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基于二次速度曲线优化的高速列车节能操纵策略研究
| 论文题名： | 基于二次速度曲线优化的高速列车节能操纵策略研究 |
| 关键词： | 高速列车;节能操纵策略;遗传算法;预测控制;速度曲线;二次优化;动态模型 |
| 摘要： | 近年来，高速列车由于其安全、舒适和快速的特性得到了越来越多的关注。然而，随着列车运行速度的提高和运行距离的延长，巨大的能源消耗是不可忽视的，因此如何有效地减少高速列车的运行能耗成为国内外学者研究的重要课题。列车在运行过程中的能耗主要用于牵引加速和克服各种运行阻力，不同的操纵方法会直接导致能量消耗的不同并反映在列车运行速度曲线上。而在没有大量硬件设备的条件下，通过优化运行速度曲线来构建列高速列车运行的节能操纵策略并采用计算机仿真验证，成为研究这个优化课题的有效方式。 本文在动态模型构建中充分考虑了高铁列车特性和运行的地理条件，建立了精确的符合实际的列车模型。本文节能操纵策略的新颖之处是提出了离线全局优化和在线局部优化的二次速度曲线寻优方法，不同于单一的全局速度优化或者将局部优化与全局优化结合的一次速度优化过程，这两次列车运行速度的优化过程是相互独立并且在依次进行的，有更加良好的节能效果。在列车速度离线优化中，采用优化组合技术作用于子区间和区间速度码的组合，并通过遗传算法进行全局速度优化问题的求解;而在列车实际运行时，预测控制被用于进行在线速度调整来深化全局寻优的结果，充分利用了线路坡道的坡度优势，结合列车操作模式完成更精确的局部速度优化。因此在固定时间和距离约束的条件下，可以获得一条更加节能的速度运行轨迹。 本文以CHR3型列车组为研究车型，基于实际线路数据进行了两个仿真实例，将采用本文二次速度优化节能操纵策略获得的仿真结果和一般节能策略、一次全局优化策略及其他学者的节能操纵策略获得的仿真结果进行对比，验证了本文提出的策略在列车节能运行方面有更优越的性能，同时实现列车的实时速度控制，增强了列车运行的可靠性。 |
| 作者： | 宋文婷 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 宋永端 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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