基于在線規(guī)劃的高速動(dòng)車組智能駕駛算法研究.pdf

1、隨著中國(guó)高速鐵路建設(shè)制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，中國(guó)高鐵“走出去”的步伐正加速助推“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于人工駕駛操縱的優(yōu)化，動(dòng)車組自動(dòng)駕駛技術(shù)能有效規(guī)避因人為操作失誤帶來(lái)的安全隱患，發(fā)揮高速高效的運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)在動(dòng)車組自動(dòng)駕駛方向的研究更符合鐵路智能化的新技術(shù)潮流。目前自動(dòng)駕駛技術(shù)(Automatic Train Operation，ATO)在部分地鐵線上得到了很好的推廣應(yīng)用，如上海地鐵10號(hào)線以及北京在建的燕房線，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。而

2、動(dòng)車組高速高密度地追蹤運(yùn)行導(dǎo)致控制過(guò)程復(fù)雜，眾多學(xué)者致力于高速動(dòng)車組的駕駛操縱優(yōu)化算法的研究，以同時(shí)滿足安全苛求性、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化、乘客舒適性以及準(zhǔn)時(shí)正點(diǎn)的多目標(biāo)控制要求。
　　多數(shù)的動(dòng)車組的優(yōu)化操縱算法的研究以追蹤離線目標(biāo)速度曲線為核心，缺乏對(duì)復(fù)雜線路條件的靈活適應(yīng)性，而且離線優(yōu)化的目標(biāo)速度很難兼顧多目標(biāo)控制要求，主要依靠司機(jī)的操控水平和經(jīng)驗(yàn)。本文擺脫追蹤目標(biāo)速度曲線的固定模式，根據(jù)優(yōu)秀司機(jī)的駕駛操縱規(guī)則以及駕駛數(shù)據(jù)建立專家知識(shí)庫(kù)，

3、通過(guò)在線學(xué)習(xí)算法進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到多目標(biāo)的控制要求。本文高速動(dòng)車組的智能駕駛算法的研究從以下幾個(gè)方向展開:
　　首先，分析優(yōu)秀司機(jī)的駕駛操縱規(guī)律及動(dòng)車組的牽引、制動(dòng)特性曲線數(shù)據(jù)，建立專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù)，并采用單位移多質(zhì)點(diǎn)模型對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行建模仿真。
　　然后，綜合考慮線路限速、臨時(shí)限速、ATP監(jiān)控設(shè)備的限速值，操縱動(dòng)車組不超速報(bào)警、不觸發(fā)制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“貼限運(yùn)行”。最大限度發(fā)揮高速動(dòng)車組的速度優(yōu)勢(shì)，縮短追蹤時(shí)間間隔。建立計(jì)劃運(yùn)營(yíng)時(shí)間的動(dòng)

4、態(tài)分配和調(diào)整策略，以達(dá)到準(zhǔn)點(diǎn)的控制要求。利用經(jīng)驗(yàn)步長(zhǎng)最速下降法和改進(jìn)隨機(jī)元下降法，不斷優(yōu)化控制器輸出，以達(dá)到減少工況切換次數(shù)，提高舒適度的目標(biāo)。
　　最后，利用Simulink動(dòng)態(tài)仿真工具，搭建高速動(dòng)車組智能駕駛仿真平臺(tái)。為方便用戶操作、直觀顯示仿真結(jié)果，還搭建了仿真用戶界面(Graphical UserInterface，GUI)。利用北京-天津南的實(shí)際線路數(shù)據(jù)，將Fuzzy PID算法作為參照，對(duì)本文提出基于精確在線規(guī)劃的智能