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原文传递基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究

论文题名：	基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究
关键词：	高速铁路;列车运行过程仿真;运行图;近似动态规划
摘要：	列车运行过程仿真是运用计算机仿真技术对实际列车运行过程的微观模拟，属于多学科领域的交叉问题。列车运行过程仿真可进行如列车区间最小运行时分计算、列车制动能力验算、运行图优化等诸多功能，因此其在铁路线路设计、改造、运营中起到较大作用。经过多年的研究与实验，列车运行过程仿真无论是在理论上还是在实际应用中均取得了较大发展。然而既有的列车运行过程仿真研究主要是针对普通铁路和重载铁路，较少针对高速铁路。高速铁路的线路条件、信号系统、列车属性、列车控制方法等要素与既有线存在巨大差异，决定了既有列车运行仿真方法与技术难以适用于高速铁路。本论文在详细分析与借鉴既有研究成果的基础上，充分考虑了高速铁路要素特点，提出了适应我国高速铁路的列车运行过程仿真理论与方法，并进一步编制了基于该理论和方法的高速铁路列车运行过程仿真系统。本论文主要研究工作与创新点包括如下几部分: 　　(1)介绍了高速铁路列车运行仿真的含义、分类与作用。分析了插值法计算列车特性数据的误差及其影响。研究Bezier曲线与列车特性曲线特点，得出可用Bezier函数拟合列车特性曲线，并提出一种基于Bezier函数的列车特性曲线数据求解方法。　　(2)介绍了高速铁路牵引供电系统的基本组成，牵引供电计算的基本方法。创建了静与动相结合的新型供电网络模型以节省模型构建时间，提高运算速度。设计了大规模复数稀疏矩阵的计算方法，为实现基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究。　　(3)依据高速铁路线路特性，构建线路从宏观到微观的树形化3层节点网络模型。该网络模型不再将车站看成一个质点，而且充分考虑了车站内部线路属性对列车运行过程的影响，同时该模型既能保障仿真列车位置点的迅速定位，又能最大化地保留列车运行仿真计算所需的线路属性;鉴于高速动车组动力分散、质量较均衡分布的特点，创建描述高速动车组的绳体模型，该模型保障高速动车组过变坡点以及变曲线点等线路属性变化点时仿真计算精度以及速度。　　(4)分析了单列高速列车仿真原理，给出了实际高速铁路列车运行过程中的运行控制策略，并探究了列车运行过程的基本原则。针对高速铁路列车运行速度高，制动距离长，易造成仿真列车运行过程出现超速的现状，依据高速铁路列车运行过程的特点，参考既有的研究成果，设计出了基于弹性预推演的列车运行过程仿真算法。实现列车运行仿真过程中不超出限速值。　　(5)构建基于高速铁路常用闭塞系统下列车追踪模型。依据所构建的模型并结合弹性预推演算法，构建了分散与统一相结合的列车追踪运行过程仿真算法，以提高列车追踪运行过程仿真的精度。　　(6)分析了缺乏供电资源约束的列车群运行仿真的不足与影响，并研究了基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真的可行性。运用近似动态规划方法构建了基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真的模型与算法，解决了仿真列车操纵优化过程中出现的“维度灾”问题。　　(7)依据列车运行仿真基本原理与数据处理方法、牵引供电计算方法、单列高速铁路列车运行仿真计算方法、高速列车追踪运行仿真方法、基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法，实现高速铁路列车运行仿真系统的设计。并依据该设计运用c#4.0实现了基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真系统。
作者：	唐金金
专业：	交通运输规划与管理
导师：	周磊山
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文