基于二次速度曲線優(yōu)化的高速列車節(jié)能操縱策略研究.pdf

1、近年來，高速列車由于其安全、舒適和快速的特性得到了越來越多的關(guān)注。然而，隨著列車運(yùn)行速度的提高和運(yùn)行距離的延長(zhǎng)，巨大的能源消耗是不可忽視的，因此如何有效地減少高速列車的運(yùn)行能耗成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重要課題。列車在運(yùn)行過程中的能耗主要用于牽引加速和克服各種運(yùn)行阻力，不同的操縱方法會(huì)直接導(dǎo)致能量消耗的不同并反映在列車運(yùn)行速度曲線上。而在沒有大量硬件設(shè)備的條件下，通過優(yōu)化運(yùn)行速度曲線來構(gòu)建列高速列車運(yùn)行的節(jié)能操縱策略并采用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證，成為

2、研究這個(gè)優(yōu)化課題的有效方式。
　　本文在動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建中充分考慮了高鐵列車特性和運(yùn)行的地理?xiàng)l件，建立了精確的符合實(shí)際的列車模型。本文節(jié)能操縱策略的新穎之處是提出了離線全局優(yōu)化和在線局部?jī)?yōu)化的二次速度曲線尋優(yōu)方法，不同于單一的全局速度優(yōu)化或者將局部?jī)?yōu)化與全局優(yōu)化結(jié)合的一次速度優(yōu)化過程，這兩次列車運(yùn)行速度的優(yōu)化過程是相互獨(dú)立并且在依次進(jìn)行的，有更加良好的節(jié)能效果。在列車速度離線優(yōu)化中，采用優(yōu)化組合技術(shù)作用于子區(qū)間和區(qū)間速度碼的組合，并通

3、過遺傳算法進(jìn)行全局速度優(yōu)化問題的求解;而在列車實(shí)際運(yùn)行時(shí)，預(yù)測(cè)控制被用于進(jìn)行在線速度調(diào)整來深化全局尋優(yōu)的結(jié)果，充分利用了線路坡道的坡度優(yōu)勢(shì)，結(jié)合列車操作模式完成更精確的局部速度優(yōu)化。因此在固定時(shí)間和距離約束的條件下，可以獲得一條更加節(jié)能的速度運(yùn)行軌跡。
　　本文以CHR3型列車組為研究車型，基于實(shí)際線路數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩個(gè)仿真實(shí)例，將采用本文二次速度優(yōu)化節(jié)能操縱策略獲得的仿真結(jié)果和一般節(jié)能策略、一次全局優(yōu)化策略及其他學(xué)者的節(jié)能操縱策略獲