的列车控制系统CBTC(communicationbased train control)是通过地面固定式联锁进路集中管理进路内的线路资源,并通过车、地列车控制设备间的协同控制方式实现列车间隔防护。这种基于进路集中管理线路资源的传统列车间隔防护方式虽能确保列车间的安全间隔,但不能最大限度地提高线路资源的利用率,影响列车的追踪间隔,限制了线路的运能运量。对此,文章基于列车自主运行控制系统(train autonomous circumambulate system,TACS),提出一种列车间隔防护的解决方案。其对线路资源进行分散管理,通过增加车-车直接通信并优化车、地列控设备间的协同控制方式来实现列车间隔防护功能。仿真测试结果表明,该方案在保证列车运行安全的前提下,可使列车追踪折返间隔及列车出库入库能力能提升至少15%,大幅提高了线路的运营效率和运营组织的灵活性。

列车追踪运行仿真系统的研究与实现

列车追踪运行仿真系统将不同闭塞制式下的追踪列车间隔算法应用到CBTC仿真系统中,并在该系统平台上,分别模拟了不同闭塞制式(固定闭塞、准移动闭塞、移动闭塞)下列车追踪运行．对最小追踪列车间隔时间进行了验算,得出了3种闭塞制式下最小追踪列车间隔时间的计算结果．仿真结果表明固定闭塞的最小追踪列车间隔时间最大,准移动闭塞次之,移动闭塞最小．

电磁型磁悬浮列车侧向力特性和弯道段运行分析

以应用于八达岭旅游示范线的CMS-3型磁悬浮列车及其中试试验线为研究对象,对单转向架磁悬浮列车的侧向动态特性和侧向的静态导向力大小进行了测试;对磁悬浮列车在3种平面缓和曲线上运行时的垂向悬浮气隙变化进行了仿真分析;对不同的悬浮控制方案进行了比较分析,并对本系统的下一步发展提出初步建议。

多维并行遗传算法在列车追踪运行节能优化中的应用

为了研究先行列车与追踪列车在移动闭塞信号系统控制下进行追踪运行时的综合节能优化控制问题,构建了以能耗与运行时间误差为目标的列车节能控制模型。该模型以列车的操纵手柄级位与列车的工况转换点(即操纵手柄级位改变时,列车的位置)为控制变量。在此基础上,提出了静态与动态速度约束条件(即线路的静态速度约束与先行列车的运行状态对其后的追踪列车所产生的动态速度约束),结合外部惩罚函数,利用多维并行遗传算法对该问题进行了求解。求解时,根据GA的进化代数动态的调整交叉与变异概率,提高粗粒度搜索与细粒度搜索的效率。同时,采用了坡道三分法和实数编码法来缩短染色体长度,提高收敛速度。最后,在移动闭塞信号系统列车运行仿真平台上验证了该优化控制算法的正确性与有效性。

移动闭塞与准移动闭塞列车追踪间隔对比分析

针对不同的闭塞分区长度和司机反应距离,分析不同列车运行速度下移动闭塞相对于准移动闭塞的列车追踪间隔差异。结果表明列车运行时速在120 km以下时采用移动闭塞能显著缩短列车追踪间隔,但需同时考虑司机反应距离对列车追踪间隔的影响。

移动自动闭塞条件下列车区间运行延误影响分析

移动自动闭塞系统（ＭＡＳ）是一个处于研究中的智能化先进列车控制系统，它将充分利用当今的计算机技术、通信技术等高新技术，以提高铁路的运营水平．本文将通过对移动自动闭塞和自动闭塞区段前后行列车运行状态的系统进行分析，着重研究移动自动闭塞条件下发生列车区间运行延误时的系统性能，并通过计算机仿真进行了定量研究．

面向能耗优化的高速铁路列车追踪间隔压缩方法

为了在提升铁路运输能力的前提下实现最大限度的节能,以压缩列车追踪间隔时间和降低运行能耗为研究目的,阐述高速铁路列车追踪间隔与运行能耗计算方法,分析区间速度控制方法对列车运行能耗的影响,并基于区间速度控制方法提出在降速至速度控制值的制动起始点前提前惰行降速的能耗优化方法,分析采用该方法对列车追踪间隔时间的影响。以CRH380BL型动车组在京沪高速铁路昆山南至上海虹桥段运行为例进行仿真实验,综合采用2种方法,列车追踪间隔时间压缩80 s,列车运行能耗降低18%,验证了所提方法的有效性。研究可为亟需提高运能的线路提供面向能耗优化的新思路,对提升经济社会效益、促进绿色交通发展具有重要意义。

时速600km高速磁浮运行控制系统关键技术研究

时速600km级高速磁浮交通可以填补航空与高铁客运之间的速度断挡.对于完善我国立体高速客运交通网具有重大的技术和经济意义。本文重点研究了时速600km级高速磁浮列车运行控制系统关键技术,分别从高速磁浮交通的列车定位、速度防护和间隔控制3个维度,分析了运行控制系统核心技术的技术难点和需要考虑的关键因素。

基于虚拟编组的列车控制系统研究

研究目的:铁路闭塞技术从固定闭塞、准移动闭塞发展到移动闭塞,列车追踪间隔越来越小,提高了铁路运输效率,但是既有的闭塞技术均基于假设前方列车静止的理念而进行行车控制。即使采用行车效率最高的移动闭塞技术,后车与前车的追踪间隔也至少包含一个紧急制动距离和保护距离,而现有高铁列车运行速度早已突破300 km/h,高速运行时的紧急制动距离很长,导致后车与前车的追踪距离很长。要想进一步缩短列车追踪距离,提高运输效率,就要突破既有闭塞技术的假设前方列车静止的固有理念,研究和设计未来列控系统的控车原理和关键技术。本文在研究既有闭塞技术的基础上,提出基于虚拟编组的列车控制系统的关键技术和控车策略。研究结论:(1)基于虚拟编组的列车控制系统中,前车和后车建立车车通信,后车根据前车的实时速度、位置等状态信息计算动态安全追踪距离,大大缩短前后车追踪距离,提高运输效率;(2)基于虚拟编组的列车控制系统需要具备车车通信、列车完整性检查、列车精确定位、动态安全追踪距离计算、自动追踪运行等关键技术,以实现安全且高效的列车追踪运行;(3)提出前后车的追踪策略,基于前后车的实时状态,后车自动加速、减速或匀速运行,实时调整前后车的追踪状态,实现虚拟编组;(4)本研究成果可为未来列车控制系统的控车原理和关键技术研究提供参考。

点式ATP模式下列车追踪间隔计算的探讨

在城市轨道交通中应用的CBTC信号系统基本都配置了点式ATP的降级控制模式,国内及海外部分工程甚至直接采用点式ATP作为信号系统的主用模式。对于城市轨道交通工程和信号系统而言,列车追踪间隔是最重要的性能指标之一。本文根据某海外城轨工程线路采用的点式ATP模式的特点,基于城市轨道交通列车运行仿真系统,对点式ATP模式的列车追踪间隔进行仿真计算。

移动闭塞条件下车站同方向发车间隔时间的分析与计算

根据我国铁路列控技术的发展战略,移动闭塞系统将会取代目前的固定闭塞系统和准移动闭塞系统,但其运用于铁路运输的相关理论目前尚不完善,如何合理确定车站同方向发车间隔时间是其中的基础问题之一。对此,文章通过分析建立了车站同方向发车间隔时间模型,并提出了一种基于等比数列的车站同方向发车间隔时间计算方法。该模型和算法可为移动闭塞条件下列车运行的科学控制与车站的高效行车组织提供参考,仿真实验结果验证了移闭塞条件下车站同方向发车间隔时间计算方法的有效性。

一种货运列车节能优化方法研究

研究了一种货运列车节能优化方法。首先以列车运行时间为约束,建立列车节能运行优化模型。设计了一种基于极大值原理的动态规划算法,在满足运行时间约束下,实现列车最优节能运行操纵策略优化。本算法仅仅对速度进行离散化处理,相比其他方法需对位置和速度进行双重离散,避免因网格划分引起的速度轨迹波动,同时提高了计算效率。此外,该算法将考虑电分相对操纵的限制,便于工程应用。最后,利用HXD1型电力机车牵引的货运列车与朔黄铁路西柏坡至肃宁段验证了文中所述的优化方法的有效性。

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性,提高铁路线路运载效能,针对移动闭塞系统,研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题;以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标,研究了列车的追踪运行过程;采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型,设计了离线最优运行控制策略曲线;提出了列车弹性追踪间隔模型,分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化;基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制,采集列车实际运行数据,实时监测相邻列车间的实际追踪间隔,评估其是否符合安全性与效率约束条件,并分析了评估结果;依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况,实时优化列车追踪间隔;应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明:与真实区间运行数据相比,采用离线最优运行控制策略曲线后,运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比,采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能,将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s,线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s,与真实运行数据相比,追踪列车的运行能耗降低了7.194%。