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基于任意闭塞系统的高速列车追踪运行优化控制
| 论文题名： | 基于任意闭塞系统的高速列车追踪运行优化控制 |
| 关键词： | 高速列车;闭塞系统;多目标追踪运行;粒子群优化算法 |
| 摘要： | 实践证明高速铁路是国民经济发展的大动脉，它对地区经济的腾飞起着至关重要的作用。高速列车提供的客运服务需要同时满足安全、节能、正点、舒适的多目标运行要求。但是，高速列车的追踪运行过程极其复杂、运行环境多变，依据给定的站间“速度-里程”曲线进行操纵的人工控制策略，难以满足以上多目标运行要求。此外，我国当前普遍使用的是固定闭塞和准移动闭塞系统，而基于移动闭塞的高速列车高密度地追踪运行是高速铁路的发展趋势。针对上述问题，本文开展基于普通闭塞（包含固定闭塞和准移动闭塞）和移动闭塞的高速列车追踪运行多目标优化控制研究，以实现高速列车在任意闭塞系统下的安全、正点、节能、舒适运行。 高速列车的追踪运行过程具有非线性特性，其追踪运行、操纵状态与信号模式、线路特性等因素密切相关。因此，本文严格依据这些真实特性建立高速列车的动力学模型、追踪模型、线路特性模型以及多目标优化控制模型，为实现高速列车的多目标优化控制提供理论基础。文中主要研究内容如下： 1、基于高速列车追踪运行过程的动力学分析，建立其动力学模型，以准确描述其运行过程的受力情况，为操纵序列的优化提供力学模型。根据高速列车追踪运行特征及线路的真实特征，建立高速列车的追踪模型和线路特征模型。依据以上模型和多目标追踪运行要求，建立高速列车追踪运行多目标优化控制模型。 2、充分利用多目标粒子群优化算法参数设置简便、搜索效率高、收敛性较好的特点，为本文多目标优化控制提供高效算法。同时，设定不同情况下的偏好信息，进一步提高算法优化效率，以实现高效的高速列车多目标优化控制，并得到最优操纵序列。 3、利用实时采集的CRH380AL型高速列车的实际运行过程数据，进行多目标优化控制实验。其中，针对高速列车在普通闭塞下的追踪运行过程中发生限速突变的情况，我们分别从严重晚点、晚点不多和不晚点三种状态对本文方法的有效性进行验证；针对高速列车高速高密度追踪运行过程，我们分别设置算法偏好操纵灵敏度和节能两种情况，验证本文方法的效率和收敛性。 实验结果表明本文建立的高速列车动力学模型、线路特征模型、追踪运行模型能够准确描述高速追踪运行过程的真实特性；本文多目标优化控制方法能够实现高速列车的安全、正点、节能、舒适运行。 |
| 作者： | 刘鸿恩 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 杨辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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