基于多種群遺傳算法的高速列車(chē)節(jié)能操縱研究.pdf

1、截至2016年底，我國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程超過(guò)2.2萬(wàn)公里，占世界高速鐵路運(yùn)營(yíng)總里程的60％以上，位居全球第一。2016年國(guó)家鐵路發(fā)送旅客達(dá)27.7億人，其中動(dòng)車(chē)組發(fā)送14.43億人，占比超過(guò)52％。在動(dòng)車(chē)組旅客發(fā)送量中，高速鐵路發(fā)送旅客人數(shù)為11.8億人次，占比超過(guò)81％，高速鐵路已經(jīng)成為旅客出行首選。隨著我國(guó)對(duì)高鐵技術(shù)的不斷研究，2017年9月，由我國(guó)自主研制的高鐵動(dòng)車(chē)組“復(fù)興號(hào)”在京滬高鐵上正式運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著我國(guó)高速鐵路在歷史上又邁向了

2、一個(gè)新階段。
　　隨著高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程的延長(zhǎng)和運(yùn)量的增加，隨之帶來(lái)的能源消耗也逐漸提高。本文借鑒國(guó)內(nèi)外對(duì)列車(chē)節(jié)能運(yùn)行研究，結(jié)合高鐵列車(chē)運(yùn)行特點(diǎn)，建立高速鐵路單列車(chē)節(jié)能操縱優(yōu)化模型和多列車(chē)追蹤運(yùn)行節(jié)能優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)針對(duì)模型特點(diǎn)的多種群遺傳算法。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)介紹高速鐵路列車(chē)運(yùn)行基本理論。分析高速鐵路列車(chē)區(qū)別于普通鐵路列車(chē)和城市軌道交通的特點(diǎn)，總結(jié)了高鐵列車(chē)過(guò)電分相的過(guò)程和再生制動(dòng)能利用過(guò)程，并從高速鐵路基礎(chǔ)

3、設(shè)施、運(yùn)營(yíng)組織和司機(jī)操縱分析對(duì)高速鐵路列車(chē)能耗的影響，通過(guò)對(duì)高速鐵路列車(chē)進(jìn)行受力分析，建立相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
　　(2)建立高速鐵路單列車(chē)節(jié)能操縱優(yōu)化模型。結(jié)合高速鐵路列車(chē)線路條件和動(dòng)車(chē)組操縱特點(diǎn)，建立以列車(chē)能耗為目標(biāo)的函數(shù)，以列車(chē)操縱序列為控制變量，考慮列車(chē)準(zhǔn)時(shí)、停車(chē)準(zhǔn)確、限速、和電分相影響以及工況轉(zhuǎn)換和手柄級(jí)位持續(xù)時(shí)間約束，并通過(guò)多種群遺傳算法進(jìn)行求解。
　　(3)建立高速鐵路多列車(chē)追蹤運(yùn)行的節(jié)能操縱優(yōu)化模型。充分考慮前

4、車(chē)對(duì)后車(chē)限速的影響，考慮再生制動(dòng)能量的利用，建立多列車(chē)追蹤運(yùn)行的節(jié)能操縱優(yōu)化模型，同時(shí)提出當(dāng)前行列車(chē)因?yàn)槟承┰驅(qū)е滤俣冉档停绊懙阶粉櫫熊?chē)安全運(yùn)行時(shí)，追蹤列車(chē)在影響結(jié)束后剩余區(qū)間的重新優(yōu)化操縱。
　　(4)案例設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果分析。通過(guò)MATLAB軟件仿真單列車(chē)節(jié)能運(yùn)行，并在單列車(chē)基礎(chǔ)上，考慮前車(chē)動(dòng)態(tài)限速影響和再生制動(dòng)能量利用，對(duì)多列車(chē)追蹤運(yùn)行進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明，優(yōu)化方案中單列車(chē)運(yùn)行能耗比司機(jī)實(shí)際操縱方案降低了16.35％，追