基于货车大型化的驼峰设计与作业控制理论研究

论文摘要

进入新世纪以来,随着我国市场经济的蓬勃发展,货物运输需求呈现出多元化。受其影响,我国铁路货物运输逐渐向重载化、直达化、集中化等方向发展,与之相适应,铁路货车也向大型化、专门化方向发展,通用货车轴重由原来18t为主发展到21t为主,并逐渐向23t和25t轴重过渡,未来还有进一步增大的趋势。在铁路货物运输组织变化与货车轴重提高的背景下,我国铁路编组站驼峰逐渐表现出不适应性。由于峰高偏高,不得不降低推峰速度,导致作业效率降低、作业安全性差及能耗高等问题；驼峰调速控制不能够适应23t轴重货车应用条件下的溜放需求,造成轻载货车在不利溜放条件下溜放不到位,以及重载货车超速连挂问题。为此,本文在总结国内外相关研究成果的基础上,对目前23t轴重货车与既有货车混合应用条件下的驼峰调速控制以及基于货车大型化的我国铁路编组站节能型驼峰设计等问题进行了系统研究：(1)论文在论述我国铁路货物运输、货车技术发展趋势的基础上,分析了我国编组站驼峰的发展现状,目前存在的问题,以及未来的发展趋势。(2)论文对驼峰设计的复杂约束条件下的静态优化和动态适应特点,以及驼峰作业控制问题的复杂、动态、模糊控制的特点进行了深入阐述,系统地分析了驼峰设计与作业控制中的设计理念、车辆、车组、作业控制系统、平纵断面、气候条件及误差等影响因素,全面研究了这些因素的相互关系。(3)论文在深入分析既有驼峰出口速度控制模型的基础上,研究了既有驼峰高度下,驼峰车组溜放的调速控制问题。分别建立了既有驼峰高度下,基于货车大型化的间隔制动出口动态速度控制模型和基于模糊神经网络的目的制动出口速度控制模型。解决了目前我国铁路编组站存在轻载货车在不利溜放条件下溜放不到位及重载23t轴重货车车场超速连挂的实际问题。(4)论文在提出驼峰节能化设计理念的基础上,研究了驼峰设计中的“三难条件”(“难行线”、“难行气候”、“难行车”),分析了“三难条件”中各因素对驼峰设计的影响,指出既有驼峰设计规范中“难行车”选取标准的不合理性,研究了“基于三难条件出现概率”的“难行车”质量确定方法,并对驼峰设计中“难行车”质量提出了推荐值。(5)论文将计算机仿真理论应用到驼峰设计与作业模拟中,建立了驼峰作业仿真模型,并研制了计算机仿真系统软件。论文以某36条调车线驼峰为案例,进行了节能型驼峰峰高及纵断面改造设计,分析了驼峰作业过程各个环节的能量转换关系,建立了推峰能耗计算模型、制动能耗计算模型及改造经济效益计算模型,论述了节能型驼峰的节能效果及经济效益,以及驼峰改造的必要性、改造时机和改造技术路线等问题,通过仿真验证了本文的研究结论。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国铁路货物运输发展趋势
• 1.1.2 我国铁路货车发展趋势
• 1.1.3 我国铁路编组站驼峰发展趋势
• 1.2 国内外研究与实践综述
• 1.2.1 国外研究与实践
• 1.2.2 国内研究与实践
• 1.3 论文研究内容、结构与技术路线
• 1.3.1 研究范围
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 论文结构
• 1.3.4 论文技术路线
• 2 驼峰设计与作业控制理论分析
• 2.1 驼峰设计与作业控制问题的科学描述
• 2.2 设计理念分析
• 2.3 过峰车辆及车组分析
• 2.3.1 过峰车辆
• 2.3.2 过峰车组
• 2.4 作业控制系统分析
• 2.5 平纵断面分析
• 2.5.1 横向运动力
• 2.5.2 纵向作用力
• 2.6 气候条件分析
• 2.7 误差分析
• 2.8 小结
• 3 基于货车大型化的既有驼峰出口速度控制模型
• 3.1 既有驼峰出口速度控制模型
• 3.1.1 间隔制动出口速度控制模型
• 3.1.2 目的制动出口速度控制模型
• 3.1.3 既有出口速度控制模型的不足
• 3.1.4 问题分析及解决对策
• 3.2 间隔制动出口动态速度控制模型
• 3.3 基于模糊神经网络的目的制动出口速度控制模型
• 3.3.1 建模背景
• 3.3.2 目的制动出口速度控制模型
• 3.4 小结
• 4 基于货车大型化的节能型驼峰设计与改造研究
• 4.1 节能型驼峰高度与纵断面设计
• 4.1.1 驼峰设计的"三难条件"
• 4.1.2 节能型驼峰高度设计
• 4.1.3 节能型驼峰纵断面改造设计
• 4.2 节能效果与经济效益分析
• 4.2.1 节能效果
• 4.2.2 改造费用
• 4.3 既有驼峰改造问题研究
• 4.3.1 既有驼峰改造必要性
• 4.3.2 既有驼峰改造时机
• 4.3.3 既有驼峰改造技术路线
• 4.4 小结
• 5 驼峰作业仿真分析
• 5.1 驼峰作业仿真的必要性
• 5.2 节能型驼峰作业仿真
• 5.2.1 计算机仿真理论与方法
• 5.2.2 驼峰作业的计算机仿真分析
• 5.2.3 驼峰作业仿真模型
• 5.3 仿真案例
• 5.3.1 间隔制动出口速度控制
• 5.3.2 间的制动出口速度控制
• 5.3.3 制动能耗节省
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 论文创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 附录A 驼峰平面设计图
• 附录B 节能型驼峰峰高检算图
• 作者简历
• 学位论文数据集