移动闭塞条件下高速列车追踪运行控制算法研究
发布时间：2023-04-07 21:50
近年来,高速铁路因其舒适、快捷、安全、快速等优点,在我国得到了迅速发展。高速列车追踪运行除了安全性外,还应满足准点、精准停车、舒适、高效的多目标运行要求。然而,高速列车追踪运行过程极其复杂、运营环境突发多变,基于运行速度距离曲线的人工驾驶操纵策略,无法满足上述多目标优化控制要求。另外,目前我国普遍采用的是高速列车在固定闭塞系统(Fixed Block System,FBS)和准移动闭塞系统(Quasi Moving Block System,QMBS)下的追踪运行,基于移动闭塞系统(Moving Block System,MBS)下的高速列车高速度高密度地追踪运行是其发展趋势。针对以上问题,为了保证高速列车安全、准点、舒适、高效运行,本文将研究列车在普通闭塞(FBS与QMBS)与MBS下追踪运行多目标优化控制。其主要研究内容如下:(1)详细阐述了FBS、QMBS与MBS的基本概念、主要特征与功能等方面,建立了列车在FBS、QMBS与MBS下运行的最小追踪间距与最小追踪时间。(2)深入研究了高速列车运行牵引计算、各优化评价指标数学描述。分析了牵引力、制动力、阻力的计算方法,构建了列车单质...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 列车自动控制系统的发展
1.4 列车运行控制系统的发展
1.5 主要研究内容及结构框架
2 列车控制系统及闭塞信号制式分析
2.1 ATC系统基本概念
2.2 ATC系统分析
2.3 CTCS系统概述及分析
2.3.1 CTCS-3系统组成和结构
2.3.2 CTCS-3系统技术特征与功能
2.4 列车闭塞信号制式
2.4.1 固定闭塞的特征与工作原理
2.4.2 准移动闭塞的特征与工作原理
2.4.3 移动闭塞的特征与工作原理
2.5 本章小结
3 高速列车运行过程动力学分析及优化控制策略分析
3.1 列车动力学模型
3.1.1 单质点模型
3.1.2 多质点模型
3.2 列车运行过程受力分析
3.2.1 列车牵引特性
3.2.2 列车阻力特性
3.2.3 列车制动特性
3.2.4 列车动力学方程
3.3 列车优化控制策略分析
3.3.1 列车工况转换策略
3.3.2 列车运行控制策略分析
3.3.3 列车优化控制原则
3.4 本章小节
4 基于普通闭塞条件下高速列车运行多目标优化
4.1 多目标优化问题概述
4.2 高速列车运行多目标优化模型
4.2.1 准时性模型
4.2.2 舒适性模型
4.2.3 精准停车模型
4.2.4 能耗模型
4.3 遗传算法求解过程
4.3.1 遗传算法的编码
4.3.2 遗传算法的选择
4.3.3 遗传算法的交叉
4.3.4 遗传算法的变异
4.3.5 构建适应度函数
4.4 列车运行目标曲线的生成
4.4.1 高速列车、线路以及遗传算法参数的选取
4.4.2 运行目标曲线的生成
4.5 预测模糊PID控制原理及设计
4.5.1 PID控制器的设计
4.5.2 模糊PID控制器的设计
4.5.3 预测模糊PID控制器的设计
4.5.4 追踪曲线的生成
4.5.5 仿真结果验证及分析
4.6 本章小结
5 基于移动闭塞条件下高速列车追踪运行多目标优化
5.1 移动闭塞条件下高速列车追踪运行建模
5.1.1 移动闭塞基本原理
5.1.2 高速列车追踪运行中多特征模型
5.1.3 高速列车追踪运行线路模型
5.1.4 高速列车追踪运行安全性和高效性评价指标
5.2 高速列车追踪运行多目标模型
5.3 高速列车追踪运行操纵策略多目标改进灰色预测模糊PID控制算法
5.3.1 灰色系统理论概述
5.3.2 改进灰色预测控制的设计
5.3.3 改进灰色预测模糊PID控制器设计
5.4 仿真结果与分析
5.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
本文编号：3785388
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 列车自动控制系统的发展
1.4 列车运行控制系统的发展
1.5 主要研究内容及结构框架
2 列车控制系统及闭塞信号制式分析
2.1 ATC系统基本概念
2.2 ATC系统分析
2.3 CTCS系统概述及分析
2.3.1 CTCS-3系统组成和结构
2.3.2 CTCS-3系统技术特征与功能
2.4 列车闭塞信号制式
2.4.1 固定闭塞的特征与工作原理
2.4.2 准移动闭塞的特征与工作原理
2.4.3 移动闭塞的特征与工作原理
2.5 本章小结
3 高速列车运行过程动力学分析及优化控制策略分析
3.1 列车动力学模型
3.1.1 单质点模型
3.1.2 多质点模型
3.2 列车运行过程受力分析
3.2.1 列车牵引特性
3.2.2 列车阻力特性
3.2.3 列车制动特性
3.2.4 列车动力学方程
3.3 列车优化控制策略分析
3.3.1 列车工况转换策略
3.3.2 列车运行控制策略分析
3.3.3 列车优化控制原则
3.4 本章小节
4 基于普通闭塞条件下高速列车运行多目标优化
4.1 多目标优化问题概述
4.2 高速列车运行多目标优化模型
4.2.1 准时性模型
4.2.2 舒适性模型
4.2.3 精准停车模型
4.2.4 能耗模型
4.3 遗传算法求解过程
4.3.1 遗传算法的编码
4.3.2 遗传算法的选择
4.3.3 遗传算法的交叉
4.3.4 遗传算法的变异
4.3.5 构建适应度函数
4.4 列车运行目标曲线的生成
4.4.1 高速列车、线路以及遗传算法参数的选取
4.4.2 运行目标曲线的生成
4.5 预测模糊PID控制原理及设计
4.5.1 PID控制器的设计
4.5.2 模糊PID控制器的设计
4.5.3 预测模糊PID控制器的设计
4.5.4 追踪曲线的生成
4.5.5 仿真结果验证及分析
4.6 本章小结
5 基于移动闭塞条件下高速列车追踪运行多目标优化
5.1 移动闭塞条件下高速列车追踪运行建模
5.1.1 移动闭塞基本原理
5.1.2 高速列车追踪运行中多特征模型
5.1.3 高速列车追踪运行线路模型
5.1.4 高速列车追踪运行安全性和高效性评价指标
5.2 高速列车追踪运行多目标模型
5.3 高速列车追踪运行操纵策略多目标改进灰色预测模糊PID控制算法
5.3.1 灰色系统理论概述
5.3.2 改进灰色预测控制的设计
5.3.3 改进灰色预测模糊PID控制器设计
5.4 仿真结果与分析
5.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果
本文编号：3785388
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3785388.html
