列車節(jié)能運(yùn)行算法研究

【摘要】：能源問(wèn)題是目前世界各國(guó)都在面臨的主要問(wèn)題,也逐漸成為限制地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。在我國(guó)能源相對(duì)稀缺,環(huán)境保護(hù)日益受到重視,節(jié)能降耗已成為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基本要求。鐵路運(yùn)輸作為陸路運(yùn)輸?shù)闹饕绞?鐵路部門作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)中能耗最大的部門之一,就整體而言,在節(jié)能降耗方面還有很大的提升空間。通過(guò)優(yōu)化列車運(yùn)行操縱,來(lái)降低列車運(yùn)行的能耗是降低鐵路運(yùn)輸能耗的一個(gè)重要途徑。根據(jù)之前國(guó)內(nèi)外學(xué)者為降低列車運(yùn)行能耗,提出對(duì)列車操縱方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的基礎(chǔ),本文提出了一種新的尋找優(yōu)化操縱速度曲線的方法——基于運(yùn)行速度與剩余平均速度相比較,結(jié)合線路情況選擇操縱工況的尋優(yōu)方法。 本文通過(guò)對(duì)剩余速度的比較,運(yùn)用牽引控制系數(shù)和惰行控制系數(shù)變換機(jī)車的操縱,改變列車的運(yùn)行速度,控制運(yùn)行速度的變化范圍。在運(yùn)行完全程線路后,將仿真運(yùn)行時(shí)間和給定運(yùn)行時(shí)間相比較,當(dāng)仿真運(yùn)行時(shí)間不符合給定時(shí)間的要求時(shí),對(duì)牽引、惰行控制系數(shù)進(jìn)行修改,調(diào)整機(jī)車的牽引、惰行時(shí)間,改變運(yùn)行速度,從而改變總的運(yùn)行時(shí)間。若運(yùn)行時(shí)間超出給定時(shí)間過(guò)多,則重新計(jì)算時(shí),增大牽引控制系數(shù),反之,則減小牽引控制系數(shù)。通過(guò)多次計(jì)算,結(jié)合二分法,就可以找一個(gè)操縱序列使總運(yùn)行時(shí)間與給定運(yùn)行時(shí)間相接近。通過(guò)對(duì)變更牽引控制系數(shù)的牽引點(diǎn)的位置進(jìn)行合理的選擇,即在需要減少牽引時(shí),在運(yùn)行阻力大的地方去減少牽引,需要增加牽引時(shí)在運(yùn)行阻力小的減速坡道上進(jìn)行增加牽引,以保證得到能耗較令人滿意的速度曲線。 最后,為驗(yàn)證本文尋優(yōu)算法的可行性與正確性,作者以Visual Studio2012作為平臺(tái),編寫了能夠?qū)崿F(xiàn)列車仿真運(yùn)行的程序,并以實(shí)際線路區(qū)段的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行驗(yàn)證。在平直道上的仿真得到的結(jié)論是：當(dāng)給定運(yùn)行時(shí)間較緊湊時(shí),有勻速操縱和無(wú)勻速操縱的能耗差異,隨著給定運(yùn)行時(shí)間的縮小在縮小；當(dāng)給定時(shí)間縮短時(shí),有勻速操縱的速度曲線會(huì)退化為無(wú)勻速操縱的速度曲線；當(dāng)給定時(shí)間進(jìn)一步縮短時(shí),惰行段也會(huì)減小至無(wú),只剩下兩種工況：牽引、制動(dòng)。在起伏道上驗(yàn)證了算法對(duì)于下坡道重力勢(shì)能的利用情況,結(jié)果表明,本算法能很好的利用下坡道的重力勢(shì)能,可以獲得滿足時(shí)間約束且能耗較低的速度曲線。 【關(guān)鍵詞】：剩余平均速度 牽引控制系數(shù) 惰行控制系數(shù) 工況選擇 能耗 尋優(yōu)策略
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：U279.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 問(wèn)題的提出12-13
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 選題的意義12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀和待解決的問(wèn)題13-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 待解決的問(wèn)題14-15
• 1.3 論文結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.1 研究目標(biāo)15
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容15
• 1.3.3 論文意義15-16
• 1.4 研究方法16-17
• 第2章 列車牽引計(jì)算理論基礎(chǔ)17-24
• 2.1 影響列車運(yùn)行的力17-22
• 2.1.1 牽引力17-19
• 2.1.2 列車運(yùn)行阻力19-21
• 2.1.3 列車制動(dòng)力21
• 2.1.4 列車受到的合力21-22
• 2.2 列車運(yùn)行能耗22-23
• 2.3 列車質(zhì)量計(jì)算模型23-24
• 第3章 剩余平均速度比較法24-51
• 3.1 剩余平均速度的概念24
• 3.2 剩余平均速度比較法算法描述24-25
• 3.3 求取能耗最低速度曲線的說(shuō)明25-29
• 3.3.1 距離約束求得惰行控制系數(shù)26-27
• 3.3.2 時(shí)間約束求得兩個(gè)牽引控制系數(shù)的組合27-28
• 3.3.3 能耗約束求最終滿意解28
• 3.3.4 起伏坡道上牽引惰行控制系數(shù)的說(shuō)明28-29
• 3.4 程序計(jì)算框架29-30
• 3.5 用戶輸入數(shù)據(jù)的預(yù)處理30-36
• 3.5.1 斷面預(yù)處理求線路等效坡度31-33
• 3.5.2 線路設(shè)置與車輛編組檢查33-36
• 3.6 返回重算時(shí)選擇改變操縱工況的位置36-42
• 3.6.1 增加牽引控制系數(shù)36-39
• 3.6.2 減少牽引控制系數(shù)39-42
• 3.7 不同線路斷面的工況轉(zhuǎn)換選擇42-48
• 3.7.1 牽引操縱工況的轉(zhuǎn)換42-45
• 3.7.2 惰行及后續(xù)操縱銜接45
• 3.7.3 制動(dòng)調(diào)速45-48
• 3.8 進(jìn)站停車48-51
• 第4章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及程序?qū)崿F(xiàn)51-60
• 4.1 列車運(yùn)行優(yōu)化操縱程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)51-54
• 4.1.1 編寫程序的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言說(shuō)明51-52
• 4.1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及模塊分析52-54
• 4.2 列車運(yùn)行優(yōu)化操縱程序的軟件實(shí)現(xiàn)54-60
• 4.2.1 軟件界面設(shè)計(jì)54-58
• 4.2.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-59
• 4.2.3 程序的代碼實(shí)現(xiàn)59-60
• 第5章 線路運(yùn)行結(jié)果與分析60-75
• 5.1 平直道上的仿真運(yùn)行情況60-62
• 5.2 平直道上運(yùn)行時(shí)分對(duì)能耗的影響62-66
• 5.3 起伏斷面仿真情況66-72
• 5.3.1 包含較低限速斷面的線路的仿真測(cè)試67-68
• 5.3.2 無(wú)低限速的起伏線路的運(yùn)行測(cè)試68-70
• 5.3.3 實(shí)際線路仿真70-72
• 5.4 算法節(jié)能性的驗(yàn)證72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果81

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路堤剛度對(duì)列車引起的地基動(dòng)應(yīng)力的影響    王常晶;陳云敏;

對(duì)高寒列車整備“高看一眼”    馬泳 李偉

地鐵鉆地出 御風(fēng)觀田園    記者　耿旭靜 通訊員　常青 洪嫚

蘇杭車隊(duì)打造列車上的“蘇杭風(fēng)光”    本報(bào)記者 羅平

提升服務(wù)質(zhì)量 創(chuàng)建“紅旗列車”    武漢鐵路局武漢客運(yùn)段Z37/38次列車黨支部書記 耿小芬

鐵路暑運(yùn)車次有調(diào)整    記者 胡秋菊通訊員 鄒志敏

感受中國(guó)高速列車魅力    本報(bào)記者 焦紅霞

暑期列車環(huán)境與旅客健康    劉國(guó)信

廣州至拉薩列車緣何暫緩開行？    

和諧之旅中最可愛(ài)的人    姚云海

滬寧高速鐵路開車方案公布    記者 曹丹　特約記者 陶利平

列車節(jié)能操縱理論模型與參數(shù)標(biāo)定方法研究    周方明

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采用遺傳算法優(yōu)化地鐵多區(qū)間速度曲線和停站時(shí)間實(shí)現(xiàn)牽引節(jié)能的仿真研究    王勇博

基于列車運(yùn)行仿真的調(diào)度研究    米超

列車優(yōu)化操縱與追蹤運(yùn)行仿真研究    馬少坡

鑄鐵水平連鑄機(jī)凝固端及牽引控制設(shè)計(jì)研究與實(shí)驗(yàn)    王海生

提速列車牽引計(jì)算軟件自動(dòng)計(jì)算功能研究    曾理

列車空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)    丁海倫