城市轨道交通列车运行延误及其传播特点的仿真研究

随着城市交通压力不断增大,人们的交通需求无法得到充分满足,城市轨道交通随之发展起来本文在建立单质点模型基础上,进行列车牵引计算分析,对城市轨道交通列车运行过程进行仿真研究,希望能够为城市轨道交通列车运营提供参考。

地铁列车在运行过程中会出现偏离计划运行图的情况,为使列车尽量正点运行,提升列车的正点率及乘客满意度,需对偏离运行图的列车进行调整。改变列车的运行等级是列车调整的一种重要手段。通过对现有运行等级的研究,改进了列车运行等级划分,将列车运行等级划分为p1—p8共8个等级,每个运行等级对应一个运行的速度上限,包括列车允许的最大行驶速度、最大牵引加速度及制动减速度。并基于郑州地铁1号线的部分线路进行牵引仿真计算,验证该运行等级划分的合理性。仿真结果表明,运行等级的划分合理,通过改变列车的运行等级,能够在很大程度上改善列车偏离的情况。

主要对列车在区间运行的时间进行科学划分,相应地由信号系统生成不同的运行等级。通过单车测试、载客测试等方式,测算和分析不同运行等级与牵引能耗的关系。在满足正线运营周期及单边运行时间的基础上,分析运行等级节能的成效,研究运行图编制的科学性和节能性。

研究了单列和多列列车运行能耗优化决策问题。城市轨道交通系统对能源的需求量非常大,通过对列车的合理调度,可使列车的运行能耗进一步降低。列车运行环境和线路路型的复杂性,导致列车运行过程中其本身所受到的力是随时变化的。通过模拟现实列车运行状态得出优化模型,具有十分重要的理论意义和应用价值。主要采用极大值原理、非线性方程模型、多目标二次规划对列车消耗的能量进行优化。在能量最优化的情况下,对速度与位移和时间与速度的变换规律进行了研究。

介绍列车自动运行仿真系统(satm)中数据库存储模块、列车自动监控核心部件、列车运行仿真和列车调度终端系统的功能特点,给出该系统结构框架。

探讨了开发城市轨道交通多列车运行模拟系统的关键问题.研制了可用于多列车运行模拟、牵引计算、方案评价的模拟系统,该系统采用面向对象的方法和模块化的设计,具有良好的可扩展性.重点介绍了模拟系统的总体结构设计和多列车追踪运行的计算模型.此外,本文以实际线路为背景,对多列车的运行过程进行了模拟,模拟结果表明,系统可用于分析列车安全运行间隔、研究多列车运行时相互间的影响、研究不同的信号显示制式对列车运行的影响等.

本文根据目前我国地铁车辆运行的实际情况,按照车辆和线路最高运行速度80km/h,以b型车为例,分析了列车运行的基本过程,计算出列车在不同运行距离情况下列车运行时间,从而为制定城市轨道交通列车运营时刻表提供具体的参数支持.

列车运行图是轨道交通生产的综合性计划,结合天津地铁1号线实际编制列车运行图的经验,分析列车运行图的编制要素及编制程序,归纳、总结列车运行图的编制技巧,以提高列车运行图编制的水平,使城市轨道交通列车运行图计划做到科学、合理和经济。

分析了列车开行方案的特点和要素,运用多质点模型设计了多列车追踪运行计算模型,讨论了多方案运行仿真中遇到的多种问题及其解决方案,如单交路情况、多交路情况、交路间的协调控制、不同方案间的平滑过渡等。在此基础上,设计了仿真系统的总体流程,并通过算例验证了系统的有效性。

列车运行噪声是高架线路声屏障、地下线路活塞风井消声器的设计输入条件。通过列车运行噪声影响因素分析,建立了列车运行噪声估算的简化模型,推导了城市轨道交通列车在不同运行条件、不同运行速度时的运行噪声估算方法。

城市轨道交通列车驾驶仿真器是城市轨道交通部门进行技能培训的高科技设备,能够进行精确的列车操纵性能仿真和逼真的列车驾驶环境仿真。基本功能包括模拟操纵功能、列车动力学计算功能、故障判断培训功能、视景和声音仿真功能以及运动仿真功能。针对城市轨道交通特点,给出了轨道交通列车驾驶仿真器的运行仿真数学模型,提出采用分布式计算机体系结构、mpeg视频压缩技术和基于directsound技术的多媒体声音系统,设计具有4层5自由度液压运动平台的驾驶仿真器。并基于以上技术完成了北京地铁交流传动电动客车列车驾驶仿真器的研制,成功应用于北京地铁技术学校学员和北京地铁司机的教育培训。

为了使城市轨道交通列车运行曲线能更好地为司机提供驾驶指导,进一步保证列车高效运行,在前人研究的基础上,建立包含巡航模式的列车运行过程优化模型。在建模过程中综合考虑列车运行过程的时间、能耗、乘坐舒适度、精确停车等多个性能指标,并使用差分进化算法对建立的模型进行求解。由于传统的差分进化算法存在许多不足,采用一种具有自适应参数调整策略的改进差分进化算法。通过调整算法的变异因子和交叉因子,增加了种群的多样性、扩大了全局搜索区域,避免了局部最优解,同时在后期也加快了收敛速度。通过对所选线路的仿真优化,使各优化性能指标达到了整体相对最优,验证了模型与算法的有效性。

为了测定城市轨道交通列车的运行阻力特性,利用gps(全球定位系统)测速测距方法,对列车进行运行阻力试验,得出该列车的单位基本运行阻力公式及运行阻力大小。通过能耗计算,验证了利用gps信号进行列车运行阻力特性测试方法的有效性。与近年国内其他同类型列车的单位基本运行阻力对比,该列车具有较好的运行特性。

在编制城市轨道交通列车运行图时,需要综合考虑不同时间段的发车间隔、车底折返及车底出入库方式等问题。介绍了计算机编制城市轨道交通列车运行图系统的设计思路、总体结构。研究了城轨交通列车运行图计算机编制过程中的行车间隔、车底数量、运行周期之间相互影响和制约,列车出入库运行线的自动编制,高峰与非高峰时间段过渡运行线的编制,大小交路列车运行图的铺画等问题。

运用多质点列车运行计算模型和列车节能运行算法,分析列车运行图要素与能耗间的关联关系,以沈阳地铁一号线为例,提出了满足不同运行策略下的列车运行图优化方案,为城市轨道交通运营企业在编制绿色节能列车运行图时提供了参考依据.

能耗在城市轨道交通的运营成本中占据着很大的比重,节能已经成为日益关注的焦点问题。着重分析了实现列车节能运行的运行模式,提出了相应的节能运行优化算法。采用移动闭塞技术的列车控制系统是节能的有效途径。

介绍列车自动运行仿真系统(satm)中数据库存储模块、列车自动监控核心部件、列车运行仿真和列车调度终端系统的功能特点，给出该系统结构框架。

当下,城市经济发展加快,城市内的人口也逐年增加,增加了人们对交通工具的需求,而道路的拥堵已经成为城市交通的主要问题,所以,城市轨道交通列车的设计,是基于当下交通拥堵的基本情况,增设安全、环保的交通工具,改善城市的交通环境,但交通列车运行的部分问题还有待解决。

列车牵引计算是整个城市轨道交通的重要组成部分。利用计算机对列车的牵引计算进行模拟研究,可以较好地实现在整个列车运行过程中牵引过程的模拟。

针对城市轨道交通列车能耗问题,提出了一种基于剩余平均速度比较法的能耗计算方法,建立了列车能耗模型,并对该模型在gunplot环境中进行了仿真,表明剩余平均速度比较法在列车区间运行中能很好地节省能耗,为列车的能耗优化提供了依据。

城市轨道交通运行中对于列车进行精确定位是比较重要的一个方面,这种城市轨道列车的有效定位也就需要采取较为理想可靠的技术手段进行有效布置,促使其能够实现较为实时、精确的处理,保障运行安全性和可靠性.本文就重点围绕着城市轨道交通列车定位技术的应用进行了简要的论述.

对苏州轨道交通2号线引起的地面振动采用加速度传感器进行实测,研究其传播规律,并通过有限元软件建立了隧道-土层三维模型,模拟了轨道交通所引起的不同距离地面振动响应,并与实测数据进行了对比验证。结果表明:轨道交通在圆曲线段引起的地面水平振动加速度有效值在距离隧道中心线12m以内的范围内是竖向振动加速度有效值的2倍左右,在12m范围以外地面水平和竖向振动加速度有效值大小相当;轨道交通对距离隧道中心线25m以外的地面水平振动加速度已无明显影响,而竖向振动的影响更远;轨道交通在圆曲线段引起地面水平振动的主要频率为30~125hz。轨道交通引起地面竖向振动的主要频率为40~100hz。竖直方向在6~12m范围内存在振动放大区,10hz以下的低频水平方向上的振动在距离隧道中心线12~17m范围内放大,提示地铁周围这一范围内的建筑需要特别关注。