列車節(jié)能優(yōu)化操縱理論及應用研究.pdf

1、列車的運行是在一個復雜多變的環(huán)境下，由多種因素共同作用的結果。在中國列車的運行控制主要依靠機車駕駛員的經驗及操作技術水平。盡管鐵路運輸的單位能耗逐年降低，但能耗總量依然巨大。因此，研究列車節(jié)能優(yōu)化操縱對于鐵路行業(yè)的節(jié)能減排具有重大意義。本文從列車的區(qū)間運行控制和停車制動控制兩方面研究了列車節(jié)能優(yōu)化操縱問題，在保證列車運行安全的前提下，建立了以能耗、正點、停車準確為目標的多目標列車節(jié)能優(yōu)化操縱模型，提出并改進了模型的優(yōu)化算法，進行了現場試

2、驗。論文的主要研究內容包括以下幾個方面:
　　1.以列車運動過程為基礎，研究了列車運行過程中所受力的情況，分析了列車運行能耗的主要形態(tài)，通過理論分析和專家經驗指出保持列車區(qū)間運行速度的均衡性和減少不必要制動是降低列車運行能耗的關鍵。建立了以能耗、運行時間和停車準確度為目標的列車運行過程優(yōu)化模型。
　　2.以遺傳算法為基礎研究列車優(yōu)化操縱問題，并對優(yōu)化算法進行改進。首先針對列車運行環(huán)境和操縱狀態(tài)的不同，提出了基于混合編碼的并行

3、遺傳算法，同時，為了加快算法的收斂速度，將機車駕駛員經驗作為約束信息，融入到解的更新過程中，引導算法的尋優(yōu)過程向最優(yōu)解區(qū)域運動。將模擬退火算法用于求解列車優(yōu)化操縱模型，經驗證，計算結果能夠滿足列車運行控制要求。
　　3.研究了列車節(jié)能操縱的相關方法，提出了將模擬退火算法結合遺傳算法求解多目標列車優(yōu)化操縱問題的方法，實際操縱列車與優(yōu)化模型仿真對比結果表明，該算法具有較好的靈活性，不僅能適應不同的線路狀況，同時，在滿足安全、準點、停車

4、準確的前提下，也能有效降低列車運行能耗。
　　4.分析研究了列車的制動過程及操作要求，指出列車制動的關鍵是合理選擇制動的初始點和緩解點，以及同時滿足線路約束和避免二次制動的前提下盡可能減小列車動能損失。探討了列車制動的控制變量及約束條件，建立了停車制動的模糊神經網絡模型。仿真結果表明，采用模糊神經網絡控制列車制動，能夠在保證安全、平穩(wěn)的前提下，實現列車的一次制動停車，有效避免了二次制動停車的控制方式，從而有利于降低列車運行能耗。<