貨物列車優化操縱與節能分析

郝開鈺 趙武 王國棟

摘 要：由于貨物列車的承載量很大，因此在列車的操縱與節能方面我們應該給予足夠的重視，努力優化操縱與節能，使得我們的貨物列車能夠很好的運行，并且為我們的社會和國家帶來了巨大的貢獻。

關鍵詞：貨物列車；優化操縱；節能分析

我們都知道鐵路運輸部門在我國的國民經濟中的耗能是非常大的單位之一，同時也耗費了我國許多的資源。為了使得我國的資源能夠得到合理的運用，因此我們必須進行貨物列車優化操縱與節能的分析，為我國節省許多的能源資源，從而保證我國的能源的發展和進步。

1 貨物列車的節能分析

列車的電制動的特性對于貨物列車的節能分析是非常重要的，根據它的特性以及特點我們可以把它不歸并到同一制動性的曲線之下。另外，由于空氣制動性特性以及特征也具備同一制動的曲線的一些特征，因此空氣制動特性與同一特性的曲線是有相同之處的。但是由于各種各樣原因的制約和影響，這兩者都不考慮制動的充風時間和緩解的時間，并且在時間的限度上都比較的寬松。我們都知道列車的牽引力可以讓列車能夠在列車道上前行，是促使列車前行的一個十分重要的部分。列車的制動力也是影響列車的速度的一個十分重要的因素，對于列車的順利運行具有十分重要的影響和意義。我們要想讓火車安全的減速，我們就必須采取一些有效制動的措施。我們都知道列車會在任意一個位置減速并且停止，由于列車自身的獨特特性，要想及時的停下來是不可能的，因此我們就需要借助列車的制動力來使得列車能夠提前減速。有的時候，由于各種各樣的原因和制約，列車就不存在牽引力，這是一種十分特殊的情況。尤其是對于線路的坡道，我們應該特別注意合理的利用牽引力來使得列車的速度下降或者是上升，而這也被稱作下坡道或者是上坡道。

我們假設列車的位置在s處，a、b、c都大于0，我們就可以根據其他的一些條件計算出其牽引力以及制動力。由于坡道是恒值的，并且這些恒值坡道有許多條，因此就組成了線路。我們需要計算出列車的坡道阻力，那么我們就要運用一些公式了。我們假設P（S）=g（s）（g（s））為列車的阻力，那么w（K）=2aK+b+c。我們的動能相對應的格式是根據以上算法來計算的。為了更加準確的分析制動力以及牽引力，因此我們就利用列車的動力學的學微分方程式為

k（S）=ut（s）ft-ub（s）fb（K）-w（K）+g（s） （1）

（2）

我們通過以上公式可以得出：

A=ut（s）f t （K）ds→min （3）

其還有制約的因素：

0≤ut（s）≤1； 0≤ub（s）≤1；K（s）≤K（S） （4）

邊界條件為K（s）ot，并且 0≤ut（s）≤1，K（s）≤K（S），并且K（0）-t（0）=T。

由此我們可以判定的是列車要想保證不超速，就必須全力制動，并且我們應該盡量降低速度，讓列車的制動能力以及牽引能力都滿足列車的要求，讓列車能夠在安全的情況下安全減速。我們都知道列車的在進入大的下坡道的時候，由于其本身是貨車，載重量十分的大，因此我們要讓列車在恰當的時速內運行，否則就會影響列車的正常減速。列車在減速時候，我們應該保證牽引力在不斷的升高，否則的話，就會無法滿足列車的減速要求。

2 貨物列車優化操縱分析

由于我們要保證列車的安全平穩運行，因此我們應該很好的把握運行的時間。我們都知道列車的運行時間在列車的運行之前都是已經預設好的，但是由于各種各樣的原因制約和限制，從而延長了運行的時間。再加上我們的貨車承載量又非常之大，因此就存在著各種各樣的操縱序列，這些操縱系列對于列車的正常運行具有十分重要的作用和影響。因此我們應該努力尋找一種能耗較少的操作方式，這樣才能夠使得貨車的能源消耗降低到最小，這樣就為我們實現持續的發展的目標作出了很大的貢獻。我們在列車操作的過程中應該以偶勻速牽引運行，這樣我們就可以減少因為加速而造成的資源能耗。我們都知道列車的最大加速度對于我們的優化操作具有一定的積極的影響和意義，因此我們一定要好好的利用它。

我們在制動的時候一定要以最大的限度來使得貨車實現制動，因此我們應該采取一些有效的制動能力。因為這樣我們的操作就不需要耗費更多的能源資源，并且能夠有效的實現節能。在下坡道的時候我們需要非常注意的是我們不能以高速運行，因為這樣就會耗費我們的能源，因此我們應該尋找其他的方法。但是我們尋找的這個方法應該能夠有效的實現節能，那么我們就采用以低速進入下坡道，因為以低速進入下坡道的方式，有很多優點。因為這樣我們就可以不用單純的利用我們的能源，而是利用外力來幫助我們實現順利運行。這個外力就是我們可以利用重力加速度來幫助我們運行，這個方式可以給出我們優化的操作系列。

我們可以以實例分析其原理，并且讓我們從中得到啟示，明白一些節能的道理。如圖1所示，我們看到優化了的操作序列對于我們可以有效地減少能源資源的消耗。

圖1

根據圖1我們得知當列車牽引的時候，我們一定要盡最大的限度來使得列車實現牽引，并且我們還要利用重力加速度來節省能源。另外，我們要根據給定的運行貨車運行的時間，盡量減少我們的運行時間。我們都知道制動是要全面的啟動列車的操作系統，一旦所有的操作系統都被同時的啟動，那么就會耗費大量的能源。因此我們要根據具體情況，盡量的避免制動。我們還可以采取局部優化以及全局優化的方式，這兩種方式都可以使得我們達到目的。我們在施行全局優化的時候應該注重實效性，只有這樣我們才能夠很好的完成優化目的。

3 結束語

由于貨車的承載量是非常大的，因此我們如果不對其進行優化的操作和節能的話，就會白白的耗費許多的能源。因此，我們應該列車的操作系統以及能源方面進行優化，具體我們可以利用重力的加速度，盡量的避免制動帶來的能源消耗，這樣我們就實現了優化貨車的操作系統與節能的目標。

參考文獻

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