[发明专利]基于空气制动的重载列车长大下坡操纵优化方法

说明书

本发明公开了一种基于空气制动的重载列车长大下坡操纵优化方法，通过获取重载列车的基础数据，构建列车纵向动力学模型，并根据基础数据对列车纵向动力学模型进行参数校验，并基于校验后的列车纵向动力学模型构建列车多目标优化计算模型；完成对列车多目标优化计算模型构建标准二次型，利用标准QP模型进行解算，得到优化操纵序列；本发明通过细化空气制动模型建立更加准确的重载列车动力学仿真模型，量化表征重载列车在长大下坡空气制动性能的变化规律，从而基于标准QP模型，得到优化操纵序列，有效支撑并优化重载列车在长大下坡的操纵策略，保证了重载列车的安全平稳运行。

技术领域

本发明涉及列车操作优化领域，具体涉及一种基于空气制动的重载列车长大下坡操纵优化方法。

背景技术

近年来，随着重载货物列车的牵引重量、编组长度不断增加，其成本低、运能大的优势不断凸显。但由于重载列车在运行过程中受到列车牵引重量、编组长度、线路限速及连续长大下坡道等条件的限制，使重载列车与普通货物列车相比有着更加严苛的安全、平稳操纵要求。以朔黄铁路线为例，其铁路纵断面呈西高东低走势，海拔落差接近2000m，重车方向最大下坡道为-12‰，最小曲线半径400m，下坡区段几乎占整个线路的47％。尤其是在重车方向连续的长大下坡区段，司机需要进行周期性的空气制动与缓解操作，由于合适的制动和缓解点位很难判断，不优的空气制动操纵可能会导致站间计划外的停车，进而降低了整条线路的运输效率；极端情况下甚至可能会发生联接器断裂和列车脱轨，极大影响着列车运行安全。因此，从空气制动机理分析和模型深入的角度切入，以保证重载列车长大下坡周期性制动过程的安全性、平稳性为目标进行多目标操纵优化方法的研究很有必要。

由于重载列车在运行过程中必需采用空气制动的方式调速，而在空气制动过程中，空气制动波传递时间增多且列车管充排风呈现非线性，使得司机在驾驶过程中，很难预测空气制动的制动/缓解时机。同时，重载列车的长编组、大惯性、车辆之间易发生相对运动的特点，造成列车运行过程中易出现纵向冲动。为了确保长大下坡区段的安全平稳运行，空气制动性能发挥的评估成为了需要首先解决的问题。现有的空气制动性能发挥的评估主要都是结合优秀司机的操纵经验和操纵规则的分析总结。为了保证操纵策略优化的效果，从模型出发进行空气制动性能发挥的评估也是很有必要的。

综上所述，针对现阶段建立的长大下坡道重载列车操纵规范指标是普遍适用于全线列车安全操纵的通用指标，其对于长大下坡区段的针对性和精准性都还有欠缺。

发明内容

针对现有技术中的上述不足：现阶段建立的长大下坡道重载列车操纵规范指标是普遍适用于全线列车安全操纵的通用指标，其对于长大下坡区段的针对性和精准性都还有欠缺，本发明提供了一种基于空气制动的重载列车长大下坡操纵优化方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于空气制动的重载列车长大下坡操纵优化方法，包括以下步骤：

S1、获取重载列车的基础数据；

S2、构建列车纵向动力学模型，并根据基础数据对列车纵向动力学模型进行参数校验，得到校验后的列车纵向动力学模型；

S3、根据校验后的列车纵向动力学模型构建列车多目标优化计算模型；

S4、根据列车多目标优化计算模型构建标准二次型，并利用标准QP模型进行解算，得到优化操纵序列。

本发明具有以下有益效果：