地鐵列車運行仿真算法研究論文

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1、地鐵列車運行仿真算法研究論文.freel+(0.78+0.0028v)×Mt+(0.028+0.0078(N-1))v2式中:Mm—動車總質(zhì)量;Mt—拖車總質(zhì)量;N—車廂數(shù)量;v—列車速度。附加阻力R附包括曲線阻力和坡道阻力。R附=(600/r+gd)×M式中:r—線路曲線半徑;gd—線路坡度;M—列車總質(zhì)量。3.2計算加速度根據(jù)F=ma,可計算出列車的加速度3.3計算速度由于時間步長設(shè)置較小,即△t=ti+1-ti變化不大,在△t的時間間隔內(nèi)的平均加速度可用初始加速度ai代替,則列車的運行速度vi

2、+1為:vi+1=vi+ai×△t式中:vi+1為第(i+1)步的速度;vi為第i步的速度;i=0,1,2,…。3.4計算距離對速度進行積分,由于△t=ti+1-ti變化不大,在△t的時間間隔內(nèi)的速度可用其平均速度,則列車的運行距離si+1=si+0.5×(vi+vi+1)×△t。3.5計算電流根據(jù)輸入的電流特性數(shù)值表(Iv)和速度vi,通過查表取得I0(v0)和Ik(vk),其中v0≤vivk,通過線性插值求出vi對應(yīng)的電流Ii,就可以得到電流和時間的關(guān)系i=(It)。4仿真算法4.1仿真過程分解

3、列車在整個線路的運行仿真計算過程是按時間步長(如0.05s)循環(huán)進行的,整個計算過程可以分解對兩站之間的運行計算子過程,站間仿真子過程進一步分解為成區(qū)間計算子過程。如果兩站間有n個限速區(qū),站間計算子過程就分解成(n+1)區(qū)間仿真計算過程,整個計算過程就簡化成由(n+1)個區(qū)間計算過程組成。4.2區(qū)間計算過程向量x(v,a,s,t)表示列車的運行狀態(tài),向量空間X是x的集合(X={x}),也就是仿真計算結(jié)果,時間步長算法可以抽象成空間X上的一個映射,算法的每一步都是xi轉(zhuǎn)變成xi+1。計算過程就是從確定

4、x0開始經(jīng)過不斷映射(x0→x1→x2…→xn)的循環(huán)過程。為了提高區(qū)間計算過程的速度,如圖1所示,把計算過程分解成正反兩個階段,避免在每個步長計算中,進行限速或停站制動試湊。區(qū)間計算過程是:1)計算反向階段得到數(shù)據(jù)集X反;2)計算正向階段得到數(shù)據(jù)集X正;3)根據(jù)X正中的最后一個量xn,除去X反中速度大于xn的速度的量集Xs;4)計算結(jié)果X=X正+{X反-Xs}。4.2.1反向計算從限速區(qū)(停站可以認為限速為0)開始位置反向計算,即把制動力和阻力取反,算法如下:1)如果vivh×δ惰行,牽引力F從制

5、動特性獲取;2)計算阻力R,加速度ai,速度vi+1,距離Si+1;3)設(shè)置ti+1=ti+△t,把xi+1存入X反;4)如果vi+1≥vh×δ則結(jié)束,否則轉(zhuǎn)步驟1)。4.2.2正向計算從起始位置(或限速區(qū)結(jié)束位置)開始正向計算,算法如下:1)如果vivh×δ加速,牽引力F從牽引特性獲取,轉(zhuǎn)步驟5);2)如果vi≤vh×δ惰行,牽引力F=0,轉(zhuǎn)步驟5);3)如果vi≥vh減速,制動力F從制動特性獲取,轉(zhuǎn)步驟5);4)計算阻力R,加速度ai,速度vi+1,距離Si+1;5)設(shè)置ti+1=ti+△t,把

6、xi+1存入X正;6)檢查是否進入反向區(qū),是則轉(zhuǎn)步驟8),否則轉(zhuǎn)步驟I);7)根據(jù)vi+1獲得Xs,合并X正和{X反-Xs},把vh置為v限;8)如果Si+1接近限速區(qū)的結(jié)束位置則結(jié)束,否則轉(zhuǎn)步驟2)。以上,vh為列車最高速度,v限為限速區(qū)的限速,δ是與時間步長有關(guān)的量,取值在0.965到0.995之間。5結(jié)束語地鐵列車牽引仿真算法設(shè)計對地鐵列車牽引仿真軟件設(shè)計有重要的指導意義,建立一套完善仿真軟件系統(tǒng),有助于地鐵線路和列車的技術(shù)設(shè)計和方案論證。本文旨在起到一個拋磚引玉的作用,歡迎同行賜教。