本文關(guān)鍵詞：基于遺傳算法的重載列車駕駛策略的研究

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【摘要】：隨著世界鐵路運輸技術(shù)的快速發(fā)展和進步,重載列車的牽引重量、編組長度不斷增加,其成本低、運能大的優(yōu)勢不斷凸顯。但由于重載列車在運行過程中受到列車牽引重量、編組長度、線路限速及連續(xù)長大下坡道等條件的限制,使重載列車必需采用空氣制動的方式調(diào)速。由于空氣制動過程中,空氣制動波傳遞時間增多且列車管充排風(fēng)呈現(xiàn)非線性,使得司機在駕駛過程中,在確保重載列車安全運行方面具有很大的難度。本文從保證重載列車滿足限速要求的角度出發(fā),研究長大下坡道上重載列車駕駛策略,并進一步生成列車駕駛曲線,為重載列車司機駕駛提供安全保障。本文針對電力牽引重載列車駕駛的實際需求,采用理論分析結(jié)合軟件仿真的方法,對重載列車駕駛曲線的生成進行研究。首先,通過分析重載列車安全駕駛操縱策略,針對重載列車駕駛運行過程中需要考慮的多個參數(shù)分別建立模型,并對模型定量化,建立重載列車運行的數(shù)學(xué)模型。然后,結(jié)合遺傳算法和重載列車數(shù)學(xué)模型以及空氣制動特性設(shè)計了以列車運行工況為染色體的駕駛策略的研究算法。最后設(shè)計了遺傳算法操作算子和適應(yīng)度函數(shù),通過遺傳算法的選擇、交叉和變異操作找到保證重載列車滿足限速要求的最優(yōu)工況序列,進一步優(yōu)化得到重載列車駕駛過程中的空氣循環(huán)制動及緩解時機。本文結(jié)合朔黃線重載方向?qū)幬湮髡尽垖m站25.95公里長實際線路數(shù)據(jù),仿真重載列車在連續(xù)長大下坡道運行場景。采用本文提出的遺傳算法,通過MATLAB軟件得到了重載列車駕駛曲線和空氣循環(huán)制動的制動、緩解時機。通過對比實際操縱曲線,可以看出根據(jù)本文所提出的算法得到的駕駛曲線能夠保證重載列車安全運行,并在此基礎(chǔ)上,進一步利用遺傳算法潛在的并行性以及快速隨機的搜索能力優(yōu)化了重載列車的工況序列,說明了本文所提出的方法是可行的。
【關(guān)鍵詞】：重載列車 遺傳算法 駕駛策略 空氣制動 仿真
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U268;TP18
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 重載列車動力學(xué)研究發(fā)展及其現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 重載列車駕駛策略及優(yōu)化操縱研究發(fā)展及現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 列車控制算法研究現(xiàn)狀16
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)和主要研究內(nèi)容16-19
• 2 重載列車駕駛控制算法19-35
• 2.1 重載列車運行特性19-24
• 2.1.1 重載列車特性分析19-20
• 2.1.2 重載列車運行工況20-23
• 2.1.3 重載列車駕駛操縱基本原則23
• 2.1.4 重載列車安全平穩(wěn)操縱策略23-24
• 2.2 列車運行控制算法綜述24-27
• 2.3 遺傳算法原理27-34
• 2.3.1 遺傳算法的產(chǎn)生與發(fā)展28
• 2.3.2 遺傳算法的基本原理28-30
• 2.3.3 遺傳算法實現(xiàn)步驟30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3 重載列車駕駛策略模型建立35-55
• 3.1 重載列車動力學(xué)分析35-43
• 3.1.1 機車牽引力35-37
• 3.1.2 列車運行阻力37-40
• 3.1.3 列車制動力40-43
• 3.2 重載列車縱向動力學(xué)模型研究43-47
• 3.2.1 單質(zhì)點列車動力學(xué)模型43-45
• 3.2.2 多質(zhì)點列車動力學(xué)模型45-47
• 3.3 重載列車運行計算47-53
• 3.3.1 線路及列車參數(shù)描述47-50
• 3.3.2 重載列車運行計算50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 4 基于遺傳算法的重載列車駕駛策略算法設(shè)計55-67
• 4.1 重載列車駕駛策略算法設(shè)計思路55-56
• 4.2 重載列車駕駛策略算法詳細設(shè)計56-61
• 4.2.1 染色體設(shè)計與計算56-58
• 4.2.2 適應(yīng)度函數(shù)58-59
• 4.2.3 重載線路參數(shù)處理59-60
• 4.2.4 遺傳算法實現(xiàn)60-61
• 4.3 重載列車駕駛策略仿真軟件設(shè)計61-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 5 仿真案例分析67-79
• 5.1 重載列車運行案例設(shè)計67-75
• 5.1.1 仿真案例場景67-70
• 5.1.2 仿真案例實現(xiàn)70-75
• 5.2 重載列車運行案例優(yōu)化75-78
• 5.3 本章小結(jié)78-79
• 6 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 主要工作與結(jié)論79-80
• 6.2 研究展望80-81
• 參考文獻81-85
• 圖索引85-87
• 表索引87-89
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果89-93
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集93

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