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考虑纵向冲动的重载列车自动驾驶操纵研究
| 论文题名： | 考虑纵向冲动的重载列车自动驾驶操纵研究 |
| 关键词： | 重载列车;自动驾驶;纵向动力学;操纵优化 |
| 摘要： | 随着重载列车牵引吨位的不断提升，运输过程中对列车运行质量的要求也不断提高，为实现安全、高效和节能的重载列车运行，重载列车自动驾驶操纵将成为重要的列车运行控制手段。由于重载列车编组长、载重大、列车所跨线路纵断面复杂和列车装备具有强烈非线性特性等特点，对列车实现安全自动驾驶控制提出了严峻的挑战。本论文从重载列车纵向动力学角度出发，以人工操纵规律为控制基础，研究建立考虑重载列车纵向力安全约束的自动驾驶控制模型，具体研究如下： （1）结合我国重载列车运营实际情况，建立重载列车纵向动力学仿真模型，同时基于我国实际重载线路试验数据，验证模型在制动停车和循环制动工况计算的有效性与精确度，并在仿真模型基础上编程建立重载列车纵向动力学计算仿真平台。 （2）调研总结我国2万吨重载列车司机操纵规则，基于本论文列车纵向动力学仿真模型，研究人工操纵方法对2万吨重载列车在大坡度上坡道起车和大坡度变坡点通过时的纵向动力学行为影响；针对3万吨重载组合列车，进一步研究制动工况下纵向力特点和相关操纵影响。 （3）以重载列车司机操纵规则为重要基础，建立重载列车自动驾驶控制模型，该模型包含基于列车最速曲线的安全目标速度实时规划过程，考虑纵向力控制与节能的目标速度追踪控制过程，以及将多次空气制动-缓解过程简化与遗传算法优化相结合的循环制动操纵优化过程；为实现多目标控制效果良好、实时计算量小的重载列车自动驾驶运行控制，控制模型采用基于多质点空气制动模型的制动曲线迭代反算算法、列车纵向力惩罚控制方法和循环制动优化时的多次空气制动-缓解过程经验简化方法。 （4）选取我国实际重载线路区段，开展“1+1+列尾”2万吨组合列车运行控制过程关键参数对比、循环制动优化以及与实际线路区段操纵数据对比等系列仿真研究工作；仿真结果表明在对关键控制参数进行合理匹配与设置后，重载列车自动驾驶控制模型的驾驶操纵水平接近现场经验丰富的重载列车司机的水平，且在纵向力约束控制和列车高效运行等方面具有优势。 |
| 作者： | 何闻 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 王俊彪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国铁道科学研究院 |
| 学位年度： | 2023 |
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