鐵路運輸

中國軌道交通列車運行控制技術(shù)及應用

寧濱，劉朝英

摘要：目的：中國的軌道交通在近10年中獲得了飛速發(fā)展，軌道交通的安全運營是軌道交通發(fā)展的重中之重。列車運行控制系統(tǒng)是確保軌道交通安全的關(guān)鍵技術(shù)之一，在我國得到了快速的自主創(chuàng)新發(fā)展。本文詳細介紹了中國鐵路列車運行控制系統(tǒng)（CTCS）技術(shù)和城市軌道交通基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）技術(shù)。方法：信號系統(tǒng)是確保軌道交通安全的關(guān)鍵技術(shù)之一，作為信號系統(tǒng)的核心——列車運行控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)在我國得到了快速的自主創(chuàng)新發(fā)展。CTCS-2 級和CTCS-3 級列車控制系統(tǒng)適用于速度為200 km/h 以上的高速線路，其技術(shù)方案適應中國鐵路運輸特點和技術(shù)特點，系統(tǒng)層面進行了多方面技術(shù)優(yōu)化和補強，增加了區(qū)間軌道電路的占用邏輯順序檢查功能，降低了列車的追尾風險；CTCS-3 級列車控制系統(tǒng)行車許可與C2 系統(tǒng)通過軌道電路提供的行車許可進行安全比較，實現(xiàn)了雙速度曲線比較，取得了重大技術(shù)突破?；谕ㄐ诺牧熊囘\行控制系統(tǒng)（CBTC）實現(xiàn)了90 s 追蹤運行，快速提升了我國城市軌道交通的運營能力。結(jié)果：我國高速鐵路列車控制系統(tǒng)主要技術(shù)特點為：（1）CTCS 各等級均為信息連續(xù)式控制系統(tǒng)。CTCS-2 級系統(tǒng)采用連續(xù)式軌道電路提供行車憑證；CTCS-3 級系統(tǒng)采用GSM-R 無線傳輸實現(xiàn)車地雙向連續(xù)信息傳輸。（2）主要的CTCS 等級均設計了后備系統(tǒng)。CTCS-2 級列車控制系統(tǒng)采用CTCS-0 級系統(tǒng)作為后備，CTCS-3 級系統(tǒng)采用CTCS-2 級系統(tǒng)作為后備。遇到主用系統(tǒng)不可用的情況，主用系統(tǒng)均自動降級為后備系統(tǒng)，確保高速鐵路動車組安全和可靠運用。CTCS-3 系統(tǒng)與CTCS-2 系統(tǒng)的級間切換均在列車運行中自動完成，無需停車轉(zhuǎn)換。（3）軌道電路信息在列車控制系統(tǒng)的各等級均發(fā)揮了重要作用。CTCS-2 級列車控制系統(tǒng)中通過軌道電路提供行車許可信息，CTCS-3級系統(tǒng)也成功引入軌道電路信息進行安全比較。實現(xiàn)了CTCS-2 和CTCS-3 級系統(tǒng)的系統(tǒng)集成，完善CTCS-3級列車控制系統(tǒng)，提高了CTCS-3 級系統(tǒng)整體的安全性。（4）區(qū)間軌道電路占用邏輯檢查功能的增加進一步提高了高速鐵路及普速鐵路自動閉塞區(qū)段的安全性。我國高速鐵路及普速鐵路自動閉塞區(qū)段均在實施區(qū)間軌道電路占用順序邏輯檢查功能，實現(xiàn)列車占用丟失后，防護該區(qū)段的信號機自動顯示紅燈，防止追尾。此外，中國高速鐵路的列車控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了CTCS-2 級線路和普速鐵路的互聯(lián)互通、CTCS-3 線路與CTCS-2 線路的互聯(lián)互通，不同CTCS-3 平臺之間的互聯(lián)互通。目前，CBTC 技術(shù)已經(jīng)成為我國城市軌道交通信號技術(shù)應用的主流，占有率超過90%。技術(shù)的提高及追蹤方式的創(chuàng)新使得90 s 追蹤運行成為可能，這足以使城市軌道交通的運營能力得到快速提升。結(jié)論：通過本文詳細分析我國目前的列車運行控制技術(shù)，對未來的技術(shù)發(fā)展方向進行了展望。軌道交通列車運行控制技術(shù)將著眼于高速鐵路下一代列車控制系統(tǒng)技術(shù)研究，系統(tǒng)仿真測試技術(shù)、故障監(jiān)測和診斷技術(shù)提升，城市軌道交通全自動運行技術(shù)研究，基于車-車通信的列車控制技術(shù)研究以及基于全運行區(qū)間的列車預警技術(shù)研究，以進一步保證軌道交通的安全性和可靠性，最終實現(xiàn)安全、高效、綠色出行，滿足國家經(jīng)濟發(fā)展需求。

來源出版物：鐵道學報， 2017， 39(2)： 1-9

入選年份：2017

基于改進熵權(quán)聚類SVD 的鐵路應急救援輔助決策方法

左靜，帥斌，何凱妮，等

摘要：目的：國家鐵路總公司在《十三五科技發(fā)展規(guī)劃》中將我國鐵路技術(shù)從“先進”到“引領(lǐng)”作為未來五年的發(fā)展目標。安全及運營維護技術(shù)是鐵路發(fā)展的重要方向。突發(fā)狀況下快速、有序的恢復運營是運輸技術(shù)能力、標準管理軟實力的綜合體現(xiàn)。一旦在鐵路突發(fā)事件在救援過程中發(fā)生其他衍生事件使目前采取的應急預案不能適應現(xiàn)場情況時，面對錯綜復雜的事件狀態(tài)救援人員難以準確、快速的確定出合理的決策支持方案，可能會導致應急任務延遲執(zhí)行或受阻。本文通過構(gòu)建應急輔助決策模型，研究快速、科學的應急救援輔助決策系統(tǒng)，從而達到更好的輔助鐵路運營安全管理機構(gòu)進行應急預案選取，更快速、合理的確定救援行動具體實施方案的目的。方法：本文通過借鑒歷史案例的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，將符合鐵路突發(fā)事件的改進距離熵權(quán)重用于修正屬性信息。通過SVD 算法以及聚類分析進行數(shù)據(jù)雙重處理，解決了系統(tǒng)計算緩慢等問題。以上方法既能通過改進距離熵權(quán)算法的使用充分地借鑒以往救援經(jīng)驗，又使用SVD 及聚類分析解決了系統(tǒng)計算緩慢等問題。為鐵路應急提供一種實時、快速的科學輔助方案決策方法。結(jié)果：從計算結(jié)果可得，采用本文所提方法求得結(jié)果與以往其它計算方法計算結(jié)果得到的最優(yōu)案例一致。結(jié)合計算結(jié)果及待決策突發(fā)事件的救援特點可以看出本文所提模型推理在救援方式、救援設備、救援環(huán)境均具有合理性。結(jié)合對比分析計算結(jié)果可以看出：首先，同傳統(tǒng)的SVD分解和案例推理決策方法相比，本文所提基于聚類與改進距離熵SVD 算法在處理鐵路突發(fā)事件應急方案找尋時能得到相同的決策結(jié)果，說明了該方法的可行性；其次，將改進距離熵引入決策算法確定屬性權(quán)重能更加適應鐵路突發(fā)事件自身特點。改進熵權(quán)重及聚類的數(shù)據(jù)預處理會隨著案例的增加不斷完成自學習使其更加準確。同時，通過聚類方法將案例庫提前進行處理，當突發(fā)事件發(fā)生時，可縮減計算次數(shù)、降低搜索時間、提高搜索效率，在大量數(shù)據(jù)背景下更好地滿足突發(fā)事件決策時效性需求。結(jié)論：本文以鐵路突發(fā)事件應急救援處置為研究背景，以真實案例數(shù)據(jù)為依據(jù)，構(gòu)建了基于聚類分析與改進距離熵權(quán)SVD 的鐵路應急救援方法模型。提出改進距離熵的屬性權(quán)重確定方法，改善了以往傳統(tǒng)賦權(quán)的主觀性。并將此權(quán)重賦與傳統(tǒng)SVD 模型中，使改進后的決策模型具有屬性重要性特點。通過SVD 數(shù)據(jù)降維處理可將高維向量映射到低維空間，提高了檢索效率。改進后的SVD 模型能在大量、高維案例信息中準確地檢索出與事故案例特點最為相似的結(jié)果，通過對不同閾值下案例的微調(diào)與修正得到更符合當前突發(fā)事件的決策方案。鐵路運營管理部門可以根據(jù)方案組織救援活動。當推理完成后，本算法還能將成功救援典型事件的態(tài)勢信息加入案例庫中保存。模型在案例數(shù)據(jù)不斷豐富、完善的過程中決策的準確性也將不斷增強。通過實例分析驗證了本方法處理鐵路突發(fā)事件救援處置問題的可行性與可操作性。隨著現(xiàn)代電子計算機技術(shù)的廣泛應用，該算法能夠能更快速、更方便地為鐵路決策管理部門在不斷變化的突發(fā)事件狀況下提供具有較好可用性和合理性的輔助決策方法。

來源出版物：鐵道學報， 2017， 39(8)： 18-26

入選年份：2017

基于灰色關(guān)聯(lián)分析的LS-SVM 鐵路貨運量預測

耿立艷，張?zhí)靷?，趙鵬

摘要：目的：鐵路貨運量的影響因素廣泛而復雜，若全面考慮所有影響因素，將導致預測模型輸入變量過多、結(jié)構(gòu)復雜，且不重要的影響因素會降低鐵路貨運量的預測精度，影響預測模型的推廣應用。本文提出基于灰色關(guān)聯(lián)分析（GCA）法的最小二乘支持向量機（LS-SVM）鐵路貨運量預測方法。方法：將GCA 法、定性分析與LS-SVM 相結(jié)合，提出鐵路貨運量的GCA-LS-SVM 預測方法。首先，在分析鐵路貨運量影響因素基礎上，將鐵路貨運量影響因素分為社會需求與鐵路供給兩方面因素，初步選取12 項社會需求因素指標和8 項鐵路供給因素指標。其次，利用GCA 法分別計算社會需求因素指標、鐵路供給因素指標與鐵路貨運量的灰色關(guān)聯(lián)度和灰色關(guān)聯(lián)序。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度和灰色關(guān)聯(lián)序，結(jié)合定性分析篩選鐵路貨運量的主要影響因素指標。第三，以篩選出的主要影響因素指標作為輸入變量、鐵路貨運量作為輸出變量，構(gòu)建LS-SVM 模型，再通過隨機權(quán)重粒子群（SIWPSO）算法優(yōu)化選擇LS-SVM 模型參數(shù)。最后，選取我國1980—2009年鐵路貨運量及影響因素指標數(shù)據(jù)驗證GCA-LS-SVM 的有效性，其中，1980—2003年的數(shù)據(jù)樣本用于構(gòu)建GCA-LS-SVM，2004—2009年的數(shù)據(jù)樣本用于檢驗GCA-LS-SVM 的預測性能?；谙嗤瑪?shù)據(jù)樣本，分別構(gòu)建 LS-SVM、LS-SVM2 和LS-SVM4 模型預測鐵路貨運量，將這3 個模型的預測結(jié)果與GCA-LS-SVM 進行比較。其中，LS-SVM 將全部20 項鐵路貨運量影響因素指標作為輸入變量，LS-SVM2和LS-SVM4 以現(xiàn)有文獻選取的不同影響因素指標作為輸入變量。結(jié)果：從GCA 法結(jié)合定性分析結(jié)果可以看出，社會需求因素指標中，第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值、全國煤炭產(chǎn)量、全國鋼鐵產(chǎn)量、公路貨運量4 項指標是影響鐵路貨運量的主要社會需求因素；鐵路供給因素指標中，貨車平均靜載重、列車平均編成輛數(shù)、貨物列車開行對數(shù)3 項指標是影響鐵路貨運量的主要鐵路供給因素。因此，GCA-LS-SVM 的輸入變量為7 項主要影響因素指標組成的向量。從GCA-LS-SVM 與LS-SVM 的預測結(jié)果可以看出，GCA-LS-SVM 的預測值較LS-SVM 更接近于實際鐵路貨運量；GCA-LS-SVM 的最大、最小相對誤差為-3.14%和0.42%，分別小于LS-SVM 的最大、最小相對誤差；GCA-LS-SVM 的預測性能評價指標RMSE、THEIL 值分別為 5707.7、0.0096，分別小于LS-SVM 的RMSE 值和THEIL 值；GCA-LS-SVM 的建模及訓練時間約為23 s，比LS-SVM 減少了7 s。從GCA-LS-SVM 與LS-SVM2、LS-SVM4 的預測結(jié)果可以看出，GCA-LS- SVM 的預測值較LS-SVM2 和LS-SVM更接近于實際鐵路貨運量；GCA-LS-SVM 的最大、最小相對誤差分別小于LS-SVM2 的對應值；GCA-LS-SVM的最小相對誤差雖稍大于LS-SVM4 的最小相對誤差，但其最大相對誤差明顯小于LS-SVM4 的最大相對誤差。GCA-LS-SVM 的RMSE 值和THEIL 值均小于LS-SVM2和LS-SVM4 的對應值。結(jié)論：GCA 法結(jié)合定性分析可以指導LS-SVM 輸入變量的選擇，能夠減少LS-SVM 輸入變量數(shù)目，簡化模型結(jié)構(gòu)，加快模型建模速度，在一定程度上提高LS- SVM 的鐵路貨運量預測精度。

來源出版物：鐵道學報， 2012， 34(3)： 1-6

入選年份：2017

高速行車條件下軌道幾何不平順敏感波長研究

高建敏，翟婉明，王開云

摘要：目的：軌道高平順性是高速鐵路運營成敗的核心問題之一。為保證軌道在高速行車條件下保持良好的技術(shù)狀態(tài)和質(zhì)量均衡，高速鐵路運營必須加強對軌道幾何狀態(tài)的管理。實際軌道不平順是隨里程變化的隨機過程，包含從幾毫米到幾百米的波長成份。在眾多波長成份中，有些波長的不平順對車輛運行品質(zhì)影響大，有些則影響不大。因此，對于我國高速鐵路，有必要探清軌道幾何狀態(tài)管理值對應的波長以及軌道不平順的敏感波長范圍。為此，本文以我國某高速客車為例，利用現(xiàn)代先進的仿真技術(shù)平臺，對高速車輛在彈性軌道上運行時的軌道幾何不平順波長效應進行分析，從理論上分析和探討軌道幾何不平順波長與高速行車動力性能之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進而分析高速鐵路軌道幾何不平順敏感波長范圍。方法：采用車輛-軌道耦合動力學理論方法，建立車輛-軌道耦合動力學模型，分析軌道幾何不平順激擾作用下，高速車輛系統(tǒng)的振動響應情況；借助車輛動力學性能評價指標，進行綜合評判分析，進而分析高速行車條件下，軌道幾何不平順的敏感波長范圍。其中，車輛-軌道耦合動力學模型包括車輛子模型、軌道子模型、輪軌接觸關(guān)系模型。車輛子模型為由車體、構(gòu)架、輪對、懸掛彈簧和阻尼等元件構(gòu)成的多剛體系統(tǒng)，各部分通過懸掛元件連接，形成一個多自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)；軌道子模型中，鋼軌被視為連續(xù)彈性離散點支承基礎上的無限長Euler 梁，軌枕被視為剛性體，與鋼軌以及枕下基礎間通過線性彈簧和粘性阻尼元件連接，道床被離散為剛性質(zhì)量塊，相鄰道床塊間由剪切剛度和剪切阻尼元件相連，道床與路基之間用線性彈簧和阻尼元件連接。輪軌空間接觸幾何關(guān)系通過跡線法求解，輪軌法向力由赫茲非線性彈性接觸理論確定，輪軌切向蠕滑力則通過Kalker 線性理論和非線性修正理論相結(jié)合的方法求解。軌道幾何不平順模型選取高低、水平、方向、軌距和軌道扭曲5 類，用位移函數(shù)作為系統(tǒng)激擾輸入，通過對一股或兩股鋼軌施加同向或反向、同相位或異相位的單波余弦不平順，來描述各類軌道幾何不平順的輸入。車輛系統(tǒng)動力學性能評價指標主要包括輪軌垂向力、輪軌橫向力、輪重減載率、脫軌系數(shù)、車體垂向和橫向振動加速度。結(jié)果：不同行車速度條件下不同類型諧波不平順波長變化對高速行車動力性能指標有不同程度的影響。不同行車速度條件下，高速車輛系統(tǒng)動力學性能指標隨諧波不平順波長的變化呈非線性關(guān)系變化，且不同行車速度條件下各指標隨諧波不平順波長變化而變化的曲線較為相近；在某一波長值，車輛系統(tǒng)動力學性能指標達到最大，此波長即為該行車速度條件下，影響高速車輛運行安全性、穩(wěn)定性的諧波不平順的最不利波長，而該最不利波長附近區(qū)段則為敏感波長范圍。分析發(fā)現(xiàn)，在250～400 km/h 行車速度域，高速車輛系統(tǒng)動力響應指標隨著軌道不平順波長的變化，存在一個幅值相對較大的區(qū)間，軌道不平順類型和行車速度不同，該敏感區(qū)間對應的不平順波長范圍亦不相同。綜合對比可見，在250～400 km/h 行車速度域，軌道高低、方向和水平不平順在長波段的敏感波長范圍分別約為80～160 m、40～120 m 和50～160 m；在相同行車速度條件下，軌道扭曲不平順在長波段的敏感波長范圍約為40～100 m。結(jié)論：應用車輛-軌道耦合動力學理論，可從理論上研究和分析軌道幾何不平順波長對高速車輛動力學性能指標的影響規(guī)律，進而探明高速行車條件下不同類型諧波不平順的最不利波長及其敏感波長范圍，為高速鐵路軌道不平順的管理和線路的養(yǎng)護維修提供理論參考。但是，本文僅針對一種車型，從最基本的諧波不平順角度出發(fā)，分析了不同行車速度條件下軌道幾何不平順的波長影響問題，要確切提出適合中國高速鐵路狀況的軌道幾何不平順敏感波長管理范圍，尚需根據(jù)中國高速鐵路運營車輛及線路狀況等條件，開展更為廣泛的研究。

來源出版物：鐵道學報， 2012， 34(7)： 83-88

入選年份：2017

弓網(wǎng)電弧模型及其電氣特性的研究進展

王英，劉志剛，范福強，等

摘要：目的：目前在電氣化鐵路及城市軌道交通系統(tǒng)的供電系統(tǒng)中，電力機車電能主要供給方式是弓網(wǎng)受流，但隨著我國電力機車運行速度日益提高，弓網(wǎng)離線電弧造成的接觸網(wǎng)以及受電弓電氣燒傷事故頻繁發(fā)生，嚴重影響高速列車受流。為防止弓網(wǎng)電弧侵蝕受電弓和接觸網(wǎng)，避免其對機車設備和環(huán)境的電氣干擾，保證機車可靠受流，針對弓網(wǎng)電弧侵蝕問題，從電氣特性角度進行研究進展綜述。方法：（1）對電弧產(chǎn)生機理進行討論。弓網(wǎng)電弧起因極其復雜，一般弓網(wǎng)在列車運行、弓網(wǎng)滑動接觸過程、受電弓升降操作、受電弓經(jīng)過電分段、滑板或接觸物有異物、接觸線表面不平順或硬點等情況下產(chǎn)生電弧。（2）通過對電弧產(chǎn)生機理的討論，歸納弓網(wǎng)電弧的各種數(shù)學模型以及特點。由于電弧可能受到高速動車運動引起的空氣流動的影響、接觸網(wǎng)和受電弓機械振動的影響和復雜大氣環(huán)境的影響等，因而針對弓網(wǎng)電弧模型的建立還需考慮更多的因素。（3）從弓網(wǎng)電弧的電氣特性入手介紹當前國內(nèi)外弓網(wǎng)電弧的電氣侵蝕、電弧能量、電氣干擾和電弧檢測的最新研究進展。對弓網(wǎng)電弧的電氣侵蝕研究主要集中于定性研究方面，但對于電弧侵蝕的定量分析研究很少，因此，接觸網(wǎng)系統(tǒng)電弧電氣侵蝕應加強對電弧能量的深入研究，電弧能量大小直接關(guān)系到電弧侵蝕的程度，而針對弓網(wǎng)電弧的電氣干擾，目前國內(nèi)外的研究比較集中在過電壓和電磁干擾的影響，同時隨著列車逐漸趨于高速化和重載化，弓網(wǎng)離線電弧檢測將是未來評價高速鐵路弓網(wǎng)受流質(zhì)量的重要檢測方式，研究弓網(wǎng)離線電弧檢測的主要目標是通過對電量或非電量檢測特征量的統(tǒng)計分析和對接觸線每公里受流質(zhì)量的量化來確定受流質(zhì)量指數(shù)，以幫助檢測和維修工作順利進行。（4）從電氣特性角度，分析弓網(wǎng)電弧研究存在的問題和未來發(fā)展趨勢。電弧問題的研究主要集中在開關(guān)電弧模型的建立與分析、能量分布、對觸頭材料的侵蝕和載流摩擦磨損等方面；針對弓網(wǎng)的研究也都集中在機械接觸等非電氣特性上，對弓網(wǎng)電弧模型和電氣特性的分析和檢測并不多。弓網(wǎng)電弧現(xiàn)象越來越引起關(guān)注，針對弓網(wǎng)電弧的研究，可以通過實驗室弓網(wǎng)電弧實驗對電弧數(shù)學模型進行優(yōu)化，建立適合弓網(wǎng)電弧的阻抗模型，也可以結(jié)合整個牽引網(wǎng)供電系統(tǒng)，對弓網(wǎng)電弧進行系統(tǒng)性研究，同時也可從弓網(wǎng)電弧的檢測以及控制上深入研究。結(jié)果：通過對弓網(wǎng)電弧的形成機理和特點的討論，從電氣特性研究角度對弓網(wǎng)電弧模型及其電氣特性和檢測的研究現(xiàn)狀與存在問題進行了綜述。主要介紹弓網(wǎng)電弧模型及其電氣特性與檢測的國內(nèi)外最新研究進展，并對未來研究趨勢進行了展望。隨著電氣化鐵路的快速發(fā)展，特別是高速鐵路的建設與運行，作為衡量列車高速運行狀態(tài)的重要指標，對弓網(wǎng)電弧的研究越來越具有理論和實際工程意義。結(jié)論：電氣化鐵路在高速受流下，受電弓滑板與接觸網(wǎng)組成了一對機械與電氣耦合的特殊摩擦副。弓網(wǎng)電弧是一個電場、磁場、氣流場及熱場等多物理場之間相互耦合變化的復雜過程，影響因素多，隨機性強，理論研究十分困難。

來源出版物：鐵道學報， 2013， 35(8)： 35-43

入選年份：2017

地鐵列車追蹤運行的節(jié)能控制與分析

唐海川，王青元，馮曉云

摘要：目的：傳統(tǒng)的列車運行控制算法主要針對單列車運行曲線進行優(yōu)化，以最小化列車全程的機械能能耗。但是，在列車實際運用過程中，運行能耗的計算并不是對每列車進行單獨測算，而是在牽引變電所處完成。因此，在有多列車同時運行的供電區(qū)間中，列車節(jié)能優(yōu)化不僅需要考慮減少列車機械能損失，合理使用制動產(chǎn)生的再生能量同樣重要。基于給定前行列車的運行狀態(tài)，研究追蹤列車的最優(yōu)控制算法，以實現(xiàn)在牽引變電所處總能耗最小。方法：首先根據(jù)列車制動原理，建立牽引網(wǎng)再生制動等效電路，將列車等效為功率源，前車反饋的能量如果不能被后車吸收將在車載電阻中消耗。其次，基于等效電路圖，考慮列車運動學模型、等效電路關(guān)系以及列車準點運行線路限速、準確停站等約束條件，以牽引變電所處的總能耗最小為目標，構(gòu)建兩車追蹤運行優(yōu)化問題的數(shù)學模型。最后，將初始列車運行曲線對應的狀態(tài)向量作為參考點，基于參考點利用泰勒展式對模型約束進行線性化處理，使其能夠采用二次規(guī)劃算法求解，再將獲得的最優(yōu)解代替初始參考點重新進行優(yōu)化計算，反復迭代，直到最優(yōu)解收斂，所得狀態(tài)向量對應的運行曲線即為追蹤列車最優(yōu)運行曲線。結(jié)果：以某地鐵線路為例，驗證本文介紹的二次規(guī)劃算法對再生能耗優(yōu)化利用的有效性。為了比較算法優(yōu)化效果，保持前行列車運行曲線不變，追蹤列車考慮2 種運行方案。方案一：追蹤列車保持與前行列車同樣運行策略；方案二：追蹤列車采用本文算法，根據(jù)前行列車運行情況，調(diào)整運行狀態(tài)，在保證安全準點的前提下，盡可能地吸收前行列車的再生制動能量；在方案二中，當前行列車開始制動時，追蹤列車根據(jù)網(wǎng)上電壓變化調(diào)整列車操縱指令，實現(xiàn)再生能量利用。在前車制動結(jié)束后，后車通過延長牽引時間，推遲恒速運行狀態(tài)補償之前對列車狀態(tài)進行調(diào)整所損失的時分，最終實現(xiàn)準點進站。在本仿真案例中，方案二可使牽引變電所處的總能耗降低3.8%，且明顯改善網(wǎng)壓波動情況；當追蹤間隔較短時，追蹤列車以增大單車機械能損失的代價才能實現(xiàn)再生能耗的優(yōu)化利用，系統(tǒng)總能耗的節(jié)約情況并不明顯；當追蹤列車發(fā)車時間接近前車制動時間時，節(jié)能效果顯著；另一方面，即使不考慮算法優(yōu)化，合理安排追蹤間隔也可節(jié)約7.2%的總能耗。結(jié)論：（1）基于二次規(guī)劃算法求解追蹤列車最優(yōu)控制問題，可以在保證準點運行、準確停站的前提下，降低系統(tǒng)總能耗，改善網(wǎng)壓波動。（2）不同追蹤間隔的運行圖對應的節(jié)能潛力并不相同。仿真結(jié)果顯示，追蹤列車發(fā)車時間距離前行列車的制動時間過遠或過于接近，采用算法優(yōu)化進行節(jié)能的效果都不明顯。（3）即使不考慮算法優(yōu)化，合理設置追蹤間隔時間對再生能量的利用也有較大影響。根據(jù)實際運營需要，同時調(diào)整追蹤間隔和優(yōu)化追蹤列車運行曲線可獲得更好地節(jié)能效果。

來源出版物：鐵道學報， 2015， 37(1)： 37-43

入選年份：2017