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高速列车节能优化操纵方法的研究
| 论文题名： | 高速列车节能优化操纵方法的研究 |
| 关键词： | 高速列车;节能优化;操纵序列;搜索算法 |
| 摘要： | 我国高速铁路的发展面临着机遇与挑战并存的局面，在带动经济效益，方便旅客出行的同时，巨大的能源消耗也成为了不可忽视的重要问题。高速列车的节能优化操纵不仅对于列车的准点节能运行有着重要的意义，同时对于我国实现高速列车自动驾驶技术也有着深远的影响。 本论文主要研究高速列车的离线优化问题。离线优化需要满足准点性的要求，同时综合考虑线路断面、设施、限速、动车组性能等约束条件，最终实现列车节能优化曲线与操纵序列的生成。离线优化这一过程通常花费较长的计算时间，因此，快速而精确的计算高速列车的节能优化曲线是本论文的主要研究目标。 首先，根据高速列车的牵引计算原理和动车组的特性曲线确定了本论文所采用的牵引计算模型，并对节能优化这一工程问题建立了最优化数学模型。采用极大值原理对该问题进行分析，得到了高速列车节能优化的控制工况集合，总结了恒速工况的应用条件与协态变量的变化规律。 基于最优化模型的建立，本论文依据极大值原理的经典结论结合分类讨论的研究方法，分别总结了无限速约束和有限速约束条件下控制工况的最优切换策略。最优切换策略表包含了5种控制工况之间的所有可能切换，其中有9种协态变量连续的切换和12种协态变量正跳变的切换。 在以上理论分析的基础上，本论文将最优化问题中的“间接法”和“直接法”相结合，提出了准点节能搜索算法。通过提出“典型节能区间”的概念，分析了典型节能区间的可行解范围和能耗特性。然后针对整个优化区间确定了准点节能优化搜索算法的算法流程。 在论文的最后，采用实际动车组和线路分别进行了两组仿真，验证了不同限速约束和不同目标时间约束下算法的准确性。论文还将搜索算法与其它两种算法进行了对比，仿真结果体现了搜索算法良好的节能效果和算法效率。 |
| 作者： | 耿超 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 冯晓云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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