高速动车组自动驾驶牵引控制策略研究

发布时间：2025-01-04 00:16

　　高速铁路因其安全、快捷、舒适等优势,近年来在我国得到了蓬勃发展。目前我国高速铁路上运行的动车组大多采用的是人工驾驶模式,动车组的运行效果太依赖于驾驶员的操作经验和技术,驾驶员的操作不当或者失误都可能造成列车晚点甚至威胁列车运行安全的情况发生。因此,为了更好地保证列车行车安全、提高高速铁路运输效率,人们致力于研究高速动车组自动驾驶控制策略。用列车自动驾驶系统代替人工驾驶,选用合理的牵引控制策略控制高速动车组的正常运行,同时提高高速动车组安全性、舒适性、节能性、准时性以及精确停车性等性能指标,可以预见实现高速动车组的自动驾驶是未来高速铁路的发展方向。研究高速动车组自动驾驶牵引控制策略,主要在于实现列车运行速度目标曲线的最优化以及对目标曲线的精确跟踪。本文针对以上问题展开研究,对列车自动控制系统(Automatic Train Control System,ATC)和中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System,CTCS)进行分析,分别介绍ATC系统的结构、工作原理、功能以及CTCS系统的分类、总体构成;在此基础上,选取要研究的动车组车型,设定运行线路参数,对...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 列车控制系统概述
        1.2.1 ATC系统概述
        1.2.2 CTCS系统概述
    1.3 列车自动驾驶控制算法研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 论文研究内容及结构框架
2 列车控制系统分析
    2.1 ATC系统分析
        2.1.1 ATO系统的结构
        2.1.2 ATO系统的工作原理
        2.1.3 ATO系统的功能
    2.2 CTCS系统分析
        2.2.1 CTCS-2系统分析
        2.2.2 CTCS-3系统分析
    2.3 本章小节
3 高速动车组运行过程以及自动驾驶策略分析
    3.1 车型选取以及线路参数设定
        3.1.1 CRH5A型动车组的相关参数
        3.1.2 线路区段的参数选取与线路限速
    3.2 列车运行过程受力分析
        3.2.1 高速动车组牵引力分析
        3.2.2 高速动车组运行阻力分析
        3.2.3 高速动车组制动力分析
        3.2.4 高速动车组的总体受力分析
    3.3 列车自动驾驶策略分析
        3.3.1 高速动车组限速处理策略
        3.3.2 工况选择及转换策略
        3.3.3 高速动车组运行控制策略分析
    3.4 本章小节
4 高速动车组自动运行目标曲线生成
    4.1 遗传算法概述
        4.1.1 遗传算法的发展现状
        4.1.2 遗传算法的生物学基础
        4.1.3 遗传算法的实现过程
    4.2 列车运行多目标模型搭建
    4.3 适应度的计算
        4.3.1 适应度函数的构建
        4.3.2 权重分配
    4.4 目标曲线的生成
        4.4.1 遗传算法运行参数的选取
        4.4.2 ATO目标曲线的生成
    4.5 本章小结
5 高速动车组速度控制器设计研究
    5.1 高速动车组PID控制器的设计
    5.2 高速动车组模糊神经网络控制器设计
        5.2.1 神经网络控制算法
        5.2.2 模糊控制算法
        5.2.3 模糊神经网络控制器设计
    5.3 高速动车组运行跟踪曲线生成
    5.4 仿真结果分析
    5.5 本章小节
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：4022604