重载铁路装车端编组站重载列车组合优化

重载铁路装车端编组站重载列车组合在于确定出发重载列车的发车时刻、编组内容及其列车来源,以使得所有出发列车遵守满轴、不违编和追踪间隔的规定。考虑到达列车残存、出发列车停运和出发时刻调整等实际情况,以车辆在编组站总停留时间和车辆在前方站总额外中转时间最小为目标,构建多目标混合整数线性规划模型。设计增广ε-约束法求解模型,寻找若干区分度明显的代表性非支配解。以大秦线湖东站为背景构造算例,对所提出的方法进行测试。计算结果表明,与现场常采用的"先到先组、正点出发"经验方法相比,本文所提出方法可明显缩短车辆在编组站的停留时间和在前方站的额外中转时间。

重载组合列车自组织自动运行控制:模型,算法及验证

重载列车的自动运行控制对于提高铁路运输的安全性和效率具有重要意义。基于此,提出了一种重载列车自组织自动追踪控制方案。首先,建立了重载组合列车的信息物理模型,其中物理层模拟列车的纵向动态特性,而信息层利用图论表示列车的通信拓扑结构。其次,设计了一种自动运行控制规则,以实现速度一致性并保持相邻列车之间的安全距离。最后,仿真结果表明所提方案具有较好的跟踪效果和较高的列车运行效率。

重载组合列车空电联合制动施加时机匹配策略研究

重载列车在长大下坡道运行时需采用空气制动和机车电制动配合使用的空电联合制动模式,以保证列车有足够大的制动力,从而避免加速过快。因重载列车质量大,且该制动方式有可能造成车钩力叠加,导致产生更大的纵向冲动,严重时会威胁列车运行安全。加之重载组合列车为分布动力模式,从控机车作为空气制动信号传播源和动力制动源之一,导致其相较单编列车受力更为复杂。文章基于空气流动理论和多刚体动力学原理,建立了万t和2万t重载组合列车仿真模型,分析了空电联合制动施加时机匹配策略对纵向冲动的影响,并提出了可减小纵向冲动的施加策略。结果表明,通过调整空气制动和电制动的配合施加时机,可避免空气制动以及电制动产生的压钩力峰值叠加,或使空气制动产生的拉钩力抵消电制动产生的部分压钩力,有效降低列车的车钩力水平,为重载组合列车优化制动策略提供了理论依据和数据支撑。

重载组合列车纵向力优化的联合制动分析及研究

重载组合列车因其整体重量大,制动时会产生较大的纵向车钩力,而纵向车钩力大小是最能直观反映列车纵向冲动大小的因素。重载组合列车采用分布动力模式,在制动时只能通过机车施加空气制动指令。受列车管压力波速传递作用影响,列车的前后车辆存在制动不同步性,位于列车中部的重联机车纵向力作用更为复杂,严重时会影响重载组合列车的运行安全。通过建立重载组合列车的纵向动力学仿真模型,考虑空气制动时车辆间制动不同步性产生的附加扰动影响,仿真分析不同制动工况下重载组合列车的纵向力变化及变异现象。结合制动模式特性,通过调整空气制动和机车再生制动控制机制,特别是本务机车和重联机车制动力差值变化,提出适时异步匹配空气制动力和机车再生制动力的控制策略。仿真结果表明,适时异步匹配机车再生制动及空气制动可以有效减小组合列车整体纵向车钩力,重联机车的再生制动力异步匹配本务机车时,可以有效缓解长大下坡道及变坡道制动时重联机车的前堵后涌现象,降低列车纵向车钩力,可为重载组合列车优化制动策略提供参考。

基于强化学习的重载组合列车长大下坡操纵优化研究

针对2万t重载组合列车在长大下坡区段列车纵向冲动大,以及连续循环空气制动操纵困难的问题,文章基于数据驱动算法,设计了一种适用于长编组重载组合列车的长大下坡区段操纵优化方法。该方法考虑了不同列车间、同一列车不同制动系统状态间空气制动特性的差异,利用神经网络对列车在不同操作状态下的空气制动性能变化规律进行学习,得到空气制动力预测模型;而后基于强化学习设计重载组合列车操纵优化算法,以速度跟随性为目标建立奖励函数,考虑列车牵引/电制动特性、列车管制动及缓解时间、限速、运行平稳性等约束条件,应用强化学习方法开展重载组合列车长大下坡操纵策略优化。基于实车数据验证空气制动仿真模型与操纵优化算法的可行性与合理性。结果表明,文章建立的空气制动力预测模型对列车运行中空气制动系统性能具有良好的预测作用,优化操纵控制策略相较于司机驾驶能够有效地减小列车运行中的纵向冲动与最大车钩力,保障列车运行安全。

重载组合列车纵向动力学及安全性问题研究

简要梳理我国重载组合列车纵向动力学综合试验和数值仿真研究方法;分析列车管减压量、缓解速度、线路坡度、电制力、列车编组方式、Locotrol同步作用时间等因素对列车纵向动力学的影响规律和作用机理;研究中部从控机车及其钩缓装置受压稳定性、电制侧向过岔安全性等安全问题的产生原因、作用机理和影响因素;提出重载组合列车安全技术提升策略,以提高我国重载列车运行安全性。

大秦线重载组合列车可控列尾在线监测系统的升级研究

可控列尾装置是大秦线重载组合2万吨和1.5万吨列车重要的行车安全设备,目前大秦线现配置可控列尾主机291台,为进一步完善升级监测系统,依托现有网络数据分析技术,使用可视化的方式动态展现全部在线运行列车的情况,实现主机工作状态监测和工作异常报警功能,保障可控列尾运用安全。

重载组合列车分布动力机车重联控制系统无线传输同步性研究

为提高重载组合列车各重联机车无线控制的同步性能,基于800MHz无线电空间波无线传输模式,建立重载组合列车分布动力机车重联控制无线传输同步性的马尔可夫决策模型,并采用有限阶段向后递归迭代算法进行求解。利用给出的决策模型和算法构建重载组合列车分布动力机车重联无线同步控制系统,并安装于神华线万吨重载组合列车的机车上进行测试。测试结果表明:机车间重联信息无线传输的平均周期仅为2.5s,小于美国GE公司LOCOTROL系统3s的平均周期,能够满足神华线重载组合列车运行的基本要求;采用800MHz双频点组成双网传输,在无线电波弱场区能克服空间波传输受到干扰的影响,减少延迟时间。

大秦线重载组合列车800MHz无线数据传输系统及关键技术

大秦线重载组合列车800 MHz无线数据传输系统是在每台机车上配置2台无线数据传输设备,采用800 MHz工作频段和无线数据传输技术。系统实现的关键技术有:通过对电波在平原开阔地带、长直隧道和曲线隧道内传播特性的理论计算和实际测试验证,确定800 MHz频段为系统的工作频段;采用时间分集、频率分集、空间分集、前向纠错和重传相结合的混合纠错方式、交织编码处理和减少电波近体阻挡等措施,提高无线数据传输的成功率;采用广播和转发相结合的通信方式,确保系统的实时性和可靠性。试验和试运行结果表明:800 MHz频段无线信道数据传输比特误码率随着接收电平值增大而减小;确定系统最小接收电平值为0dBμV(95%时间、地点概率)。实际应用结果验证了系统能够较好地满足大秦线开行重载组合列车对无线数据传输的要求。

2万t重载组合列车的从控机车运行安全性仿真研究

用自主研制的纵向动力学仿真软件及多体动力学仿真软件SIMPACK，建立大秦线1＋1编组的2万t重载组合列车从控机车纵横向耦合动力学模型，并以实测线路不平顺为输入，验证模型的准确性。应用该模型。分析常用全制动和紧急制动工况下LOCOTROI。延迟时间为2．0和2．5s时从控机车的横向运行安全性。结果表明；在常用全制动和紧急制动工况下，从控机车的轮轨横向力、脱轨系数和轮重减载率等指标随时间的变化规律基本相同，车钩力对机车A节各项安全指标的影响较B节明显；同一工况下，LICOTROL延迟时间越长，从控机车的轮轨横向力和脱轨系数越大；紧急制动工况下从控机车的轮轨横向力、脱轨系数均比常用全制动工况大；为确定合理的车钩自由角，需要综合考虑机车的横向运行安全性和相邻机车车体之间的振动耦合作用。

两万吨重载组合列车牵引和制动时的车钩力分析

利用循环变量法建立了由2台"和谐号"机车牵引的两万吨重载组合列车的3维空间耦合模型,比较了两万吨重载组合列车当机车处于2+0、1+1+0、1+0+1这3种不同编组位置时,在主辅机车同步牵引、辅机滞后牵引、主辅机车同步制动、加装可控列尾装置制动等工况下列车的车钩力。仿真计算结果表明:在以上牵引和制动工况下,机车在1+1+0编组位置时列车整体车钩力最小;在2+0编组位置时列车的车钩力和列车冲动均最大,而1+0+1编组位置下列车性能处于1+1+0和2+0编组位置之间。在安装可控列尾装置后,在制动时列车的车钩力和纵向冲动均较未安装时减小。所以在对两万吨重载组合列车进行编组时,宜采用1+1+0这种编组方式并安装可控列尾装置。

2万吨重载组合列车纵向冲动影响研究

为了研究我国2万吨重载组合列车纵向冲动问题,以装用C80系列运煤专用敞车的组合列车为例,采用Matlab/Simulink模块建立了2万吨重载组合列车动力学模型,考虑列车编组方式、从控机车响应时间、车辆结构、钩缓装置、运行条件等因素,重点分析了1+2+1组合列车紧急制动工况下各因素对纵向冲动的影响。研究表明:列车编组方式对各车位车钩力的大小和分布影响很大,提高从控机车响应时间、装用牵引杆装置或摩擦胶泥缓冲器有利于改善车钩受力,列车以低制动初速度在陡下坡道时进行紧急制动的车钩力最大。

大秦线开行20kt级重载组合列车系统集成与创新

大秦线是我国第一条双线重载电气化运煤专线,西起北同蒲线,东至秦皇岛,全长653 km,设计运量为1×108t/a,于1992年12月通车。为满足国民经济发展的要求,须尽快大幅度提高大秦线的运输能力。铁道部依靠自主创新,首次实现了GSM-R技术与Locotrol技术的结合,800 MHz数据电台与Locotrol技术的结合,单套Locotrol系统与SS4机车的结合,以及2台和谐型大功率机车加可控列尾的创新方式,开发了重载配套装备,通过集成创新,使大秦线开行20 kt级重载组合列车获得成功,年运量由2002年的1×108t提高到2007年的3×108t,是原设计能力的3倍。

重载组合列车的分布式鲁棒H_∞协同控制方法

针对重载组合列车在复杂地形路况存在通信延迟、通信短时中断以及扰动的问题,提出了一种重载组合列车多机车间的分布式鲁棒协同控制器。在重载组合列车纵向动力学模型的基础上,结合其实际运行特点,设计了协同控制器。该控制器在满足各子系统期望性能指标的同时,可使所有子系统准确地跟踪期望运行速度。仿真实例表明了所设计控制器的稳定性和鲁棒性。

大秦线开行2万吨重载组合列车系统集成与创新

大秦线是我国第一条双线重载电气化运煤专线,承担着全国铁路18%的煤炭运量。开行2万t重载组合列车涉及很多技术难题,采用LOCOTROL技术必须解决好"山区铁路通信可靠性、长大下坡道周期制动、长大列车纵向冲动"三大技术难题。铁道部先后安排60多项科研项目,自2004年起经过三个阶段、上百次试验,实现了大秦线开行2万t重载组合列车的技术创新、体系创新和运输组织创新,在运量和运输收入、装备水平等方面显著提高。

重载组合列车纵向性能的影响因素分析

介绍2004年以来大秦线开行的5种典型编组方式重载列车,比较了不同编组方式列车纵向力的大小,并分析了列车编组方式对纵向力的影响;同时结合试验数据,对其他关键因素比如Locotrol同步作用时间、机车制动机性能、货车关键技术以及列车操纵方式等对重载列车纵向力的影响进行了分析,并从减小纵向力的角度提出了3种2万t列车编组方式。试验及运用实践表明:目前我国的货车制动可以满足单元万吨货物列车的制动要求,而对于更大编组的长大列车,宜采用机车动力分散布置的组合列车。组合列车中从控机车的布置位置是影响组合列车制动性能和列车纵向力的最主要因素之一,应对其进行详细研究。

大秦线重载组合列车中部机车制动阀切除故障分析

分析大秦线重载组合列车中部机车制动阀切除故障及其可能造成的后果,制定故障分析路线和方法,利用各种监测和记录数据对故障进行深入分析,总结产生故障的两大类原因,提出解决方案和进一步改进的合理化建议,为确保重载列车安全运行提供参考。

大秦线2万t重载组合列车车钩受力分析及应用研究

在大秦线2万t重载组合列车中部从控机车车钩和车辆车钩受力测试试验的基础上,对大量试验数据进行分析,发现2万t重载组合列车中部从控机车车钩纵向力、横向力与车钩偏转角的关系,以及车辆间车钩受力的规律,提出解决中部从控机车轮轨横向力和减小车钩损耗的措施。

大秦线2万t重载组合列车试验研究

介绍了大秦线开行2万t重载组合列车的试验目的、主要试验内容和从2005年6月至2008年9月进行的不同装备、不同编组的8次2万t组合列车综合试验的实施过程。说明了2万t重载组合列车试验结果评定指标的确定依据和长大货物列车综合测试平台的特点。介绍了大秦线2万t重载组合列车试验的创新性研究成果。

重载组合货运列车纵向力的分析以及操作控制策略

文章对重载组合货运列车的编组方式进行了阐述,对牵引和制动两种工况下产生纵向冲击力的机理及大小进行了理论分析,对由于纵向冲击力过大而存在的安全风险进行了阐述,并且针对如何减小纵向冲击力提出了重载货运组合列车的操作控制策略。