貨物列車優(yōu)化操縱與節(jié)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(jié)能方面我們應(yīng)該給予足夠的重視，努力優(yōu)化操縱與節(jié)能，使得我們的貨物列車能夠很好的運(yùn)行，并且為我們的社會(huì)和國家?guī)砹司薮蟮呢暙I(xiàn)。

關(guān)鍵詞：貨物列車；優(yōu)化操縱；節(jié)能分析

我們都知道鐵路運(yùn)輸部門在我國的國民經(jīng)濟(jì)中的耗能是非常大的單位之一，同時(shí)也耗費(fèi)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(yùn)用，因此我們必須進(jìn)行貨物列車優(yōu)化操縱與節(jié)能的分析，為我國節(jié)省許多的能源資源，從而保證我國的能源的發(fā)展和進(jìn)步。

1 貨物列車的節(jié)能分析

列車的電制動(dòng)的特性對(duì)于貨物列車的節(jié)能分析是非常重要的，根據(jù)它的特性以及特點(diǎn)我們可以把它不歸并到同一制動(dòng)性的曲線之下。另外，由于空氣制動(dòng)性特性以及特征也具備同一制動(dòng)的曲線的一些特征，因此空氣制動(dòng)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(dòng)的充風(fēng)時(shí)間和緩解的時(shí)間，并且在時(shí)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(gè)十分重要的部分。列車的制動(dòng)力也是影響列車的速度的一個(gè)十分重要的因素，對(duì)于列車的順利運(yùn)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(dòng)的措施。我們都知道列車會(huì)在任意一個(gè)位置減速并且停止，由于列車自身的獨(dú)特特性，要想及時(shí)的停下來是不可能的，因此我們就需要借助列車的制動(dòng)力來使得列車能夠提前減速。有的時(shí)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(duì)于線路的坡道，我們應(yīng)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(shè)列車的位置在s處，a、b、c都大于0，我們就可以根據(jù)其他的一些條件計(jì)算出其牽引力以及制動(dòng)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(jì)算出列車的坡道阻力，那么我們就要運(yùn)用一些公式了。我們假設(shè)P（S）=g（s）（g（s））為列車的阻力，那么w（K）=2aK+b+c。我們的動(dòng)能相對(duì)應(yīng)的格式是根據(jù)以上算法來計(jì)算的。為了更加準(zhǔn)確的分析制動(dòng)力以及牽引力，因此我們就利用列車的動(dòng)力學(xué)的學(xué)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(dòng)，并且我們應(yīng)該盡量降低速度，讓列車的制動(dòng)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(jìn)入大的下坡道的時(shí)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(dāng)?shù)臅r(shí)速內(nèi)運(yùn)行，否則就會(huì)影響列車的正常減速。列車在減速時(shí)候，我們應(yīng)該保證牽引力在不斷的升高，否則的話，就會(huì)無法滿足列車的減速要求。

2 貨物列車優(yōu)化操縱分析

由于我們要保證列車的安全平穩(wěn)運(yùn)行，因此我們應(yīng)該很好的把握運(yùn)行的時(shí)間。我們都知道列車的運(yùn)行時(shí)間在列車的運(yùn)行之前都是已經(jīng)預(yù)設(shè)好的，但是由于各種各樣的原因制約和限制，從而延長了運(yùn)行的時(shí)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(duì)于列車的正常運(yùn)行具有十分重要的作用和影響。因此我們應(yīng)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(shí)現(xiàn)持續(xù)的發(fā)展的目標(biāo)作出了很大的貢獻(xiàn)。我們?cè)诹熊嚥僮鞯倪^程中應(yīng)該以偶勻速牽引運(yùn)行，這樣我們就可以減少因?yàn)榧铀俣斐傻馁Y源能耗。我們都知道列車的最大加速度對(duì)于我們的優(yōu)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?cè)谥苿?dòng)的時(shí)候一定要以最大的限度來使得貨車實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，因此我們應(yīng)該采取一些有效的制動(dòng)能力。因?yàn)檫@樣我們的操作就不需要耗費(fèi)更多的能源資源，并且能夠有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在下坡道的時(shí)候我們需要非常注意的是我們不能以高速運(yùn)行，因?yàn)檫@樣就會(huì)耗費(fèi)我們的能源，因此我們應(yīng)該尋找其他的方法。但是我們尋找的這個(gè)方法應(yīng)該能夠有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能，那么我們就采用以低速進(jìn)入下坡道，因?yàn)橐缘退龠M(jìn)入下坡道的方式，有很多優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)檫@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(shí)現(xiàn)順利運(yùn)行。這個(gè)外力就是我們可以利用重力加速度來幫助我們運(yùn)行，這個(gè)方式可以給出我們優(yōu)化的操作系列。

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

圖1

根據(jù)圖1我們得知當(dāng)列車牽引的時(shí)候，我們一定要盡最大的限度來使得列車實(shí)現(xiàn)牽引，并且我們還要利用重力加速度來節(jié)省能源。另外，我們要根據(jù)給定的運(yùn)行貨車運(yùn)行的時(shí)間，盡量減少我們的運(yùn)行時(shí)間。我們都知道制動(dòng)是要全面的啟動(dòng)列車的操作系統(tǒng)，一旦所有的操作系統(tǒng)都被同時(shí)的啟動(dòng)，那么就會(huì)耗費(fèi)大量的能源。因此我們要根據(jù)具體情況，盡量的避免制動(dòng)。我們還可以采取局部優(yōu)化以及全局優(yōu)化的方式，這兩種方式都可以使得我們達(dá)到目的。我們?cè)谑┬腥謨?yōu)化的時(shí)候應(yīng)該注重實(shí)效性，只有這樣我們才能夠很好的完成優(yōu)化目的。

3 結(jié)束語

由于貨車的承載量是非常大的，因此我們?nèi)绻粚?duì)其進(jìn)行優(yōu)化的操作和節(jié)能的話，就會(huì)白白的耗費(fèi)許多的能源。因此，我們應(yīng)該列車的操作系統(tǒng)以及能源方面進(jìn)行優(yōu)化，具體我們可以利用重力的加速度，盡量的避免制動(dòng)帶來的能源消耗，這樣我們就實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化貨車的操作系統(tǒng)與節(jié)能的目標(biāo)。

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