基于動態(tài)規(guī)劃與PSO二階段優(yōu)化算法的城市軌道交通列車運行曲線優(yōu)化研究.pdf

1、交通運輸是城市的根基所在，是城市高速、健康、可持續(xù)發(fā)展的基本保障和先決條件。城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)作為公共交通運輸系統(tǒng)的骨干，具有安全、準時、便捷、節(jié)能、舒適以及大眾化等優(yōu)點，在交通系統(tǒng)中占據(jù)著不可或缺的重要地位。然而隨著城市人口膨脹和經(jīng)濟高速發(fā)展，人們對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的需求增長速度已經(jīng)遠遠超過了軌道交通的建設(shè)速度，對軌道交通系統(tǒng)的要求也更加嚴苛。除了運能高、快速等要求，人們對安全性、準時性、停站精度、舒適度以及能耗等方面也有更高的要求。國

2、內(nèi)外已經(jīng)有不少學(xué)者對列車運行曲線優(yōu)化進行了大量研究，使用了模擬退火（SA，Simulated Annealing）、遺傳算法（GA，Genetic Algorithm）、模糊預(yù)測控制（PFC，Predictive Fuzzy Control）等方法。但是這些研究大多都只對能耗等一個或兩個性能指標進行優(yōu)化，并未全面考慮準時性、停站精度以及舒適度等其他性能指標。因此研究城市軌道交通列車運行曲線在上述多個性能指標下的最優(yōu)控制具有重要的現(xiàn)實意義

3、。
　　本文首先對列車自動控制系統(tǒng)（ATC）進行了總體介紹，重點闡述了列車自動駕駛系統(tǒng)（ATO）的結(jié)構(gòu)和功能，并設(shè)計實現(xiàn)了列車自動控制系統(tǒng)軟件仿真平臺，該平臺能夠?qū)α熊囘\行能力進行離線分析，為實際線路的升級改造提供決策支持，能夠提高效率、節(jié)約成本，具有廣泛的應(yīng)用價值。然后對城市軌道交通列車動力學(xué)模型和制動求解模型進行了深入分析，提出了列車運行過程的性能指標及其評價函數(shù)，在此基礎(chǔ)上，提出了列車運行曲線的多目標優(yōu)化問題及其優(yōu)化模型。最

4、后在充分調(diào)研各種優(yōu)化算法的特點和分析列車ATP限速曲線特點的基礎(chǔ)上，提出了基于動態(tài)規(guī)劃和粒子群算法的二階段優(yōu)化算法，對列車運行曲線優(yōu)化問題進行求解，并進行仿真實驗，驗證了該二階段優(yōu)化算法在保障安全性的前提下，在準時性、停站精度、舒適度、能耗等方面的優(yōu)化效果。同時將該算法的優(yōu)化結(jié)果與模糊預(yù)測控制的結(jié)果進行對比，分析其優(yōu)缺點；設(shè)置相應(yīng)的權(quán)重比例，驗證該算法在不同優(yōu)化需求下的靈活性。
　　仿真實驗結(jié)果表明，與模糊預(yù)測控制相比，基于動態(tài)規(guī)

5、劃與粒子群算法的二階段優(yōu)化算法在列車運行曲線多目標優(yōu)化問題上有更大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：更快的響應(yīng)性和更好的預(yù)測性；運行曲線更穩(wěn)定更平滑，舒適度更高；在節(jié)時模式下，具有更高的準時性，與PFC相比，其運行時間誤差減小了4.6％；在保障安全性的前提下，能夠同時對多個性能指標進行優(yōu)化，獲得了在準時性、停站精度、舒適度和能耗等方面都有所改善的優(yōu)化曲線。本文研究的二階段優(yōu)化方法具有很好的研究和應(yīng)用價值，同時也為列車運行優(yōu)化領(lǐng)域的研究提供了探索方法和