城市轨道交通列车节能运行策略在线优化研究

发布时间：2022-01-02 00:23

　　近年来,城市轨道交通因其安全、舒适、高效、环保等特点得到迅速发展,如何降低地铁列车的牵引能耗成为研究重点。城市轨道交通系统结构复杂,列车控制系统需要满足多个目标,且列车运行过程中极易受到不同程度的外界扰动,同时多列车运行环境下各单列车的运行能耗存在相互影响。本文针对上述难题,在保证列车运行安全、准点、舒适、精准停车的约束条件下,提出了一种单列车节能运行策略在线优化方法和一种基于再生制动能的双列车节能运行策略协同优化方法。具体工作内容如下:1.为保证列车满足运行安全、准点、精准停车的约束条件,设计了多目标速度调整模型,包括结合实际信号控制系统的超速防护模型、基于剩余时间分配算法的准点速度调整模型和基于启发式学习调整策略的精准停车模型。实验结果表明,在该模型的约束下,列车运行安全性、准点性、停车精度均能满足要求。2.针对列车能耗离线优化算法不能对实际扰动进行在线响应的问题,以在线计算方式的城轨列车运行策略为研究对象,提出了单列车节能运行策略在线优化算法,该算法不需要目标速度曲线,根据列车实际运行状态信息,包括速度、位置、运行时间、限速信息等,结合多目标速度调整模型对列车运行能耗进行实时的在... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 单列车运行能耗优化研究现状
        1.2.2 多列车运行能耗优化研究现状
    1.3 本论文研究内容与章节安排
        1.3.1 本论文主要研究内容
        1.3.2 本论文章节安排
第2章 城轨列车运行控制及计算基础
    2.1 城市轨道交通列车控制系统
        2.1.1 CBTC系统列车运行控制
        2.1.2 列车自动防护基本原理
    2.2 列车运行模型描述
        2.2.1 列车动力学分析
        2.2.2 牵引能耗模型
        2.2.3 停车精度评估模型
        2.2.4 舒适度评估模型
        2.2.5 准时性评估模型
    2.3 城市轨道交通列车的再生制动
    2.4 本章小结
第3章 多目标速度调整模型
    3.1 超速防护模型
        3.1.1 紧急制动包络线
        3.1.2 紧急制动触发曲线
        3.1.3 全常用制动触发曲线
    3.2 准点速度调整模型
        3.2.1 剩余时间分配算法
        3.2.2 速度调整保证准点
    3.3 精准停车模型
        3.3.1 停车曲线
        3.3.2 停车制动率在线调整
    3.4 本章小结
第4章 单列车节能运行策略在线优化
    4.1 深度Q学习算法
        4.1.1 算法原理
        4.1.2 Q网络的更新
        4.1.3 算法流程
    4.2 单列车能耗优化模型求解
        4.2.1 列车运行状态、动作定义
        4.2.2 动作调整
        4.2.3 节能策略设计
    4.3 实验结果及分析
        4.3.1 列车参数及线路数据
        4.3.2 节能效果分析
        4.3.3 不同计划运行时间下的有效性
        4.3.4 运行途中调整到站时间
    4.4 本章小结
第5章 固定时刻表下的双列车节能运行策略协同优化
    5.1 基于再生制动的双列车能耗模型
    5.2 双列车能耗模型协同优化求解
        5.2.1 列车运行状态、动作定义
        5.2.2 动作调整
        5.2.3 节能策略设计
    5.3 实验结果分析
        5.3.1 列车A先于列车B发车
        5.3.2 列车B先于列车A发车
    5.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]列车制动技术发展趋势探讨[J]. 吴萌岭,马天和,田春,杨俊,陈茂林.  中国铁道科学. 2019(01)
[2]列车再生制动对电能质量影响及其应对策略[J]. 史耀政.  中国高新科技. 2018(20)
[3]CTCS-3级列控系统ATP超速防护曲线的仿真[J]. 胡晓娟,陈铁,邸建红.  科技通报. 2018(05)
[4]CBTC系统中区域控制器与联锁的协作[J]. 刘小龙,蔡荣富,廖静.  电子技术. 2017(12)
[5]再生制动能量回馈系统的能量回馈效率影响因素分析[J]. 何礼光,何海华.  城市轨道交通研究. 2017(06)
[6]城轨列车多目标优化控制算法研究与仿真[J]. 孟建军,裴明高,武福,韦腾舟,郝帅.  系统仿真学报. 2017(03)
[7]考虑汽车悬架动挠度的模糊PID控制[J]. 么鸣涛,曹锋,阙瑞义,李军,陈赟,韩乃莉,张复琳.  北京理工大学学报. 2016(09)
[8]相对速度模式下的列车自动防护（ATP）紧急制动安全模型分析[J]. 黄苏苏,王芃,郑伟.  城市轨道交通研究. 2015(04)
[9]再生制动能量吸收逆变系统设计及应用[J]. 方汉学,胡桂苓.  城市轨道交通研究. 2015(02)
[10]地铁列车追踪运行的节能控制与分析[J]. 唐海川,王青元,冯晓云.  铁道学报. 2015(01)

博士论文
[1]CBTC系统列车运行仿真与优化策略[D]. 陈荣武.西南交通大学 2011

硕士论文
[1]基于自适应动态规划的ATO优化研究[D]. 熊仲夏.北京交通大学 2017
[2]城市轨道交通列车运行能耗优化及仿真[D]. 胡鹏.西南交通大学 2013
[3]磁悬浮列车速度控制与自动驾驶系统研究[D]. 王洪坡.中国人民解放军国防科学技术大学 2002



本文编号：3563101