Algorithm Design and Simulation of the Urban Rail Turn-Back Capacity Based on CBTC

In order to analyze the turn-back capacity of urban rail transit based on CBTC more accurately, firstly, this paper analyzes the turn-back process and characteristics, and the factors that influence the turn-back interval time. Secondly, it respectively analyzes various influence factors and designs algorithm. Then, it designs algorithm and developed computer simulation system (TBSim) for calculating the turn-back capacity based on CBTC and the traction calculation. Finally, it proves the correctness and practicability of the algorithm and the simulation system by an example.

基于AIS大数据耦合分析的沿海港口泊位利用率研究

针对我国沿海港口能力供给水平数据跟踪方面长期存在的时效性差、人为统计过程中易出现错漏等诸多问题,分析传统泊位通过能力统计失真的具体原因,提出将泊位利用率作为评价港口服务水平的表征指标,依托地理信息系统(GIS)平台和基于船舶自动识别系统(AIS)等数据耦合的空间拓扑分析,综合考虑空间关系、航速特征、经留时间等影响因素,研发基于AIS大数据的泊位利用率算法模型,并以上海港2019年集装箱泊位利用率为例进行算法验证。结果表明,所提出的泊位利用率算法模型是可信的;提供了一种能够反映客观实际、定量分析判断港口服务水平的技术手段,可为政府部门长期动态监测港口能力与运输需求互动平衡关系,支撑政府部门决策港口发展重点和建设时序,避免空间资源浪费、重复建设、能力过剩等问题提供技术支撑。

长江和西江大型船闸通航运行关键技术研究与展望

保障长江和西江大型船闸通航枢纽的畅通、安全、高效意义重大。针对闸-船-航道三要素影响因素多、耦合性强,航道水流非定常,水位变幅高、变率快等难题,研究大型船闸通过能力多维分析建模与仿真、非恒定流下船闸航道水动力学特性分析、多约束非定常船-闸水动力学精细化建模等方法,攻克了复杂多变条件下船闸中间航道通航、新标准船型与船闸协同下快速过闸、大型船闸扩能建设工程设计等船闸通过能力提升关键技术,以及大型船闸联动安全控制、关键设备运行智能监测、通航安全风险防控等联动运行安全控制关键技术,构建长江和西江大型船闸高效安全通航工程技术体系,并建立通航调度与安全一体化管控平台。从多尺度动力学、数字孪生、智能化与国产化和绿色生态技术等方面,展望大型船闸通航运行科技发展的方向。

污水泵内颗粒通过性能及流动损失特性研究

为了研究柱状颗粒参数对污水泵内固液两相流动特性以及通过性能的影响规律,采用CFD-DEM耦合方法计算了离心泵内固液两相流动,基于熵产理论分析了不同颗粒物性条件下泵内的流动损失特性,并通过试验对其进行了验证。结果表明:柱状颗粒长径比、体积分数和密度影响了污水泵内颗粒的通过性能以及流动损失;固相浓度从1%增大至5%,泵的扬程降低1.97 m,效率降低2.2%,颗粒通过能力逐渐降低;颗粒密度从1000 kg/m^(3)增大至2500 kg/m^(3),泵的扬程降低1.63 m,效率降低3.76%,颗粒通过能力略有增强;在各工况下,总熵产变化规律与泵性能变化规律一致,高熵产区域主要集中在叶片进口边附近,说明熵产分析能够有效反映泵内的流动损失特性。研究结果可为污水泵的优化设计提供理论依据。

套轨铁路新建中间站布置方法与通过能力计算方法研究

随着“一带一路”倡议的推进,丝绸之路经济带沿线国家轨距不同问题对顺利实现互联互通造成的影响愈加显著,套轨技术重要性日益凸显。根据套轨铁路道岔布置复杂、信号设备繁琐等特点,分析研究套轨铁路车站咽喉区以单开道岔将两轨距线路依次分场布置、套轨正线贯通的套轨铁路中间站布置形式;提出以加速度为计算要素、基于不同列车种类和作业类型的车站技术标准占用时间查定方法来计算咽喉区通过能力;根据套轨车站各轨距线路分场布置这一基础条件,提出分别计算不同到发场通过能力,最后汇总得到车站到发线通过能力的计算思路。最终提出调整既有列车运行图降低各类间隔时间、采用标准轨距列车担负部分既有轨距运输任务等方法优化和提高套轨铁路通过能力。

在线编解模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法

为应对客流出行时空需求愈发多样及不均衡带来的能力浪费,提出一种在线编解(重联或解编)模式下城市轨道交通列车灵活编组开行方案优化方法。首先,描述列车在线编解的灵活编组运行场景,分析该场景下列车各项作业占用时间以及折返能力与行车间隔之间的关系;然后,以企业运营成本最小为优化目标,建立在线编解模式下列车灵活编组开行方案优化模型并设计算法;最后,依托某城市轨道交通线路构造算例,验证模型及算法的有效性。结果表明:与单一交路、大小交路和多编组混跑模式相比,在线编解的灵活编组运营模式下运营成本分别减少27.5%,15.4%和6.0%,车辆运用数分别减少23.8%,15.3%和4.7%,该模式能够在保障乘客服务水平的同时减少车辆运用数、节省列车走行公里,降低企业运营成本,并有望在列车控制技术不断升级的背景下进一步发挥优势;考虑到列车在线编解作业会对正线行车产生一定干扰,该模式更适用于通过能力尚未饱和的线路及能力饱和线路的客流平峰期。

超深井套管屈曲后钻具通过性计算模型研究

针对超深油藏井下载荷工况愈发恶劣的现状,对钻具在三维屈曲套管中的通过性进行了研究。通过对比钻具、套管、井筒尺寸的几何关系,考虑了套管屈曲相关参数,确定了钻具在套管正弦及螺旋2种屈曲形式下的不变形通过最大长度,建立了套管屈曲后钻具通过性计算模型,并利用该模型进行了实例计算。应有限元确定了实例中套管屈曲形式,计算了不同屈曲时的通过性。计算结果表明,钻杆及钻铤在屈曲套管中可自由通过,钻具的通过性主要受钻头尺寸的影响。通过全尺寸实物试验对钻头在屈曲套管中的通过性进行了验证。结果显示,建立的计算方法也可用于其他井下工具的通过性计算,如油管在屈曲套管中、井下工具在屈曲油管中的通过性等,对油田现场作业具有重要指导意义。

汉江兴隆枢纽二线船闸通过能力及有效尺度论证分析

近年来,兴隆枢纽坝下河床下切较为严重,一线船闸1000吨级船舶通航保证率不高。为研究二线船闸建设规模,需要根据过闸运量预测,分析既有船闸和新建船闸的通过能力。文章根据过闸船舶统计数据和发展变化的规律,预测了未来过闸船舶的组成。采用离散事件系统仿真方法,模拟船舶随机到闸和排档过程,按船舶随机到达顺序依次过闸,构建了船闸群的系统仿真模型。计算结果表明,兴隆二线船闸近、远期单向年通过能力分别为3198万t、3873万t,兴隆二线船闸有效长度取300 m是合适的。

东北铁路运输能力适应性分析和补强措施研究

东北地区是我国重要的工业和农业基地,对国家维护国防安全、粮食安全、生态安全、能源安全、产业安全的战略地位十分重要,关乎国家发展大局。通过深入分析,阐释东北地区铁路出入关通道能力、主要装车站装卸车能力,从区间通过能力限制、主要站点运输能力不足、机车机班周转效率不高、集中修施工组织影响、部分集疏港铁路能力不足等方面,找准制约东北地区铁路运输供给质量的瓶颈,从提高列车编组质量、铁路站场扩能改造、加强机车机班周转、统筹施工与运输组织、提升集疏港通道能力等方面,提出进一步提升东北地区铁路运输能力的一系列对策,为服务和支撑东北全面振兴提供运力保障。

利用OpenTrack软件进行UIC406铁路通过能力计算研究

不同国家地区对铁路通过能力计算的理念和方法存在差异性,在海外轨道交通项目中,业主及咨询商经常要求运营商以UIC406计算铁路通过能力的方法评估铁路能力。不同于其他借鉴或使用UIC406概念的铁路通过能力演变计算方法,利用OpenTrack软件的相关功能可以实现并呈现UIC406提供的铁路通过能力计算过程,并对不同情形下的铁路通过能力进行评估,计算和评估过程简便且高效,评估结果在国际轨道交通运营领域认可度较高,为海外轨道交通运营项目的顺利开展提供支持。

基于数学建模和仿真分析的车辆上下台阶通过性研究

通过性是车辆的重要性能之一,台阶是一种常见的通过性考察地形,《汽车通过性试验方法》(GB/T 12541-2023)推荐M类车辆进行上下台阶通过性试验。文章采用理论数学建模和基于ADAMS的仿真分析两种方法进行车辆上下台阶通过性研究,分析了车辆通过目标台阶时各系统的最小离地间隙,计算表明下台阶时挡泥板二和排气系统发生磕碰,需进行结构优化。文章研究方法可以推广至其它地形,在车型设计阶段完成地形通过性能力计算评估可以提前识别并规避动态磕碰风险、节省试验资源、压缩开发周期。

大藤峡船闸通航管理现状及对策建议

大藤峡水利枢纽船闸于2020年3月31日建成投用,通航3周年时累计通过船舶6.77万艘次,货物5544万吨,西江黄金水道中枢作用凸显。然而,船闸通过能力无法满足通航需求、船舶滞航严重和待闸锚地容量不足等问题随之显现。结合大藤峡船闸通航后通航安全保障工作面临的新形势、新情况和新要求,综合提出相关工作建议,着力构建长效机制。

阀控式铅酸动力电池装配压力的设计

装配压力是阀控式铅酸动力电池制造工艺的重要参数之一。研究了装配压力对电池初期性能、电池储液量、开路电压、一次放电合格率的影响,以及循环过程中湿态压力的变化。结果表明,装配压力过高或过低都会对电池的性能产生影响。确定装配压力的一个合理范围,保持合适的压缩比,可以对电池的初期性能、电池储液量、开路电压、一次放电合格率有可靠保证。

基于VMD-APSO的风电场混合储能系统容量优化配置

针对风电波动性、间歇性和难预测等严重冲击电网安全运行问题,提出一种利用变分模态分解(VMD)和自适应权重粒子群算法(APSO)获得风电场混合储能系统容量优化配置方法。首先,基于典型日风电输出功率,利用低通滤波法得到满足标准的目标并网功率并获得储能系统参考功率。然后,将其通过VMD分解为高、低频功率,由超级电容器和蓄电池承担。最后,考虑储能充放电功率与荷电状态(SOC)等约束,建立以系统年综合成本最小为目标的容量优化配置模型,采用APSO算法求解并分析最优分界点和对应的储能配置方案。算例结果表明所提方法可有效平抑风电波动,降低储能容量,提高系统供电可靠性与经济性。

基于改进蝙蝠算法的混合储能系统容量优化配置

针对光伏发电在微网中不稳定、功率波动较大的问题,利用超级电容和蓄电池的混合储能系统对微电网中功率波动部分进行平抑。根据光伏功率波动率和储能响应特性,提出基于低通滤波器分解的功率分配方法,采用改进的蝙蝠算法对混合储能进行容量优化配置,以混合储能装置全生命周期费用最小为目标,以系统的功率平衡、储能的荷电状态以及负荷缺电率等指标为约束条件,建立一种混合储能系统容量优化配置模型,实现混合储能系统经济最优。算例仿真结果表明,改进的蝙蝠算法不仅优化了蓄电池的工作状态,降低了储能系统的全生命周期费用,而且加快了收敛速度。

计及电池全寿命周期的船舶复合储能多目标容量配置研究

混合动力船舶通过合理配置各动力源容量可有效提高储能系统利用率,提升航运经济性。针对特定船舶典型工况下的实际负载功率曲线,分别利用平均值法和基于频谱分析的低通滤波法求得船舶动力源各参考功率值。在考虑电池全寿命周期成本的基础上,建立以储能系统总成本和总质量最优的双目标函数,确定以储能元件型号与串并联数量为决策变量,在满足系统峰值功率和最大能量等约束条件下,利用第二代非支配排序遗传算法对复合储能系统进行最优容量配置。算例分析的结果验证了复合储能系统多目标优化模型的正确性以及其较纯电池储能在成本和质量方面的优越性。

基于灵活编组模式的城市轨道交通列车通过能力分析

为提高城市轨道交通运能与运量的耦合度,解决非高峰时段列车满载率低的问题,提出了列车灵活编组模式。结合城市轨道交通线路客流在时间上的不均衡性,对灵活编组模式进行了需求分析。通过对信号系统和车辆网络传输作业的分析,研究了列车解体和编组作业流程,得出列车解体和编组作业时间分别为84.2 s及103.2 s。结合全日客流时段的形态分布,提出城市轨道交通列车灵活编组转换衔接方案,建议早高峰前采用列车以小编组形式出段运行,高峰转非高峰过渡时段采用正线上列车解编的方式。针对高峰转非高峰过渡时段内列车不同运行场景,以“3辆编组A型车+3辆编组A型车”灵活编组列车为例,通过铺画车站作业图的方法进行列车通过能力分析,验证了灵活编组模式下正线上列车解编作业可以满足过渡时段的列车通过能力需求。对灵活编组条件下的重联列车中部不贯通的疏散问题,以及极限状态下列车救援问题进行了研究,提出了解决方案。城市轨道交通列车灵活编组模式可提高行车组织与客流时间分布的匹配度。

邮轮多孔型组合密集开孔梁结构极限承载能力研究

开孔梁具豪华邮轮上层建筑中的主要承重结构之一。强梁上的开孔通常并不只是单一的功能,更多时候后需要在梁上开设减轻孔、设备贯穿孔等。设备贯穿孔通常为腰圆孔矩形圆角孔而减轻孔长设置为圆形,这样就涉及多型密集开孔,多型密集开孔相比于单一开孔、单一孔密集开孔其内力分布更为复杂。本文通过Ansys的非线性屈曲分析,研究多孔型组合密集开孔对邮轮极限承载能力的影响,并考虑在最切合实际工况的双轴载荷下研究梁极限承载能力的变化,结合有限元分析结果整合现有的各国开孔梁相关规范,探究失效模式和开孔参数之间的关系,为国内大型邮轮设计惯例的典型节点形成提供参考。

基于不同刷闸动作的轨道交通闸机通过能力研究

当前轨道交通票务支付载体有实体票卡、小程序APP等媒介,但出站方式主要分为刷卡、刷码、投卡三种情况。以不同刷闸动作分类,可以研究客流基于不同刷闸动作的闸机通过能力。根据轨道交通昌平线昌平站出站视频资料,可以统计基于不同刷闸动作的乘客出站时间样本,通过正态性检验及均值检验,可以得出刷卡通过能力为1328人/h、刷码通过能力为1224人/h,配以所占出行乘客比例可以得到当前闸机综合通过能力为1268人/h,较地铁设计规范少532人/h。此外通过刷卡和刷码的动素分析,可以分析出二者在刷闸动作上的差异,刷卡比刷码每小时多通过104人。以上内容可以为新线车站闸机布设、既有线闸机改造提供相应研究方法借鉴。

以接车间隔替代到达间隔对车站通过能力影响的分析研究

分析传统车站到达间隔的计算方法,提出将其作为衡量通过能力的关键指标存在定位不准的问题,而接车间隔对应进站信号机连续开放的最小时间间隔,更加准确地反映了车站到达通过能力,是车站到达作业效率的直接体现。提出一种全新的车站到达间隔计算模型及方法,采用过程分析的方法,通过引入限制点和释放点的概念描述列车到达间隔限制关系,推导出连续接车间隔与到达间隔的差异,从而合理测算车站到达间隔。并且以京沈客运专线朝阳北站及黑山北站为例开展案例研究,仿真结果证实到达间隔与接车间隔之间的差异非常明显,说明采用到达间隔衡量车站到达通过能力将产生较大的偏差,以接车间隔替代到达间隔作为衡量车站到达作业相关的通过能力指标更具有现实意义。