近年來,我國高速鐵路事業(yè)發(fā)展迅猛。2019年,全國有十多條新的高鐵線開通運營,全年新增高速鐵路營運里程超過4000公里,總營運里程穩(wěn)居世界第一。高速列車由于具有載客量大、正點率高、速度快、舒適方便等眾多優(yōu)勢,給人民的出行帶來極大的便利,已成為旅客出行首選。但是隨著高速鐵路運營里程的延長和運量的增加,隨之而來的便是能源消耗提高的問題。其中,列車的牽引能耗高達(dá)鐵路能耗的60⁷0%以上,因此降低列車牽引能耗是高速鐵路急需解決的重要問題。在國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于列車節(jié)能優(yōu)化方面已取得研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合高速列車的運行特點,本文建立了高速鐵路單列車單站間節(jié)能優(yōu)化模型、單列車多站間節(jié)能優(yōu)化模型和基于再生制動能量利用的多列車多站間節(jié)能優(yōu)化模型,并考慮了兼顧儲能式再生制動能量利用的多列車多站間優(yōu)化模型,在MATLAB軟件中采用遺傳算法進(jìn)行仿真案例分析。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）簡要介紹論文的研究背景,通過對國內(nèi)外列車節(jié)能優(yōu)化問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行整理,分析目前存在的問題,在此基礎(chǔ)上確定論文的研究重點。針對高速鐵路列車運行的特點,總結(jié)了高速鐵路列車牽引能耗的主要影響因素。通過對高速列車進(jìn)... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

011-2025年中國高鐵營業(yè)里程及規(guī)劃

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-21-11|()|nrrTTw=(3.10)其中，每個站間的運行時間rT還需要滿足該站間符合約束條件的運行時間范圍，如式3.11所示。本文未考慮停站時間的優(yōu)化，因此每個站間的停站時間與該站的實際停站時間相等。minrrmaxrTTT(3.11)3.4優(yōu)化方法選擇遺傳算法(GeneticAlgorithm)始于在20世紀(jì)70年代，是模擬達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說和自然界的生物進(jìn)化過程的一種計算模型，具有魯棒性高、收斂性好等優(yōu)點，已在科學(xué)和工程領(lǐng)域的諸多優(yōu)化問題中得到較好的應(yīng)用[54]。對于傳統(tǒng)優(yōu)化算法難以解決的復(fù)雜優(yōu)化問題有明顯的優(yōu)勢。遺傳算法并不針對具體的問題，因此，對問題的求解有很強的魯棒性，目前，在科學(xué)和工程領(lǐng)域的諸多優(yōu)化問題中得到較好應(yīng)用[54]。所以本文采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化求解，對變量編碼、初始種群、適應(yīng)度函數(shù)、遺傳操作（選擇、交叉、變異）等分別進(jìn)行設(shè)計。遺傳算法流程圖如圖3.5所示。圖3.5遺傳算法流程圖MATLAB優(yōu)化工具箱中包含一個為遺傳算法獨立設(shè)計一個優(yōu)化工具箱，稱為遺傳算法與直接搜索工具箱。如圖3.6所示。通過命令行方式調(diào)用遺傳算法函數(shù)和通過GUI（GraphicalUserInterface，圖形用戶界面）使用遺傳算法是MATLAB遺傳算法工具箱的兩種使用方式，前一種方式主要通

面向節(jié)能的高速列車運行分析與優(yōu)化研究-22-過輸入相應(yīng)的命令實現(xiàn)，后一種方法是以圖形用戶界面為載體。兩種方式相比，通過GUI使用遺傳算法工具的方法更加簡潔方便。因此，本文將基于MATLAB遺傳算法工具箱對高速列車節(jié)能優(yōu)化問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并具體選用通過GUI使用遺傳算法工具方法。圖3.6MATLAB遺傳算法工具圖形用戶界面截圖3.5仿真實例3.5.1模擬列車實際運行策略為了說明本文設(shè)計的優(yōu)化模型的節(jié)能效果具有有效性，將模擬列車實際運行策略下的牽引能耗（以下簡稱為模擬能耗）作為對比�？梢詫⒛M列車實際運行策略描述為：列車以最大的牽引力加速至一個適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)速度mV，然后以該速度保持勻速行駛，最后采用制動模式減速進(jìn)站，如圖3.7所示。目標(biāo)速度mV不同，所得到的速度距離曲線不同，模擬能耗也不同。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]地鐵節(jié)能坡設(shè)計研究[J]. 陳富安.  鐵道工程學(xué)報. 2013(08)
[2]一種可在線調(diào)整的列車正點運行節(jié)能操縱控制算法[J]. 唐海川,朱金陵,王青元,馮曉云.  中國鐵道科學(xué). 2013(04)
[3]高速列車節(jié)能操縱與控制優(yōu)化的理論與方法研究[J]. 石紅國.  學(xué)術(shù)動態(tài). 2013(02)
[4]城市軌道交通節(jié)能坡尋優(yōu)研究[J]. 胡曉丹,張杰.  鐵道工程學(xué)報. 2013(05)
[5]制動利用率對高速列車節(jié)能操縱策略的影響[J]. 崔恒斌,馮曉云,王青元,王鵬玲,李金鍵.  鐵道學(xué)報. 2012(08)
[6]地鐵列車再生制動節(jié)能仿真研究[J]. 張文麗,李群湛,劉煒,解紹鋒.  變流技術(shù)與電力牽引. 2008(03)
[7]關(guān)于城市軌道交通列車運行圖編制的探討[J]. 史小俊.  都市快軌交通. 2008(02)
[8]列車節(jié)能控制的優(yōu)化分析[J]. 朱金陵,李會超,王青元,龍勝.  中國鐵道科學(xué). 2008(02)
[9]地鐵電動車組運行模型的研究[J]. 于建國,苗彥英.  大連鐵道學(xué)院學(xué)報. 2001(02)

博士論文
[1]高速列車節(jié)能運行操縱策略優(yōu)化方法研究[D]. 麻存瑞.北京交通大學(xué) 2019
[2]城市軌道交通多列車運行節(jié)能優(yōu)化控制[D]. 唐海川.西南交通大學(xué) 2015
[3]城市軌道交通系統(tǒng)能耗影響因素的量化分析[D]. 王玉明.北京交通大學(xué) 2011
[4]列車追蹤運行與節(jié)能優(yōu)化建模及模擬研究[D]. 付印平.北京交通大學(xué) 2009
[5]列車運行過程仿真及優(yōu)化研究[D]. 石紅國.西南交通大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于螢火蟲算法的高速列車節(jié)能運行優(yōu)化研究[D]. 馬曉娜.蘭州交通大學(xué) 2019
[2]高速列車節(jié)能運行優(yōu)化模型與算法研究[D]. 曹佳峰.蘭州交通大學(xué) 2018
[3]高速列車追蹤運行節(jié)能優(yōu)化與控制[D]. 高堅.北京交通大學(xué) 2018
[4]城軌列車節(jié)能駕駛策略與儲能式再生能量利用研究[D]. 宿碩.北京交通大學(xué) 2018
[5]基于多種群遺傳算法的高速列車節(jié)能操縱研究[D]. 韓京.北京交通大學(xué) 2018
[6]變壓器式可控電抗器控制繞組參數(shù)計算與優(yōu)化[D]. 郭毅娜.蘭州交通大學(xué) 2017
[7]高速列車運行過程的多目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 高浠瑞.蘭州交通大學(xué) 2017
[8]混合動力列車車載儲能與地面充電方案系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 胡遠(yuǎn)江.西南交通大學(xué) 2017
[9]考慮能量管理的混合動力列車運行優(yōu)化策略研究[D]. 杜昕.西南交通大學(xué) 2017
[10]隨機客流條件下城市軌道交通列車時刻表多目標(biāo)優(yōu)化[D]. 路紅.北京交通大學(xué) 2017



本文編號：3261622