多目標(biāo)列車自動(dòng)運(yùn)行控制策略研究與仿真.pdf

1、一直以來，鐵路運(yùn)輸在我國的交通運(yùn)輸中發(fā)揮著舉足輕重的作用。由于鐵路運(yùn)輸能源消耗巨大，國內(nèi)外的學(xué)者針對(duì)列車節(jié)能問題進(jìn)行了廣泛深入的研究。而隨著運(yùn)輸壓力的不斷增大，除了盡可能降低列車能耗外，對(duì)于準(zhǔn)時(shí)性，停靠精確性以及舒適度等運(yùn)行指標(biāo)的要求也不斷提高。這使得列車運(yùn)行過程變成了一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題，目標(biāo)是求得一組控制策略，讓各個(gè)目標(biāo)都能盡可能的達(dá)到一個(gè)最佳值。鑒于此，本文進(jìn)行了以下研究工作:
　　以列車牽引計(jì)算理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建了列車動(dòng)力學(xué)模

2、型，結(jié)合多目標(biāo)優(yōu)化理論和方法，建立了列車運(yùn)行過程的多目標(biāo)模型。求解模型，得到列車最優(yōu)控制的必要條件以及列車運(yùn)行過程中存在的四種相位，并討論了列車最優(yōu)控制策略的存在性。
　　列車在平直道、坡道以及彎道等局部線路的控制策略均有不同，而同類局部線路上列車控制策略類似。基于這種思想，研究了列車在各局部線路上的走行情況，結(jié)合實(shí)際情況，分別求得了列車在平直道、坡道以及彎道線路上的局部控制策略，確定了相位轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置。通過將各局部控制策略有機(jī)結(jié)合

3、，得到全局運(yùn)行控制策略。
　　通過編碼設(shè)計(jì)，將包含相位轉(zhuǎn)換點(diǎn)位置信息的列車控制序列映射為染色體，使用多目標(biāo)改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化行車策略。為提高算法性能，在種群賦值過程中加入了基于帳篷映射的混沌優(yōu)化方法，有效提高了算法的收斂性以及種群多樣性。設(shè)計(jì)了優(yōu)化算法中的選擇算子、變異算子、保優(yōu)算子等，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了列車運(yùn)行過程仿真計(jì)算模塊以及適應(yīng)度函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)列車控制策略優(yōu)化的多目標(biāo)改進(jìn)遺傳算法。通過實(shí)例仿真表明，優(yōu)化后的行車策略在舒適度指標(biāo)、