货物列车节能操纵优化研究

【摘要】：能源是人类生存的关键,我国人口众多,能源开发利用率低,人均能源拥有量较低。铁路运输虽然具有低能耗的优点,但它承担的运输任务重、运量大,资源消耗总量也非常大,而机车牵引能耗要占铁路运输能耗的一半以上。因此,通过优化机车操纵,减少列车运行能耗对铁路运输可持续发展有着非常重要的意义。 本文主要探讨了货物列车节能操纵优化问题。文中在分析了国内外节能操纵研究现状的基础上,结合牵引计算的基本原理分析了列车节能操纵的基本原则,对列车在不同的运行状态下的节能操纵策略进行了详细分析,并在此基础上构建了列车节能操纵的优化模型,设计了相应的算法求解。论文的研究内容主要有以下几个方面： 论文首先对列车运行过程中受力的特点进行了分析,以DF4B(货)型内燃机车为基础给出了机车的牵引力、制动力、运行阻力的计算公式；其次,分析了运行条件对列车节能运行的影响,对列车节能操纵基本原则进行了研究,讨论了列车在不同的运行阶段的节能操纵策略；然后在优化型运行方案研究方法的基础上,借鉴局部仿真优化与全局寻优相结合的研究思想,结合列车节能操纵策略通过机车经济手柄位的确定、停车制动单独解算、坡道最大均衡速度计算、调整坡道计算等步骤进行局部优化,并建立了列车节能操纵优化模型进行全局寻优,根据优化模型和列车运行过程的特点设计了求解该问题的遗传算法；最后选取实例进行计算分析,得到了列车节能操纵优化方案,并与已有操纵方案进行对比,验证了模型、算法的有效性。 【关键词】：列车牵引计算 节能操纵 遗传算法
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U268.6
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文的研究方法和技术路线14-15
• 1.3.1 研究方法14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 1.4 论文主要研究内容15-16
• 第2章 列车牵引计算基本原理16-23
• 2.1 列车运行受力分析16-20
• 2.1.1 列车牵引力17-19
• 2.1.2 列车运行阻力19-20
• 2.1.3 列车制动力20
• 2.2 列车运行中的能耗计算20-21
• 2.3 列车运行时分和运行距离解算21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 列车节能操纵优化策略研究23-34
• 3.1 运行条件对列车节能运行的影响23-25
• 3.1.1 运行时间对列车节能运行的影响23-24
• 3.1.2 运行模式对列车节能运行的影响24-25
• 3.2 列车节能操纵优化原则25-29
• 3.2.1 减少基本阻力做功25-27
• 3.2.2 减少列车的动能损失27-28
• 3.2.3 增加惰行时间28-29
• 3.2.4 提高机车做功效率29
• 3.3 列车节能操纵优化策略29-33
• 3.3.1 列车起动与加速阶段30-31
• 3.3.2 列车途中运行阶段31-32
• 3.3.3 列车停车制动阶段32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 列车节能操纵优化模型研究34-48
• 4.1 模型的构建思路34-36
• 4.1.1 问题描述34
• 4.1.2 模型的构建思路34-36
• 4.2 模型假设和参数设置36-37
• 4.2.1 模型假设36
• 4.2.2 参数设置36-37
• 4.3 列车节能操纵优化模型的建立37-42
• 4.3.1 目标函数分析41-42
• 4.3.2 约束条件分析42
• 4.4 基于遗传算法的模型求解42-46
• 4.4.1 遗传算法的基本思想42-43
• 4.4.2 模型的遗传算法设计43-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第5章 综合实例分析48-59
• 5.1 运行区间48
• 5.2 实例求解48-54
• 5.2.1 线路纵断面化简48-50
• 5.2.2 机车车辆数据处理50-53
• 5.2.3 坡道控制参数53-54
• 5.2.4 实例求解54
• 5.3 结果分析与比较54-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录164-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果65

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