基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型研究

目前我国重载铁路普遍采用固定闭塞,列车追踪间隔较长且基本达到当前闭塞制式下的极限,而移动闭塞可以大幅度缩短列车追踪间隔,提高线路运输能力。因此根据我国重载列车运行特点,结合道路车辆跟驰理论,从工况选择的角度,分析建立基于移动闭塞的重载列车追踪间隔模型,并借助AnyLogic软件进行仿真研究。结果表明模型合理可行;出站和到站的列车运行最小追踪间隔时间大于区间内的列车运行最小追踪间隔时间;在考虑列车工况选择时,若前后列车均采取常用制动则最小追踪间隔时间更短。本次研究为缩短列车追踪间隔时间,提高重载铁路运输能力提供理论思考,也可为基于移动闭塞系统的重载列车自动驾驶做出理论探索。

基于混沌优化算法的列车动力学模型参数辨识

针对列车动力学参数未知问题,设计基于混沌优化算法的非线性列车模型参数辨识方法。将高速列车参数估计问题转化为优化问题,给出混沌优化参数估计框架,采用变尺度优化方法,在搜索进程中不断缩小优化变量的搜索空间及二次搜索调节系数,提高搜索精度。计算机仿真验证算法的有效性和可行性,基本混沌优化算法的参数辨识相对误差较遗传算法提高26.8%,基于变尺度混沌优化算法的参数辨识相对误差较基本算法提高了48.7%。

基于列车运行多模型的能耗仿真计算

针对目前城市轨道交通系统能耗剧增导致能耗计算量大、计算不够精准的问题,通过考虑电机动态效率,精确计算实际列车侧能耗,并构建基于列车运行单质点和多质点模型的能耗仿真计算模型。首先分析列车牵引传动系统的能量流动过程,建立各部件效率与列车运行状态的关系。然后,结合各部件效率转换,依据两表法推导基于电功率的实际列车能耗计算公式,综合分析影响能耗的因素,进一步提出考虑单质点和多质点列车模型的能耗仿真计算方法。最后,以国内某市域线路的四站三区间为例,验证本文所提能耗模型的准确性。研究结果表明:无论是单质点还是多质点列车运行模型下的运行能耗,与实际运行能耗相比,均能实现5%以内的偏差;在单质点模型的基础上,多质点模型的运行能耗进一步减小了1.66%的偏差。本文所提模型可以为列车节能优化提供理论支撑,助力我国绿色经济发展。

基于列车-桥梁耦合振动模型的高温超导磁浮车辆悬挂参数优化

为提高高温超导磁浮车辆在高速运行下的品质,建立了高温超导磁浮列车-桥梁耦合振动模型,分析了桥梁刚度和车辆悬挂参数匹配对车辆系统动力学性能的影响。并通过叠加轨道不平顺谱实现桥梁预拱,分析车辆系统的动力学响应。结果表明:高温超导磁浮车辆在高速运行下,其平稳性对减振器阻尼和桥梁挠跨比的取值较敏感;桥梁挠跨比取1/7752、桥梁挠度取4.1 mm、桥梁预拱量取4 mm时能抵消车辆高速运行过程中桥梁下挠带来的线路不平顺,使车辆动力学性能达到最优。

隧道火灾模型试验中列车对烟气控制的影响

分别对太行山铁路隧道缩尺模型内有无列车两种工况进行火灾试验,讨论列车阻塞对隧道火灾临界风速的影响,比较有无列车两种工况下临界Froude数,并分析烟气回流长度的影响因素。结果表明:铁路隧道内有列车时控制火灾烟气回流的临界风速明显降低;阻塞比为0.2时的临界风速比无列车时的临界风速减小23%,说明临界风速差异比接近且稍大于隧道阻塞比;计算临界风速时使用的临界Froude数与火灾热释放率相关,不是一个常数。无量纲回流长度与Froude数近似呈线性关系,在相同Froude数下无列车时回流长度明显更长。

列车动力学模型的研究

研究了列车动力学计算模型的建立方法 ,给出了列车系统状态矩阵的构成及其计算方法 ,采用Simulink仿真工具 ,建立了多车编组的垂向和横向列车模型 .分别对列车的垂向和横向列车动力学进行了实例计算 ,说明了在高速动车组中采用列车计算模型分析车间悬挂的作用的必要性和有效性 .

基于Seed-PCG法的列车-轨道-地基土三维随机振动GPU并行计算方法

为了解决列车-轨道-地基土三维有限元模型随机多样本计算效率低的问题,本文提出了一种基于Seed-PCG法的高效并行计算方法。基于有限元法和虚拟激励法建立轨道不平顺激励下的三维列车-轨道-地基土耦合随机振动分析模型;针对车致地基土随机振动分析产生的多右端项线性方程组求解问题,采用Seed-PCG方法进行求解。通过PCG方法求解种子系统得到的Krylov子空间进行投影,以改进其余线性方程组的初始解和对应的初始残量,有效提高了PCG法的收敛速度,最后,在MATLABCUDA混合平台上开发了并行计算程序。数值算例表明:相同计算平台下的该方法相比多点同步算法获得了104.2倍的加速;相比PCG法逐个求解方案减少了18%的迭代次数,获得了1.21倍的加速。

基于对象Petri网的列车运行模型及仿真

用带有对象的Petri网对列车群运行进行建模,具有规模小、灵活、直观、模块性好、可操作性良好、属性描述方便、有利于不确定性问题的处理等优点;仿真实验验证了面向对象和Petri网的结合既可以克服面向对象方法缺少模型分析、验证手段的缺点,又可以克服Petri网在系统描述上的不足。文章描述了仿真系统的总体结构、主要数据结构和仿真策略。由于设计中采用了Petri网模型、路网数据、运行图相分离的原则,使系统具有良好的普适性和扩充性。

城市轨道交通运营安全模拟沙盘列车模型控制系统的设计

采用可编程逻辑控制器或工控机实现列车模型控制系统功能的方案,存在成本高和通用性差等缺点,因此,针对城市轨道交通运营安全模拟沙盘,提出了利用PIC(可编程逻辑控制器)单片机开发分布式列车模型控制系统的设计方案。首先介绍了列车模型控制系统的基本原理和构架,然后详述了电脑接口板、调制解调板、区间编码板、信号灯和道岔解码板等关键硬件的设计。最后,在测试环境和沙盘中进行了控制系统功能验证。结果表明,所开发的列车模型控制系统具备列车定位与控制、信号灯与道岔控制、应急救援控制等功能,满足了城市轨道交通运营安全模拟沙盘列车模型控制系统的需求。

隧-桥-隧段静、动列车风洞模型的气动性能对比

为研究静、动列车风洞模型在隧-桥-隧运行场景迅速切换条件下的气动性能差异,参照中南大学风洞实验室缩尺比为1:16.8的动列车模型试验系统,基于LES湍流模型和“马赛克”网格技术建立相应的静、动列车三维CFD数值模型吗,分析列车分别位于隧道入口、出口和桥中3个典型位置时动列车模型车体表面压力特性与等效偏航角条件下相应的静模型结果之间的差异,并从流场角度揭示其差异机制。研究结果表明:基于LES湍流模型,动模型模拟的测点压力系数与相应的试验结果基本吻合,二者的差异基本保持在10%以内;相对于动模型,采用静模型得到的气动力结果在隧道洞口段偏低(压力偏差高达318.5%),而在桥梁中间段偏高(压力偏差高达1587.8%);静模型方案得到的压力结果偏差过大的主要原因是无法准确获得对车体气动压力起主导作用的主涡旋结构。

磁悬浮实验列车模型的解耦控制系统

本文主要讨论磁悬浮实验列车模型的解耦控制问题.在分析列车动力学模型的基础上,利用信号变换技巧,实现了系统的解耦,对解耦系统根据性能要求配置了闭环系统的极点,通过状态反馈给出了反馈阵F,应用Pearson动态补偿器理论设计了补偿器,研究了磁悬浮控制系统的具体实现问题.

带有对象的Petri网及其在列车运行模型建立中的应用

带有对象的Petri网是一种将面向对象的方法和谓词 /变迁网相结合的高级Petri网。网中的托肯能携带各种信息 ,用这种网所表述的系统具有规模小、灵活、直观、模块性好、可操作性良好、属性描述方便、有利于不确定问题的处理等优点。针对列车群运行控制的核心问题 (列车群行为建模 ) ,用精确标识的PNO建立了一个具有普适性的模型 (TOPNO) ,该模型是一个典型的离散事件动态系统。通过在对象中定义多种模糊属性和相应的模糊属性的调整方法 ,该模型就成为研究模糊离散事件动态的平台 ,使得面向对象的程序设计技术、Petri网的理论和应用、模糊集理论以及DEDS的理论及分析方法有机的结合起来。在网络的变迁规则中直接引用这些属性 ,使系统的决策机制更有效 ,简化了系统状态的演化 ,并使DEDS的理论在处理不确定性问题时得到延伸 ,从而为建立具有自动行车指挥的智能交通系统奠定了良好的基础 ,也为铁路系统的可靠性分析、可利用性分析、效率分析等问题的处理提供了新的途径。

列车动力学模型的研究

研究了列车动力学计算模型的建立方法 ,给出了列车系统状态矩阵的构成及其计算方法 ,采用SIMULINK仿真工具 ,建立了多车编组的垂向和横向列车模型。分别对列车的垂向和横向列车动力学进行了实例计算 ,说明了在高速动车组中采用列车计算模型分析各车辆间悬挂作用的必要性和有效性。

基于客流需求的城际列车时刻表模型改进研究

列车时刻表的编制是铁路旅客运输组织的关键问题,如何优化时刻表,最大限度缩短旅客的旅行时间,具有重要的理论和现实意义.然而,既有基于客流需求的时刻表优化模型大多数假设列车顺序固定或不允许列车间任意越行,离实际尚有一定差距.针对这一问题,本文以最小化旅客在站等待时间和在车旅行时间的线性加权为优化目标,综合考虑列车停站、区间运行、安全间隔、列车容纳能力等约束,在定序无越行和定序有限越行模型的基础上,构建了更一般的非定序任意越行混合整数二次规划模型,并利用ILOG CPLEX分别进行求解.最后,以某城际高铁为例进行案例研究.结果表明,本文所提的非定序任意越行模型求解质量最好,且能有效减少旅客全程旅行时间,具有可行性.

基于PLC的磁悬浮列车模型控制系统实现

提出并设计了一套磁悬浮列车运行系统演示模型,该模型能演示磁悬浮列车工作原理,包括高温超导悬浮、直线电机驱动和自动驾驶,并基于PLC控制器设计该列车控制系统的硬件和软件,实现列车在类∞型轨道上自动/手动行驶和精确停车。试验显示,该控制系统运行良好,能够达到设计要求。

声学风洞中的高速列车模型气动噪声试验研究

研究借助气动-声学风洞试验平台,首先针对某高速列车的1:8缩尺比例的三车编组模型建立了气动噪声试验方法和突显不同的噪声源的模型处理方法,并结合流场外自由场传声器和传声器阵列的测量结果,分析了模型上的主要噪声源特性及对整个模型的贡献量大小。研究表明:转向架和受电弓噪声是模型的最主要噪声源,其次是车连接部位间隙,再次是鼻尖和排障器,最后是尾车,同时,并给出了这些噪声源的特性,这对于认识高速列车气动噪声和改善设计有重要的参考价值。研究也说明所提出的试验研究方法是一种研究高速列车气动噪声较为有效地方法。

长编组高速列车的列车风动模型实验研究

列车风是高速列车运行时诱导产生的气流流动,是列车空气动力学重要的研究内容和保证列车运行安全的重要方面.本文利用缩尺比例为1:8的八编组高速列车模型进行了列车风的动模型实验,测试了明线运行状态下列车周围的流动参数,突破了短编组列车风动模型测试所带来的局限性.列车风系综平均曲线和标准差曲线说明:列车头部会引起稳定的列车风,在车身和车尾处的列车风具有非常明显的非定常特征.列车风所反映的车身周围的气流扰动在第二节车厢开始显现,列车风速振荡上升,在第七节车厢达到局部最大值.转向架舱和车厢间风挡间隙的气流干扰并没有在列车风曲线上表现出来.利用本征正交分解法分析列车风尾迹区的实验结果,发现列车风的扰动能量集中于近尾迹区,次之是车身发展区.以各次实验结果中列车风的峰值位置距离车尾远近为条件,对列车风实验结果进行条件平均分析,表明列车尾涡生成时与列车风探针间的相对位置关系会影响列车风尾迹区的峰值形态.

基于STeC的高速列车运行模型与算法

为了使高速列车正点运行到达目的车站,提出了基于STeC(时空一致性)语言的高速列车运行模型与算法。该模型具有位置触发自动调整高速列车运行的特点,实现动态确定高速列车制动点并保证列车正点到达目的车站,从而满足了高速列车运行实时系统对时间和空间的一致性要求。通过Matlab/Simulink的仿真测试,证明了该模型的正确性和有效性。

基于仿真数据的列车运动模型辨识

提出一种基于地铁列车的运行仿真数据来辨识列车传递函数的新思路。通过对列车运动模型的分析建立列车运行仿真中涉及到的多质点受力模型,用于计算不同车型混编的地铁列车的受力情况。以该受力模型为基础对列车的运行情况进行仿真实现,基于仿真软件生成的牵引力和速度随时间变化的数据,通过最小二乘法辨识出列车的传递函数。实验结果表明,辨识出的列车运动模型是有效的。

钢厂铁水运输集中区列车控制模型的研究

针对某钢铁厂铁水运输集中区列车的运行问题 ,提出了一种用于调度控制列车运行的计算机模型结构——区段预约动态链 .在此基础上研究了列车的实时调度控制 ,针对路径选择问题 ,建立了基于整数 0 - 1规划法的数学模型 .