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快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化模型与算法研究

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铁道科学与工程学报 2020年第3期17卷 756-764页

作者：曹金铭李得伟董欣垒于婕北京交通大学交通运输学院北京100044

基于既有研究大多局限于站站停列车运行条件下的地铁节能坡优化,为解决快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化问题,在对列车受力分析的基础上,提出快慢车组合运行下列车运行能耗表达函数,并构建以运行能耗最小和列车运行时间偏离最小... 详细信息

基于既有研究大多局限于站站停列车运行条件下的地铁节能坡优化,为解决快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化问题,在对列车受力分析的基础上,提出快慢车组合运行下列车运行能耗表达函数,并构建以运行能耗最小和列车运行时间偏离最小为目标的节能坡优化模型,并基于改进的遗传算法设计快速求解算法。通过广州市域快线18号线验证,研究结果表明:本文所提模型与算法能够有效求解节能坡设计方案,相对于原始方案,优化方案在保持运行时间小幅变动的前提下,使列车牵引能耗降低了15.2%~25.2%。并发现快慢车的不同比例对节能坡设计方案和节能效果有影响,慢车比例越大,方案的节能效果越显著。

关键词：市域快线节能坡遗传算法快慢车组合运营

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城市轨道交通线路纵断面节能坡的设计

城市轨道交通研究 2020年第11期23卷 126-129,133页

作者：孙二小中铁第六勘察设计院集团有限公司天津300308

以天津地铁B1线一期工程为例,利用软件进行牵引模拟计算,对其线路纵断面设计中常用的“V”型坡、单面坡及“W”型坡进行了研究,对各种工况下节能坡的合理设置方式、最优坡长及最优坡度等提出建议。主要研究结论为:采用“V”型坡时,建议... 详细信息

以天津地铁B1线一期工程为例,利用软件进行牵引模拟计算,对其线路纵断面设计中常用的“V”型坡、单面坡及“W”型坡进行了研究,对各种工况下节能坡的合理设置方式、最优坡长及最优坡度等提出建议。主要研究结论为:采用“V”型坡时,建议采用22‰~24‰的坡度和250 m左右的坡长;采用单面坡时,建议采用陡坡+缓坡的组合;对于长大区间,建议采用“W”型坡。并结合工程实例进行验证。验证结果表明,所选的最优坡度及坡长可有效降低地铁运营的牵引能耗。

关键词：城市轨道交通纵断面设计节能坡

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广州地铁3号线北延段工程线路节能坡设计

铁道标准设计 2009年第7期29卷 14-16页

作者：周斌袁江丁静波广州地铁设计研究院有限公司广州510010 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055

结合轨道交通节能坡设计原理及设计所需考虑的工程地质、实施条件等因素,对广州地铁3号线北延段工程地下长区间隧道及相邻站址高程差异大的区间隧道纵断面节能坡设计进行分析,认为该工程长区间隧道采用"W"字形节能坡,相邻站址高程差异... 详细信息

结合轨道交通节能坡设计原理及设计所需考虑的工程地质、实施条件等因素,对广州地铁3号线北延段工程地下长区间隧道及相邻站址高程差异大的区间隧道纵断面节能坡设计进行分析,认为该工程长区间隧道采用"W"字形节能坡,相邻站址高程差异大的区间隧道采用单面坡设计是合理的。

关键词：轨道交通纵断面设计长区间隧道节能坡

快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化模型与算法研究

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快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化模型与算法研究

作者：曹金铭北京交通大学

学位级别：硕士

如何科学地设计轨道交通线路纵断面是市域快线设计中的关键问题之一。在建设初期合理的设置纵断面可以有效提升列车运行节能效果,对于轨道交通运营管理具有重大意义。既有研究中有关节能坡的设计多集中于传统的地铁,而高速度、长区间、... 详细信息

如何科学地设计轨道交通线路纵断面是市域快线设计中的关键问题之一。在建设初期合理的设置纵断面可以有效提升列车运行节能效果,对于轨道交通运营管理具有重大意义。既有研究中有关节能坡的设计多集中于传统的地铁,而高速度、长区间、有越行的市域快线的节能坡设计研究较少。本文针对市域快线节能坡优化问题展开研究,以期为市域快线节能坡设计提供可行的理论和方法支持。论文的主要工作如下:针对市域快线特殊性,与普通地铁在运行速度、区间长度、运营组织方式进行了比较,并对市域快线节能坡设计影响因素进行分析。在此基础上,对列车受力进行分析,并针对站站停慢车、跨站运行快车在巡航与交替策略的工况选择进行了研究与设定,并构建了列车运行能耗表达函数。在考虑列车运行时间变动偏差的因素下建立了快慢车组合运行条件下市域快线节能坡优化模型。为了得到节能坡优化模型的最优解,引入了高斯伪谱法求解,按照伪谱法求解流程,将节能坡优化模型转化为最优控制问题描述形式,并使用高斯伪谱法将最优控制问题离散为非线性规划问题,使用序列二次规划算法完成求解,最终得到求解结果,并归纳分析高斯伪谱法在节能坡优化问题上的适用性。考虑到高斯伪谱法的局限,设计了基于动态规划的遗传算法求解模型。该算法的适应度函数使用动态规划思想实现列车运行能耗计算,同时不固定染色体长度,增强算法的全局搜索能力。并根据染色体长度不固定的特点,对交叉算子、变异算子进行了改写,完成了算法设计。选择广州18号线作为验证,并从中选择区间比较高斯伪谱法、基于动态规划的遗传算法与其他方法的求解效果,发现高斯伪谱法在求解列车巡航策略节能坡方案时节能效果最好;选择全线比较原始设计方案与基于动态规划的遗传算法,发现算法方案运行能耗比原始设计能耗节约8.4%至12.9%。对快慢车组合运营进行灵敏度分析,发现节能坡设计对于慢车运行能耗影响最大,其次是跨站限速的快车,说明合理的节能坡设置可以有效提升慢车与跨站限速快车的节能效果,并根据方案分析,总结归纳出市域快线节能坡设计建议。综上,针对市域快线的特殊性,设计基于高斯伪谱法的求解算法和基于动态规划的遗传算法求解节能坡优化模型,经过与原始方案和其他方法方案的验证取得了良好的节能效果,并根据实际工程案例对市域快线节能坡设计提出了可行的建议。

关键词：市域快线节能坡高斯伪谱法遗传算法快慢车组合运营

节能坡与编组方案影响下的地铁列车运行能耗分析

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山东科学 2020年第1期33卷 99-108页

作者：陈磊冉昕晨刘葛辉北京交通大学交通运输学院

地铁列车在运行过程中,能耗受线路条件以及运营组织方案影响较大。为了更准确地模拟线路运营条件与列车运行能耗之间的关系,在列车运行计算的基础上,分析列车在运行过程中的特点,设计牵引-惰行-制动的站间运行模式下的列车仿真模型,研... 详细信息

地铁列车在运行过程中,能耗受线路条件以及运营组织方案影响较大。为了更准确地模拟线路运营条件与列车运行能耗之间的关系,在列车运行计算的基础上,分析列车在运行过程中的特点,设计牵引-惰行-制动的站间运行模式下的列车仿真模型,研究列车节能坡设计以及编组方案对列车运行能耗的影响。该模型主要由列车受力分析、站间操纵策略设计以及能耗计算3个部分组成,并在Visual studio平台上设计不同的线路条件及编组方案进行仿真实验,分析其对列车运行能耗的影响规律以及能耗的变化特点。研究发现,采取合理的节能坡设计以及编组方案有利于降低列车运行能耗。

关键词：地铁列车运行能耗操纵策略节能坡编组方案

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城市轨道交通地下线路节能坡设计研究

现代城市轨道交通 2019年第1期 38-41页

作者：何麟辉赵壹中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

城市轨道交通系统耗电量巨大,特别是牵引用电占到了城市轨道交通用电量的50%以上。以成都市轨道交通9号线一期地下线路工程为例,通过对单面坡、V型坡、W型坡的纵断面研究,梳理出不同工况下节能坡的设计方法,有效降低城市轨道交通车辆的... 详细信息

城市轨道交通系统耗电量巨大,特别是牵引用电占到了城市轨道交通用电量的50%以上。以成都市轨道交通9号线一期地下线路工程为例,通过对单面坡、V型坡、W型坡的纵断面研究,梳理出不同工况下节能坡的设计方法,有效降低城市轨道交通车辆的牵引能耗,以期为设计速度100km/h的城市轨道交通纵断面设计提供有益参考。

关键词：城市轨道交通地下线路节能坡牵引能耗