原文传递
基于改进DE的城轨列车运行多目标优化方法
| 论文题名： | 基于改进DE的城轨列车运行多目标优化方法 |
| 关键词： | 城市轨道交通;运行策略;多目标优化;自适应差分进化算法 |
| 摘要： | 因城市轨道交通具备高安全性、大载客量、快速便捷、高舒适性、节能高效的特点，成为我国城市公共交通运输系统的重要发展对象。城市轨道交通的蓬勃发展，运营里程及客运量的不断攀升导致其运行能耗也稳步增长，如何实现节能降耗已是城轨交通绿色持续发展的研究热点所在。而列车运行控制是集安全运行、准点到站、低碳节能、乘坐舒适和准确停靠多个目标要求为一体的复杂问题。因此，从众多的运行控制方法中如何寻求一种“满意”的运行策略，能够同时满足多个目标的要求，对于当今城轨列车运行控制的发展具有非凡的意义。 针对城轨列车多目标运行优化问题，本文主要的研究内容概括如下： 首先，通过分析不同运行状态下的城轨列车沿轨道方向上的受力情况，建立基于实际线路条件下的列车纵向动力学模型，再结合列车动力学模型建立城轨列车运行多目标优化模型以实现列车安全、准点、节能、舒适运行。与传统高斯舒适度模型相比，其中结合钟形模型新构建的舒适度指标，能更准确地描述舒适度情况而更好地改善。 其次，针对传统DE算法运用到实际工程中易陷入局部最优和后期收敛较慢的问题，提出了两种改进算法。引入模拟退火思想，提出基于反三角函数logistic映射的初始化改进策略和控制参数自适应策略，设计改进自适应差分进化(ADE)算法。引入非支配排序及拥挤度距离计算策略并基于多变异策略融合自适应、参数自适应更新策略，提出改进多目标差分进化(MOADE-MMS)算法。通过对比实验说明验证两种算法的寻优性能，采用不同算法在多种典型测试函数进行从低维到高维的优化仿真。实验仿真对比结果证明了改进算法在寻优精度和稳定性上的一定优势，检验了改进算法的有效性和优越性以及采用改进算法求解本文优化模型的可行性及可靠性。 然后，对于构建的城轨列车运行多目标优化模型的求解提出两种解法。一是传统的求解方式，简化处理转换为单目标优化问题求解，综合考虑多项性能指标并选用惩罚函数法设计适应度函数，基于改进ADE算法求解均衡优化多项性能指标的单车多站间运行策略。二是基于Pareto支配原则，直接求解复杂的多目标优化问题，采用改进多目标差分进化算法(MOADE-MMS)求解列车多目标运行策略。 最后，以MATLAB为实验工具，展开基于北京某地铁线路实际应用场景的仿真实验验证，针对求解结果从算法及解法两个维度对比分析，并验证了本文的算法及方法能够有效降低运行能耗，提高舒适度。 |
| 作者： | 鄢苗 |
| 专业： | 控制工程 |
| 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： | 2022 |
检索历史
应用推荐
