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多质点动力学模型在列车模拟驾驶系统中的应用与实现
| 论文题名： | 多质点动力学模型在列车模拟驾驶系统中的应用与实现 |
| 关键词： | 列车模拟驾驶系统;多质点动力学模型;节能控制;数据库;软件设计 |
| 摘要： | 近年来,随着铁路事业的快速发展,铁路运营里程不断增长,我国许多大中城市都优先发展城市轨道交通,主要是地铁和轻型轨道车辆,这使得列车司机的需求量也快速增加,机车及动车组快速更新换代,使得列车司机的培训工作面临严峻的挑战,与此同时,现有的列车模拟驾驶系统,缺乏准确的动力学模型,对模拟列车速度控制不准确,培训效果差,更无法实现列车在各种条件下的运行效果的分析和为铁路工程咨询、工程设计、运营管理人员提供技术支持的要求。因此,急需一款集司机培训与科学试验为一体的列车模拟驾驶系统,解决目前列车司机培训及工程分析等方面的问题。 目前,绝大多数列车模拟驾驶系统所采用的列车动力学简化模型主要有两种,一种是单质点动力学简化模型,另一种是多质点动力学简化模型。单质点动力学模型是将列车整体简化为一个刚性质点,进行受力分析,其计算功能有限,不能进行列车纵向动力学的精确计算,特别是在变坡或变曲率点的运行计算,其优点在于计算简单,容易编程实现;多质点动力学模型是将列车简化为具有长度属性的质点链,其计算精确,对列车可按照实际编组情况进行逐辆编组,但现有的多质点动力学模型计算量大,编程比较困难,难以实现。 因此,本文通过对单质点和多质点动力学模型的研究,结合其共同的优点,对现有的多质点动力学模型进行改进。将列车的每辆机车车辆简化为带有长度属性的质点,这种简化方式可解决列车在通过变坡或变曲率点运行时的速度跳变问题,实现不同机车、不同车辆的混合编组下的精确计算,并采用平均加速度的方法减小计算过程中的速度误差,保证列车所有机车车辆速度的一致性。为了满足列车模拟驾驶系统自动驾驶以及工程分析的需要,本文引入牵引计算理论,以改进的多质点动力学模型为基础,探讨了节能控制策略和混合控制策略的算法设计以及实现,并对这两种运行控制策略进行仿真,取得了良好的效果。 在需求分析的基础上对系统软件进行设计,在Windows环境下,利用Visual C++6.0编写系统程序;数据库采用SQL Server2005。最后分别在手动驾驶和自动驾驶两种模式下对系统进行测试,能够实现列车模拟驾驶系统的基本功能,并能实现对列车运行速度和距离的精确计算,测试效果良好。 |
| 作者： | 成利刚 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郑云水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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