列车节能运行算法研究

【摘要】：能源问题是目前世界各国都在面临的主要问题,也逐渐成为限制地区经济发展的主要因素。在我国能源相对稀缺,环境保护日益受到重视,节能降耗已成为社会可持续发展的基本要求。铁路运输作为陆路运输的主要方式,铁路部门作为国民经济中能耗最大的部门之一,就整体而言,在节能降耗方面还有很大的提升空间。通过优化列车运行操纵,来降低列车运行的能耗是降低铁路运输能耗的一个重要途径。根据之前国内外学者为降低列车运行能耗,提出对列车操纵方法进行优化改进的基础,本文提出了一种新的寻找优化操纵速度曲线的方法——基于运行速度与剩余平均速度相比较,结合线路情况选择操纵工况的寻优方法。 本文通过对剩余速度的比较,运用牵引控制系数和惰行控制系数变换机车的操纵,改变列车的运行速度,控制运行速度的变化范围。在运行完全程线路后,将仿真运行时间和给定运行时间相比较,当仿真运行时间不符合给定时间的要求时,对牵引、惰行控制系数进行修改,调整机车的牵引、惰行时间,改变运行速度,从而改变总的运行时间。若运行时间超出给定时间过多,则重新计算时,增大牵引控制系数,反之,则减小牵引控制系数。通过多次计算,结合二分法,就可以找一个操纵序列使总运行时间与给定运行时间相接近。通过对变更牵引控制系数的牵引点的位置进行合理的选择,即在需要减少牵引时,在运行阻力大的地方去减少牵引,需要增加牵引时在运行阻力小的减速坡道上进行增加牵引,以保证得到能耗较令人满意的速度曲线。 最后,为验证本文寻优算法的可行性与正确性,作者以Visual Studio2012作为平台,编写了能够实现列车仿真运行的程序,并以实际线路区段的数据资料进行验证。在平直道上的仿真得到的结论是：当给定运行时间较紧凑时,有匀速操纵和无匀速操纵的能耗差异,随着给定运行时间的缩小在缩小；当给定时间缩短时,有匀速操纵的速度曲线会退化为无匀速操纵的速度曲线；当给定时间进一步缩短时,惰行段也会减小至无,只剩下两种工况：牵引、制动。在起伏道上验证了算法对于下坡道重力势能的利用情况,结果表明,本算法能很好的利用下坡道的重力势能,可以获得满足时间约束且能耗较低的速度曲线。 【关键词】：剩余平均速度 牵引控制系数 惰行控制系数 工况选择 能耗 寻优策略
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U279.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 问题的提出12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 选题的意义12-13
• 1.2 研究现状和待解决的问题13-15
• 1.2.1 国内外研究现状13-14
• 1.2.2 待解决的问题14-15
• 1.3 论文结构15-16
• 1.3.1 研究目标15
• 1.3.2 研究内容15
• 1.3.3 论文意义15-16
• 1.4 研究方法16-17
• 第2章 列车牵引计算理论基础17-24
• 2.1 影响列车运行的力17-22
• 2.1.1 牵引力17-19
• 2.1.2 列车运行阻力19-21
• 2.1.3 列车制动力21
• 2.1.4 列车受到的合力21-22
• 2.2 列车运行能耗22-23
• 2.3 列车质量计算模型23-24
• 第3章 剩余平均速度比较法24-51
• 3.1 剩余平均速度的概念24
• 3.2 剩余平均速度比较法算法描述24-25
• 3.3 求取能耗最低速度曲线的说明25-29
• 3.3.1 距离约束求得惰行控制系数26-27
• 3.3.2 时间约束求得两个牵引控制系数的组合27-28
• 3.3.3 能耗约束求最终满意解28
• 3.3.4 起伏坡道上牵引惰行控制系数的说明28-29
• 3.4 程序计算框架29-30
• 3.5 用户输入数据的预处理30-36
• 3.5.1 断面预处理求线路等效坡度31-33
• 3.5.2 线路设置与车辆编组检查33-36
• 3.6 返回重算时选择改变操纵工况的位置36-42
• 3.6.1 增加牵引控制系数36-39
• 3.6.2 减少牵引控制系数39-42
• 3.7 不同线路断面的工况转换选择42-48
• 3.7.1 牵引操纵工况的转换42-45
• 3.7.2 惰行及后续操纵衔接45
• 3.7.3 制动调速45-48
• 3.8 进站停车48-51
• 第4章 系统设计及程序实现51-60
• 4.1 列车运行优化操纵程序的系统设计51-54
• 4.1.1 编写程序的计算机语言说明51-52
• 4.1.2 系统总体结构及模块分析52-54
• 4.2 列车运行优化操纵程序的软件实现54-60
• 4.2.1 软件界面设计54-58
• 4.2.2 数据结构设计58-59
• 4.2.3 程序的代码实现59-60
• 第5章 线路运行结果与分析60-75
• 5.1 平直道上的仿真运行情况60-62
• 5.2 平直道上运行时分对能耗的影响62-66
• 5.3 起伏断面仿真情况66-72
• 5.3.1 包含较低限速断面的线路的仿真测试67-68
• 5.3.2 无低限速的起伏线路的运行测试68-70
• 5.3.3 实际线路仿真70-72
• 5.4 算法节能性的验证72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 结论75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果81

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

地铁列车能耗分析    刘宝林;

长大列车的节能操纵    B.R.Benjamin;孙彤;

定时条件下列车节能操纵研究综述    张燕;王柄达;

列车运行节能操纵优化方法研究    付印平;李克平;

交通运输业能源短缺问题及应对措施    林芝;季令;施其洲;

铁路在综合交通运输体系中的比较优势    贺玉龙;杨立中;

轨道交通能耗影响因素分析及能耗评价体系的建立    石静雅;苏永清;岳继光;

列车节能运行的优化研究    韩长虎;刘杰民;沈泓;汪朋辉;

列车节能运行优化操纵的研究    王自力

定时约束条件下列车节能操纵的仿真算法研究    丁勇,毛保华,刘海东,王铁城,张鑫

城市轨道交通系统能耗影响因素的量化分析    王玉明

列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究    周方明

多车协同优化操纵理论及其应用研究    周鹏

基于模糊模型预测控制的重载组合列车机车制动控制策略研究    刘剑锋

货物运输发展方式研究    宋金鹏

多目标列车运行过程优化及控制策略研究    余进

基于迭代学习控制的几类列车自动控制问题研究    王轶

机车节能优化操纵技术研究    郭剑峰

高速列车运行能耗测算方法及其影响因素量化分析    陈涛

机车牵引能耗计算方法的研究    文睿

列车节能控制问题的参数调整与数值计算研究    陈万里

基于遗传算法和模糊专家系统的列车优化控制    何庆

机车节能运行控制系统的研究    李科亮

动车组牵引计算仿真系统的研究    曾剑群

广义预测控制算法在ATO系统中的应用与研究    黄秀玲

机车能耗分析与司机操纵评价管理系统的设计与实现    阮玉华

基于DF7G内燃机车模型的优化操纵方法研究    陈优

系统集成和面向对象编程技术在桥梁CAD中的应用    姚能民,刘西拉

人力资源管理信息系统的设计与分析    刘强

货物列车脱轨检测模型仿真研究    鲁五一;王莉;赵望达;陆锐;刘娜;

网络防火墙分析与实现    卫国标

列车节能运行的算法及实施技术研究    王峰,刘海东,丁勇,陈善亮,毛保华

列车节能运行模拟系统的研究    丁勇,毛保华,刘海东,张鑫,王铁城

关于降低ST型缓冲器阻抗力的研究    刘喜双;谢基龙;

减振材料的摩擦磨损特性及影响因素    董磊;李卫京;杨爱国;胡海滨;陈跃;

高速铁路连续梁桥动力响应分析    王庆波,汪胜,许克宾,夏禾

基于刻面分类的信息检索匹配优化探讨    李宝林;

高速磁浮车EMS主动控制的鲁棒稳定性分析    朴明伟;石得春;梁世宽;兆文忠;

虚拟制造-无烟工业    范文慧;肖田元;张林宣;

关于《货车制动系统“三化一互换”》理念的浅议    韩万智;

一种新型大轴重货车转向架设计方案    刘寅华;刘华;杨知猛;李芾;

80吨特种敞车    栗明柱;季金;王庆涛;孙晓东;

重载铁路牵引供电系统仿真计算中列车速度的选择分析    黄文勋;

试论我国能源战略与交通可持续发展战略的有效衔接    赵细康;段东;

结构条件振动效应与铁路岩质边坡振动特性    李秉生;蒋爵光;郑黎明;

基于钢结构设计软件SS2000的二次开发    邹博;秦亚丽;

基于AutoCAD铁塔软件设计——参数化建模    杜新喜;吴艳姣;谭美超;胡国勇;

水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究    常艳艳

重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究    张波

整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究    童伟

磁异常多参量可视化建模研究    洪东明

基于高阶内模的迭代学习控制及应用    殷辰堃

城市轨道交通系统能耗影响因素的量化分析    王玉明

列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究    周方明

铁路通用货车重车重心合理限制高度的研究    陈超

多车协同优化操纵理论及其应用研究    周鹏

铁路重载货车结构分析方法研究    姚曙光

液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究    邵建桥

六自由度检修机械臂路径规划研究    杨秀成

基于SOPC的磁阻电子罗盘的设计实现及其误差补偿    杨培科

虚拟样船快速建模方法研究    周建军

ECDIS中雷达信息可视化技术的研究及实现    韩续红

基于多Agent船舶电力系统网络重构技术研究    肖云云

基于EtherCAT网络的实时控制技术研究    修建竹

港口码头集装箱生产作业管理系统    陈鹏

CRH3型动车组双丝焊工艺与接头显微组织性能研究    张海沧

交通工具上的无障碍设计研究    付朝华

基于模拟退火算法(SAA)求解列车控制问题    陈万里,程家兴

列车控制问题的计算分析及自适应算法    程家兴,陈万里

评列车控制问题中优化运行方案(英文)    程家兴

火车控制问题的最优运行方案的推广    程家兴

现代物流理念下的运输发展理论创新问题    汪鸣

企业的中间层理论以及中间层组织在运输市场中的作用    荣朝和;

论提高区间通过能力的最优化闭塞系统——移动自动闭塞系统    汪希时;丁正庭;

交通运输发展战略研究若干问题的探讨    王稼琼;

高速铁路列车超速防护系统对轨道电路信息和传输的要求    丁正庭

地铁列车自动驾驶系统分析与设计    黄良骥,唐涛

资源环境友好型的交通运输发展途径    李连成;

预测控制算法及其应用研究    余世明

我国高速铁路客运专线主要技术经济问题研究    刘万明

智能预测控制及其应用研究    邹健

模型预测控制理论及应用研究    徐祖华

列车运行过程仿真及优化研究    石红国

灰色系统建模技术研究    谢乃明

基于统计视角的灰色系统的几个基本问题研究    陈勇明

直线电机轨道交通牵引传动系统研究    刘建强

我国高科技中小企业集群生成机制研究    周素萍

货物运输发展方式研究    宋金鹏

世界油船订单量的波动及其预测研究    白雪

基于AHP与FOEM的信息安全风险评估研究    李延杰

高速列车运行能耗测算方法及其影响因素量化分析    陈涛

并行遗传算法的研究与应用    吴昊

模型预测控制及其应用研究    袁新宇

列车节能控制问题的参数调整与数值计算研究    陈万里

湖北省交通运输组织结构调整战略研究    余兴源

模糊预测控制理论及设计方法研究    梁敏

电气化铁路供电系统负荷过程仿真研究    周伟志

机车运用状态在线实时监测系统的研究    魏晓亮

电力牵引列车运行的计算机模拟    董宝田

列车节能运行优化操纵的研究    王自力

列车节能运行的算法及实施技术研究    王峰,刘海东,丁勇,陈善亮,毛保华

城市轨道交通多列车运行模拟系统研究    刘剑锋,丁勇,刘海冬,程文毅,毛保华,何天健

列车运行仿真系统软件设计    武福,王志伟,程瑞琪,蒋兆远

列车安全操纵仿真系统的研究    丁勇,毛保华,刘海东

关于实测平均速度计算方法的探讨    刘嵩

列车运行模拟系统的智能控制模型的研究    张琦,王建英,刘皓玮

通用列车运行模拟软件系统研究    毛保华,何天键,袁振洲,刘海东,赵立宁,陈志英

列车运行模拟系统建模与实现    武福,王志伟,程瑞琪,蒋兆远

高速列车运行过程的仿真模型研究    卜艳萍;周伟;

一类控制系数不确定非线性系统输出反馈扰动抑制    尚芳;刘允刚;

一类控制系数和扰动完全未知的非线性系统的自适应鲁棒控制    杜佳璐;汪思源;郑凯;于双和;

黄土塬区深部煤炭地层平均速度变化规律研究    程建远;郗昭;

单线区间列车运行最优次序的一个遗传算法    梁向阳;何奉道;

基于GPS的路段旅行时间和速度估计算法研究    沙云飞;曹瑾鑫;史其信;

地铁隧道埋深对列车运行引起地面振动以及对洞室围岩长期稳定性的影响分析    陶履彬;王怀忠;

列车运行控制系统中模糊神经网络方法研究    党建武;

电子皮带配料系统在热电厂中的应用    张兄华;

路堤刚度对列车引起的地基动应力的影响    王常晶;陈云敏;

对高寒列车整备“高看一眼”    马泳 李伟

地铁钻地出 御风观田园    记者　耿旭静 通讯员　常青 洪嫚

苏杭车队打造列车上的“苏杭风光”    本报记者 罗平

提升服务质量 创建“红旗列车”    武汉铁路局武汉客运段Z37/38次列车党支部书记 耿小芬

铁路暑运车次有调整    记者 胡秋菊通讯员 邹志敏

感受中国高速列车魅力    本报记者 焦红霞

暑期列车环境与旅客健康    刘国信

广州至拉萨列车缘何暂缓开行？    

和谐之旅中最可爱的人    姚云海

沪宁高速铁路开车方案公布    记者 曹丹　特约记者 陶利平

列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究    周方明

城市轨道交通网络列车运行计划一体化编制理论与方法研究    周艳芳

基于稳定性的客运专线运行图编制与评价问题研究    陈军华

轮式驱动电动车控制系统的研究    葛英辉

多类不确定非线性系统全局自适应稳定控制设计    张健

分层及饱和分层地基列车运行引起的地面振动特性分析    李志毅

基于元胞自动机的交通流建模及其特性分析研究    孔宪娟

列车追踪运行与节能优化建模及模拟研究    付印平

内燃牵引货物列车节能操纵模型与实时优化算法    柏赟

基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究    唐金金

列车节能运行算法研究    赵远强

基于二乘二取二的列车惰行控制研究与分析    薛刚

全负载条件下高速铁路列车运行能耗计算的方法研究    王彦峥

固定运行时分条件下的列车节能控制    李珂

采用遗传算法优化地铁多区间速度曲线和停站时间实现牵引节能的仿真研究    王勇博

基于列车运行仿真的调度研究    米超

列车优化操纵与追踪运行仿真研究    马少坡

铸铁水平连铸机凝固端及牵引控制设计研究与实验    王海生

提速列车牵引计算软件自动计算功能研究    曾理

列车空调监控系统的研究与实现    丁海伦