列车节能操纵优化问题的研究

【摘要】： 能源是人类生存和生活必不可少的物质基础。我国能源生产量居世界第三,然而由于人口众多,人均拥有量较低,再加上能源利用率不高,节能势在必行。在我国,铁路运输担负着运输事关国计民生国家重点资源的重要任务。虽然它相对于其他运输方式具有能耗低的特点,但是由于运量非常大,其所消耗的能源总量也十分巨大。因此,铁路运输节能提效具有重大的意义。 在铁路运输能耗中,机车牵引能耗占到铁路能耗的60%-70%。因此,降低机车牵引能耗对于降低铁路运输能耗具有举足轻重的作用。论文以安徽大学程家兴、程锦松教授等提出的优化型运行方案结合启发式算法寻优的研究方法为理论基础,结合现场情况对该方法的模型进行了一定的改进。优化型运行方案结合启发式算法寻优的研究方法假设了列车控制手柄位有限并且预确定。论文将这一理想化假设现实化,使列车的控制手柄位与实际情况相符,并且将手柄位控制序列作为算法输出结果之一。在优化型运行方案结合启发式算法寻优的研究方法所建立的模型的基础上,论文吸纳了西南交通大学王自力教授等提出的局部优化仿真结合全局寻优策略方法的研究思路,在运用遗传算法全局寻优之前以优化运行原则为指导对各种参数进行纵断面坡道化简、限速初始化、坡道最大均衡速度计算、调整坡道确定等局部优化计算,以缩小决策变量的范围、改进目标函数并提高启发式算法的搜索速度。 最后,论文应用VC++6.0和MATLAB软件以合肥枢纽合肥东至三十里铺区间数据资料为实例计算出了列车在区间运行的最优方案,并绘制了列车的速度—距离曲线图和机车手柄位—距离操纵曲线图,与该区间的原有计算结果进行对比分析,证明了该算法可行,并且具有较优的计算结果。 【关键词】：列车牵引计算 操纵优化 节能 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】：2010
【分类号】：U270
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 选题的意义11
• 1.2 研究现状和待解决问题11-16
• 1.2.1 研究现状11-16
• 1.2.2 待解决问题16
• 1.3 论文结构16-17
• 1.3.1 研究目标16-17
• 1.3.2 研究内容17
• 1.3.3 论文创新17
• 1.4 研究方法和技术路线17-19
• 1.4.1 研究方法17-18
• 1.4.2 技术路线18-19
• 第2章 列车牵引计算的基本原理19-29
• 2.1 影响列车运行的因素19
• 2.2 列车受力分析19-26
• 2.2.1 列车牵引力的计算20-21
• 2.2.2 列车运行阻力计算21-24
• 2.2.3 列车制动力和制动距离计算24-26
• 2.3 列车运行时分和距离解算26-29
• 第3章 列车节能操纵的模型算法研究29-46
• 3.1 问题描述29
• 3.2 模型构造29-32
• 3.2.1 模型假设29-30
• 3.2.2 参数设置30-31
• 3.2.3 列车运动方程31-32
• 3.2.4 目标函数32
• 3.3 算法设计32-46
• 3.3.1 模型改进32-42
• 3.3.2 目标函数改进42-43
• 3.3.3 遗传算法实现43-46
• 第4章 实例分析46-55
• 4.1 基础数据47-50
• 4.1.1 样本区间和样本列车47
• 4.1.2 线路数据47-48
• 4.1.3 机车车辆数据48-50
• 4.2 VC++与MATLAB实现50-52
• 4.2.1 线路纵断面化简50-51
• 4.2.2 坡道最大均衡速度51
• 4.2.3 调整坡道参数51
• 4.2.4 遗传算法参数设置51-52
• 4.3 结果分析与比较52-55
• 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录160-67
• 攻读硕士期间发表学术论文67-68

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