路网编组站间重载列车去向优化分布模型

主要从整个路网车流接续优化及压缩车辆集结滞留时间的角度，确定编组站之间优先开行的重载直达、直通去向。在每个直达去向分别只有一种牵引定数的约定条件下，首次构造出了重载与非重载去向的合理分布模型。其数学形式为多目标非线性０－１规划问题。模型中引进了３类变量：重载去向方案变量、非重载直达去向方案变量和车流接续方案变量，从而使重载与非重载的直达去向优化协同起来。

侧风下大跨拱桥变形对高速列车行车平稳性的影响机理

为探求侧风下的拱桥变形对列车平稳性的作用机理,通过风-车-桥耦合系统得到跨中横、竖向位移,分析不同风速、车速下的列车行车平稳性,量化桥梁变形对风-车-桥系统中列车横、竖向加速度的贡献;结合车体加速度响应的敏感波长及桥梁变形的时频特性,分析桥梁变形对行车平稳性影响机理.结果表明:桥梁竖向位移差异较横向位移差异较小,且主要位移由车致桥梁变形产生,最大幅值达到了-9.2mm;在列车及风荷载作用下,桥梁横向及竖向位移较为显著,但其对列车平稳性的影响主要体现在交界墩位置处,约为其余位置响应的4倍;除交界墩区域,桥上列车的行车平稳性主要由风致列车振动及轨道不平顺决定;车体横向及竖向加速度功率谱密度分布与轨道不平顺的波长密切相关,其对应的敏感波长区间均小于120m;车体横向及竖向加速度主要受车辆荷载作用引起的桥梁变形影响,而风荷载引起的桥梁变形主要分布于主跨范围内,波长大于120m,因而未对列车车体加速度产生显著影响.

设备列车自移与起重机构的结构设计与优化

为了有效地提高煤矿的生产效率,减少工人的劳动强度,免去设备列车拉移过程的轨道安装和拆卸工序,确保井下辅助运输安全,实施综采工作面的自动化、高效开采,设备列车安全高效运行,文章使用自顶向下、逐步求精的程序设计方法,结合现有的大型设备提升机构,采用新的结构整体布置形式,设计了一种设备与轨道在大坡度巷道中的大步距交替自动前移,且能自主调偏的设备列车自移机构,以及一种能够随综采工作面的前移而前进的设备列车起重机构;并且对设备列车的平板车架与起重机构的支撑立柱进行拓扑优化设计,优化后平板车架与支撑立柱的质量分别降低了11.17%和12.84%,达到了机构轻量化设计要求。

全自动运行列车制动电阻液压风机自动控制方法研究

全自动运行列车制动电阻液压风机是一种利用液压技术驱动的设备,在列车运行过程中,其性能受到多个因素影响,容易导致输出气流或气压不稳定问题,因此研究全自动运行列车制动电阻液压风机的自动控制技术具有重要意义。在列车与轨道间作用力的基础上,构建列车制动模型,获取制动力矩,将相对扭转角作为基础,计算自旋蠕滑力矩,根据瞬时蠕滑速度,计算出列车车轮与轨道间的粘着力矩;构建列车驱动模型,建立制动力矩主动分配目标函数,利用Park变换和Clarke变换,获取电阻液压风机电磁转矩,通过转子磁链与控制频率实现电阻液压风机的自动控制。实验结果表明:该控制方法在列车制动控制过程中,其风机效率及恒速占比均值分别为5.26 s和99.77%,控制电阻后的风机电压与理想电压基本一致,能够高效恒定的实现制动电阻液压风机控制,提高列车的安全性。

智能轨道列车动态无线供电系统无源控制研究

互感变化会引起智能轨道列车动态无线供电系统输出功率波动,影响系统的稳定性和可靠性,而传统的线性控制策略动态性能差,不能很好地适应动态无线供电系统。为此,本文基于无源控制理论(PBC)提出了一种适用于智能轨道列车动态无线供电系统的恒功率控制策略。首先,介绍了智能轨道列车DWPT系统结构,建立了系统等效电路模型,分析了传输特性与启动特性,得到了实现系统恒功率输出所需条件。然后,在此基础上,推导出了DC–DC变换器的EL方程,验证了变换器的无源性;基于无源控制理论,通过能量塑造与虚拟阻尼注入设计了无源控制器,并通过控制流入副边DC–DC变换器电流期望值实现系统输出功率恒定。同时,设计了预充回路保护电气设备,利用车载储能设备反向对DC–DC变换器中的储能元件进行预充电,以防止启动瞬间冲击电流过大。在MATLAB/Simulink中搭建相应的仿真模型进行仿真,并搭建300 kW智能轨道列车动态无线供电系统实验平台进行实验。仿真和实验结果表明:相对于传统控制策略,本文提出的PBC策略可使得DWPT系统输出功率不受互感波动的影响,平均功率维持在298.2 kW,且预充回路能抑制启动瞬间的冲击电流,证实了本文所提控制策略的有效性与正确性,具有响应速度快和鲁棒性强等优势。

基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式速度协同滑模控制

针对高速列车运行中因受外界未知扰动而导致的各车厢速度不同步问题,提出一种基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式滑模控制算法。首先,考虑高速列车运行的受力情况,建立高速列车多质点模型;其次,设计领航者车厢滑模控制器和跟随者车厢分布式滑模控制器,构建扩展滑模扰动观测器估计外界未知干扰,并反馈给分布式滑模控制器,以消除外界未知干扰对高速列车各车厢速度同步造成的影响,同时利用Lyapunov理论证明了算法的稳定性。最后,通过Matlab仿真验证了该算法能实时精确观测外界未知扰动并反馈补偿,跟随者车厢能快速跟踪领航者车厢的速度,速度跟踪精确度高达99.9%。

群组列车牵引供电系统过分相合闸过电压特性分析

群组列车运行过程中会频繁经过分相区,产生的合闸过电压将对牵引供电系统以及列车高压设备箱造成严重的绝缘损害。为定性分析群组列车的合闸过电压特性,首先,根据电路等效简化原则,建立群组列车牵引供电系统的等效简化动态电路,通过提出合理的假设条件求解出合闸瞬间列车端电压的表达式,从定性关系上揭示了合闸过电压的形成原因;其次,基于群组列车牵引供电系统暂态模型,分析了不同列车数量、分布位置以及运行功率对群组列车合闸过电压的作用机制;最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了理论分析结果的正确性。结果表明:群组列车数量越多、运行位置越集中、牵引功率越大,就会使得合闸过电压峰值越小。该结果可有效指导群组列车过分相合闸过电压的抑制,降低群组列车经过分相区时产生的合闸过电压。

短定子磁浮列车基于悬浮间隙实现测速和定位的算法仿真及应用

短定子磁浮列车测速和定位技术实现方式与传统轮轨不同,目前有多种技术实现方式,但都需要在磁浮列车上设置测速和定位设备或系统,且与悬浮控制系统相互独立,但悬浮控制系统对速度信号和位置信号又有一定的依赖性。因此,设计了一种基于悬浮间隙实现测速和定位的算法,并通过仿真达到算法设计预期目的,最后通过编程将算法嵌入磁浮列车的悬浮控制系统硬件平台,实现测速和定位的算法应用,测速和定位信号完全集成于悬浮控制系统中,摆脱悬浮控制系统对外置测速定位系统的依赖,提升磁浮列车在轨道交通市场的竞争力。

城市轨道交通列车延误传播规律分析

随着城市轨道交通网络的不断扩展,列车延误已成为影响系统运营效率的关键问题。本文从列车延误的产生原因、延误传播规律及其对后续列车的影响等方面进行分析。研究发现,列车延误的主要原因包括前行列车的延误、共享设备的瓶颈、区间设备故障及乘客上下车时间过长等。此外,延误具有明显的空间传播特性,可能在区间、车站等位置发生,且延误会通过不同的传播方式传递给后续列车。延误传播方式可分为正点到达、衰减传播、等值传播和增强传播。为有效控制列车延误,本文提出了优化运行图、适度增加冗余时间、提升调度灵活性等措施,以提高系统的可靠性和服务水平。通过这些改进,能够减少列车延误的传播效应,提升城市轨道交通的运营效率。

一种基于多目标分解优化算法的城轨列车运行优化方法

本文针对城市轨道交通中由于线网规模巨大而导致能耗过高的问题,提出采用多目标分解优化算法的方法,将城市轨道列车运行过程中的功率和运行时间作为优化目标,将列车的停站时间作为决策变量,对列车的运行过程进行优化的解决方案。在城市轨道交通中起到降低列车功率,缩短列车运行时间作用。概述当前,国家号召“双碳”战略,推行绿色交通,城市轨道交通基于自身安全舒适、运载量大等优点,发展突飞猛进。然而,由于城市轨道交通线网规模庞大,其能耗在交通运输业总能耗中所占比重不断提高。通过全类别电能消耗统计发现,列车牵引能耗在总能耗中占比不容小觑,因此降低牵引能耗、缩短运行时间是节能减排的重点攻关方向。

基于车车通信的列车自主运行系统工程要点设计方案研究

列车自主运行系统(TACS)作为新一代城市轨道交通列控系统,在我国应用仍处于初级阶段,工程实践中存在冗余不足、兼容性差、后备运营模式缺失等问题,难以满足高安全性和高可靠性的运营需求。以深圳地铁20号线信号系统工程为背景,对TACS应用中的无线通信技术方案、后备模式、车辆段列车控制、联络线接口等要点问题进行深入研究,形成可行的工程要点设计方案。研究结果表明:无线通信系统采用LTE-A/B+WLAN方案,可增加无线通信系统的冗余能力;后备模式选用基于列车自主定位的降级运行系统,使系统结构更简单;车辆段非自动化区域纳入列车自动控制(ATC)系统管控范围,运营模式设置为有人驾驶模式,可实现系统加人工双重防护;采用专用接口模块实现联络线接口功能,能够有效解决边界管理问题。研究结果可为TACS的推广应用提供一定技术支撑。

2万t重载组合列车充排风特性对纵向冲动影响分析

纵向冲动是影响大秦线重载组合列车运行安全的关键因素。分别利用全真制动试验台和列车空气制动与纵向力学仿真系统,开展2万t重载组合列车充排风试验和初制调速列车纵向力仿真试验,根据试验结果分析充排风特性对列车纵向力的影响。

考虑地铁列车控制的纵断面设计优化方法

地铁列车控制优化与纵断面设计关系密切,二者对运营费用有重要影响。为在列车控制优化的基础上进一步降低运营费用,在线路纵断面设计阶段构建了协同优化模型,考虑定时列车控制对纵断面进行优化,在满足定时列车控制约束、《地铁设计规范》要求等的前提下,最小化能耗成本和维修成本之和。由于车轮、钢轨维修成本的影响因素众多,建立列车-轨道动力学仿真模型计算维修成本,在此基础上设计综合伪谱法和蛮力搜索的算法求解协同优化方案,并应用于广州地铁线路的3个区间,对方法的优化效果进行验证。研究结果表明,对比在实际纵断面上单独优化定时列车控制的方法,同时优化定时列车控制方案和纵断面方案对节约运营费用的效果更佳,各区间运营费用平均降低21%。该研究方法可为进一步控制运营费用提供新思路和理论依据,推动地铁系统可持续发展。

开往春天的列车

随着一声响亮的鸣笛,列车缓缓地离开了站台,朝着远方驶去。一个小伙子站在远处,目不转睛地看着列车渐行渐远,他的梦想也随着铁轨,延伸到了远方。毕业后,他梦想着进入交通轨道行业,确保每一列火车上的乘客都能安然无恙,每一辆车都能平安出发,安全返回。几年后,小伙子穿上了检修服,肩上多了个工具包,心里也多了一份沉甸甸的责任感。

市域列车碳钢底架结构参数的轻量化声学研究

该文基于有限元-统计能量分析方法(Finite element-Statistical energy analysis,FE-SEA)建立市域列车碳钢底架地板结构隔声特性预测模型,分析地板底架结构的筋板角度、筋板厚度、上板和下板厚度4个参数对其隔声特性的影响,并以质量定律的轻量化原则为判定标准对4个结构参数进行选择,以确定最优方案,最终实现碳钢底架地板结构的轻量化声学优化。结果表明,在所列举的碳钢底架地板结构参数优化方案中,选择筋板角度为40°,筋板厚度为0.9 mm,上板厚度为2.4 mm,下板厚度为3.0 mm的碳钢底架地板方案,其具有最佳的轻量化声学优化效果。该研究可为市域列车车体结构的轻量化减振降噪优化设计提供参考。

地铁信号设备在列车运行安全中的保障策略研究

为解决地铁运行中的安全问题,本文分析了地铁信号设备在列车安全运行中的关键保障策略,深入分析了信号系统在列车运行间隔、速度调节及事故预防中的核心功能。通过对信号设备冗余配置、故障检测与应急响应机制等技术手段的分析,提出了信号设备性能增强的途径。研究表明,采用先进的列车信号控制系统(CBTC)、智能故障诊断与修复技术以及完善的应急反应体系,地铁信号系统能够有效提升列车的安全稳定性。本文旨在为相关工程设计与运营管理提供理论支撑与技术参考,促进城市地铁交通的安全发展。

城市轨道交通列车采用ATO跳停回库的节能减排优化方案研究

本文研究了在城市轨道交通列车回库作业中,实施ATO(自动列车操作)系统及节能措施的效果。通过对比手动驾驶与ATO自动驾驶的能耗差异,分析了空调、照明开关及自动驾驶对能耗的影响。研究表明,ATO系统显著降低了能耗,优化了牵引电力使用,并通过合理管理空调和照明进一步节省能源。该研究为轨道交通的节能减排和自动化发展提供了理论支持。

400 km/h高速列车过隧道时列车风特性研究

为探明400 km/h高速列车在隧道内运行时的列车风特性,采用三维、非定常、可压缩和可实现的k-ε湍流模型进行数值模拟计算,分析隧道内列车风时域演变特征和空间分布特征,并按照列车各部分到达和驶离测点的时间对车体周围流场进行分区,采用5个特征参数衡量各区域内列车风速度的变化,探讨列车编组长度和隧道长度对列车风的影响。研究结果表明:隧道内列车风时域变化特征受列车运行位置和隧道内压力波传播的显著影响;列车风正峰值会随着列车编组长度、列车速度的增大而增加,且峰值到达时刻分别延后和提前,8车编组对应的列车风正峰值相较于3车编组时增加68.75%,400 km/h时的列车风正峰值相较于300 km/h时增加22.65%;同种隧道长度下的列车风速度最大正峰值出现在隧道中点位置处,且此处的波动更为剧烈复杂,主要是压缩波和膨胀波叠加得更加频繁。长隧道内压力波系叠加对列车风速度峰值的影响减弱,当隧道长度达到3 km时,列车风正峰值相较于1 km长度时下降30.70%。

列车活塞风对寒区铁路隧道温度场的影响

研究目的:列车通过隧道会产生活塞风,活塞风会将寒区隧道洞外冷空气带入洞内,导致洞内温度场分布发生变化,若对这种影响认识不到位,会导致洞内抗防冻措施不合理造成冻害发生,影响隧道运营安全。鉴于此,采用理论分析和数值模拟等方法,分析列车活塞风对隧道洞内温度场的影响机制,研究列车活塞风对寒区特长铁路隧道洞内温度场的影响规律,为寒区隧道抗防冻设计提供技术支撑。研究结论:(1)冬季列车通过隧道后,活塞风会引起洞内温度场在短时间内显著变化,列车活塞风对洞内温度场持续影响时间较短,列车通过后,洞内温度场会逐渐恢复,特别是当列车频次较小时,基本可恢复到自然通风条件下状态;(2)行车频次导致洞内纵向负温长度增大或减小率均在1%左右;随着围岩温度的增大,隧道洞内纵向负温长度显著降低,且围岩温度越高,活塞风作用方向对洞内温度场影响越小;(3)考虑活塞风对寒区隧道防寒抗冻影响时,应重点考虑其对两侧水沟抗防冻的影响;由于局部衬砌会出现交替冻融现象,隧道结构设计时,应对衬砌耐久性做一定的考虑;(4)本研究成果可供寒区特长铁路隧道建设参考,特别是单向自然风条件下铁路隧道抗防冻设计。

面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行仿真研究

城市轨道交通是解决城市交通拥堵问题最强有效的绿色交通方式,其高峰期客流激增且客流时空分布不均,而面向虚拟连挂的城轨列车动态灵活编组和群组追踪运行能有效满足复杂多变的城轨运营需求。本文剖析面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行过程,给出虚拟连挂列车群组最小安全追踪距离计算公式;以单列标准车长的线路路段为一个元胞单元,设计速度及位移更新规则,构建基于元胞自动机的城轨列车群组追踪运行仿真模型;以某市地铁2号线为背景,多角度仿真刻画面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行性能。仿真结果表明:面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行模型能有效缩短列车最小安全追踪间隔时间,城轨线路通过能力较移动闭塞制式提高78.4%;头车延迟引起的后续列车晚点总数量及总晚点时间更小,呈现出更佳的抗干扰性与恢复性能,且宜采用小编组列车实现虚拟连挂;动态混合编组的城轨列车群组追踪运行性能最佳,单一小编组的次之,大编组列车群宜在小编组列车群前面运行;城轨列车群组旅行速度总体上与平均站间距呈正相关;当列车发车间隔大于延迟时间时,平均站间距对列车群组的延迟影响不敏感,相反,则影响较为显著。研究结论能够为面向虚拟连挂的城轨列车群组追踪运行决策提供技术支撑。