列車運行過程仿真及優(yōu)化研究

《列車運行過程仿真及優(yōu)化研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文到圭鎏塹墊猩堡真盈垡垡盟窕．年級二OO!三塑姓名丕絲國申請學(xué)位級別三堂譴±專業(yè)囊通鎏塹塑創(chuàng)魚籃望指導(dǎo)教師塹甚淵二OO六年九月西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文第1頁摘要為了研究列車運行過程仿真和優(yōu)化控制方案，論文在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，首先以最快速度運行策略構(gòu)造了單質(zhì)點列車運行仿真模型，在這一模型基礎(chǔ)上，通過構(gòu)造多質(zhì)點列車模型，設(shè)計線路分段模型與算法，設(shè)計并優(yōu)化列車運行過程算法等，構(gòu)造了多質(zhì)點列車運行仿真模型，據(jù)此設(shè)計并實現(xiàn)了城市軌道交通列車運行仿真系統(tǒng)。參考這一仿真系統(tǒng)，結(jié)合遺傳算法理論，通過深入

2、細(xì)致分析列車運行控制過程，將遺傳算法引入列車運行控制方案的優(yōu)化之中。在復(fù)雜線路條件下，找到了較多質(zhì)點模型更加優(yōu)秀的列車運行控制方案。論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：1．根據(jù)既有列車運行控制的機械能理論、能耗理論及列車牽引計算理論，提出了包含能耗、運行時分和停站精度在內(nèi)的多目標(biāo)列車運行仿真模型。2．在多目標(biāo)列車運行仿真模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合列車牽引計算與運行仿真理論，通過分析城市軌道交通系統(tǒng)與普通鐵路系統(tǒng)的異同，提出了三種典型列車運行控制策略，并以最快速策略為依據(jù)，構(gòu)造了單質(zhì)點列車運行仿真模型。3．在列車運行仿真的單質(zhì)點模型基

3、礎(chǔ)上，通過建立多質(zhì)點的列車模型，考慮列車長度對附加阻力計算的影響，構(gòu)造線路分段模型和變坡段列車受力計算方法，工況轉(zhuǎn)換引入合理性條件，中間過程運用波浪軌線代替恒速軌線，進站制動運用反向遞推試湊法等方法，構(gòu)造了列車運行仿真的多質(zhì)點優(yōu)化模型。4．通過對列車運行控制過程的研究，將運行控制方案分解為工況序列，結(jié)合遺傳算法理論與方法，將工況序列映射為染色體，工況序列表映射為種群，從而將遺傳算法引入列車運行仿真模型求解問題。通過設(shè)計選擇算子、保優(yōu)交叉和變異算子、構(gòu)造變長算子、設(shè)計并改進適應(yīng)值函數(shù)、構(gòu)造列車運行仿真器的算法等，設(shè)計了變長度染

4、色體多目標(biāo)改進遺傳算法。5．在單質(zhì)點模型和多質(zhì)點模型基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了城市軌道交通列車運行仿真系統(tǒng)，并通過實例測試了單質(zhì)點模型和多質(zhì)點模型。測試表明，單質(zhì)點模型能夠計算多種列車運行曲線，估計區(qū)間運行時分，但是設(shè)計不夠合理，能耗偏高，計算相對粗略。多質(zhì)點模型克服了單質(zhì)點模型的缺點，進站初速度降低10％一30％，節(jié)約總能耗達30％以上，同時優(yōu)化了控制過程和仿真曲線。這一模型較既有系統(tǒng)降低了進站制動初速度，停站計算更加準(zhǔn)確，工況第Ⅱ頁西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文轉(zhuǎn)換更加合理，克服了長短鏈和超長線路計算問題，計算速度更快。在多質(zhì)

5、點列車運行仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了變長染色體多目標(biāo)改進遺傳算法。在測試的同時對適應(yīng)值函數(shù)和選擇算子進行了改進。大量測試表明，該仿真算法可以適應(yīng)陡坡段、限速變化的復(fù)雜線路，其提供的優(yōu)化方案由兩個以上控制變量構(gòu)成，能夠滿足能耗、區(qū)間運行時分和停站精度等多個目標(biāo)要求，較多質(zhì)點優(yōu)化模型仿真結(jié)果，節(jié)約能耗5％一25％，且60％一95％以上的計算能夠在50代以內(nèi)收斂，計算速度能夠滿足離線計算需要。關(guān)鍵詞：列車運行仿真；多目標(biāo)列車運行仿真模型；單質(zhì)點模型；多質(zhì)點模型；變?nèi)旧w長度多目標(biāo)改進遺傳算法西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文第Ⅲ頁ABST

6、RACTInordertoresearchsimulationoftrainoperationandmovementprocess，andoptimizationontraincontrolscheme，basedonworksrelative，thepaperbuildsamulti-objectivetrainoperationandmovementsimulationmodelandalgorithmbybuildmulti-particletrainmodel，designrailwaypartitionmodela

7、ndalgorithm，makeandoptimizetrainmovementprocessmodeletc．Groundonthesimulationmodel，trainoperationsimulationsystemisbuiltup．Accordingtothetrainsimulationsystem，combinedwithgeneticalgorithmtheory,thepaperbringgeneticalgorithmintooptimizationoftraincontrolschemesucces

8、sfully．Beforethiswork，trainmovementprocesswasdecomposedandanalyzeddeeplyThealgoritlunCancalculatequicklymoreexcellenttrainmovementandcontrolproje