基于离散动态规划的列车节能速度曲线优化

发布时间：2024-02-24 04:25

　　为降低城市轨道交通的牵引能耗,结合列车牵引特性、速度限制和坡道阻力等影响,确定一条速度曲线使列车站间运行的牵引能耗最小。以位置为自变量、牵引力/制动力的系数为控制变量构建列车节能速度曲线优化模型,根据线路条件将位置进行离散化,把速度曲线优化问题转换为多阶段决策过程,并利用状态空间缩减策略对其缩减,利用离散动态规划求解得到列车站间最优速度曲线和最优控制输入。仿真验证表明:动态规划且状态空间缩减方案可以显著提高搜索效率,有效降低列车的牵引能耗,为列车司机节能驾驶提供参考。

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【部分图文】：

图1不同的列车运行速度曲线

在时刻表已知的前提下，列车从某站到下一站存在多条速度曲线满足预定的时间约束。不同的列车速度曲线如图1所示。列车速度曲线优化就是在固定的站间距离、规定的运行时间下，考虑列车牵引特性、基本阻力、速度限制和坡道阻力等因素的影响，确定一条速度曲线使列车运行过程的牵引能耗最小。将列车视为单....

图2列车运行有效速度集示意图

为缩小搜索空间，用最大速度曲线与最小速度曲线对速度集合进行缩减。最大速度曲线：在满足轨道限速与终点停车的条件下，列车按照最大牵引力运行。牵引阶段最大牵引力加速至轨道限速，制动阶段从终点倒推，巡航阶段速度与轨道限速相等，没有惰行阶段。最小速度曲线：为按时到达终点，列车在站间有最小速....

图3离散动态规划搜索过程

列车从s0到sK的总能耗表示为由贝尔曼最优性原理，公式⑴的速度曲线优化问题可以转化为多阶段决策问题，具体如下。

图4北京地铁亦庄线列车的牵引特性、制动特性和运行阻力

为验证算法的有效性，选择北京地铁亦庄线同济南—经海路站间线路，分别对动态规划且状态空间缩减(方案1)、动态规划且状态空间未缩减(方案2)和枚举法(方案3)(与动态规划对状态空间离散化不同，枚举法的速度、时间未离散化处理)进行仿真实验。其站间距离为2265m，时刻表规定的站间运....

本文编号：3908521