列車運(yùn)行過程仿真及優(yōu)化研究.pdf

1、為了研究列車運(yùn)行過程仿真和優(yōu)化控制方案，論文在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，首先以最快速度運(yùn)行策略構(gòu)造了單質(zhì)點(diǎn)列車運(yùn)行仿真模型，在這一模型基礎(chǔ)上，通過構(gòu)造多質(zhì)點(diǎn)列車模型，設(shè)計(jì)線路分段模型與算法，設(shè)計(jì)并優(yōu)化列車運(yùn)行過程算法等，構(gòu)造了多質(zhì)點(diǎn)列車運(yùn)行仿真模型，據(jù)此設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通列車運(yùn)行仿真系統(tǒng)。參考這一仿真系統(tǒng)，結(jié)合遺傳算法理論，通過深入細(xì)致分析列車運(yùn)行控制過程，將遺傳算法引入列車運(yùn)行控制方案的優(yōu)化之中。在復(fù)雜線路條件下，找到了較多質(zhì)點(diǎn)

2、模型更加優(yōu)秀的列車運(yùn)行控制方案。論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1.根據(jù)既有列車運(yùn)行控制的機(jī)械能理論、能耗理論及列車牽引計(jì)算理論，提出了包含能耗、運(yùn)行時(shí)分和停站精度在內(nèi)的多目標(biāo)列車運(yùn)行仿真模型。 2.在多目標(biāo)列車運(yùn)行仿真模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合列車牽引計(jì)算與運(yùn)行仿真理論，通過分析城市軌道交通系統(tǒng)與普通鐵路系統(tǒng)的異同，提出了三種典型列車運(yùn)行控制策略，并以最快速策略為依據(jù)，構(gòu)造了單質(zhì)點(diǎn)列車運(yùn)行仿真模型。 3.在列車運(yùn)

3、行仿真的單質(zhì)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上，通過建立多質(zhì)點(diǎn)的列車模型，考慮列車長度對附加阻力計(jì)算的影響，構(gòu)造線路分段模型和變坡段列車受力計(jì)算方法，工況轉(zhuǎn)換引入合理性條件，中間過程運(yùn)用波浪軌線代替恒速軌線，進(jìn)站制動運(yùn)用反向遞推試湊法等方法，構(gòu)造了列車運(yùn)行仿真的多質(zhì)點(diǎn)優(yōu)化模型。 4.通過對列車運(yùn)行控制過程的研究，將運(yùn)行控制方案分解為工況序列，結(jié)合遺傳算法理論與方法，將工況序列映射為染色體，工況序列表映射為種群，從而將遺傳算法引入列車運(yùn)行仿真模型求解問

4、題。通過設(shè)計(jì)選擇算子、保優(yōu)交叉和變異算子、構(gòu)造變長算子、設(shè)計(jì)并改進(jìn)適應(yīng)值函數(shù)、構(gòu)造列車運(yùn)行仿真器的算法等，設(shè)計(jì)了變長度染色體多目標(biāo)改進(jìn)遺傳算法。 5．在單質(zhì)點(diǎn)模型和多質(zhì)點(diǎn)模型基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通列車運(yùn)行仿真系統(tǒng)，并通過實(shí)例測試了單質(zhì)點(diǎn)模型和多質(zhì)點(diǎn)模型。測試表明，單質(zhì)點(diǎn)模型能夠計(jì)算多種列車運(yùn)行曲線，估計(jì)區(qū)間運(yùn)行時(shí)分，但是設(shè)計(jì)不夠合理，能耗偏高，計(jì)算相對粗略。多質(zhì)點(diǎn)模型克服了單質(zhì)點(diǎn)模型的缺點(diǎn)，進(jìn)站初速度降低10﹪一30﹪

5、，節(jié)約總能耗達(dá)30﹪以上，同時(shí)優(yōu)化了控制過程和仿真曲線。這一模型較既有系統(tǒng)降低了進(jìn)站制動初速度，停站計(jì)算更加準(zhǔn)確，工況轉(zhuǎn)換更加合理，克服了長短鏈和超長線路計(jì)算問題，計(jì)算速度更快。 在多質(zhì)點(diǎn)列車運(yùn)行仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了變長染色體多目標(biāo)改進(jìn)遺傳算法。在測試的同時(shí)對適應(yīng)值函數(shù)和選擇算子進(jìn)行了改進(jìn)。大量測試表明，該仿真算法可以適應(yīng)陡坡段、限速變化的復(fù)雜線路，其提供的優(yōu)化方案由兩個(gè)以上控制變量構(gòu)成，能夠滿足能耗、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分和停站精度等