基于扩张状态观测器的列车轨迹跟踪控制及其在CMC环境的测试

在列车运行过程中,存在着复杂且不确定的外部环境,很难获得阻力的表达式和阻力系数,因此,准确的外部阻力估计直接影响到列车轨迹跟踪精度。设计一种新型的基于扩张状态观测器的列车轨迹跟踪控制算法,将外部阻力和内部干扰扩展为一个新的状态变量,并进行精确估计。采用遗传算法对扩张状态观测器的参数进行优化。最后,在国产CMC芯片的硬件环境下进行测试。测试结果表明,基于扩张状态观测器的控制策略比现有广泛使用的PID算法具有更好的跟踪性能。得出以下结论:所设计控制算法通过补偿各种干扰的影响达到列车位置和速度的精确追踪,具有较强的抗干扰性。     

基于不同速度控制模式的列车驾驶策略优化研究

列车驾驶策略优化通过优化列车速度曲线降低列车牵引能耗,在列车准点运行的前提下降低铁路系统运营成本。为了探究连续控制型和离散控制型列车节能速度曲线的节能效果差异,对比优化2种速度控制模式的列车节能速度曲线,并给出了相应的结论。分析列车牵引计算模型和节能运行工况模型,建立列车区间运行多目标优化数学模型。分析列车运行时间与列车运行能耗的关系,将区间运行时间最短的列车区间最速曲线作为参考基准,同时给出列车区间最速曲线生成方法。分别提出2种速度控制模式的列车驾驶策略多目标优化方法及其对应的优化算法决策变量通用设置规则,再采用粒子群优化、模拟退火和模式搜索法优化列车速度曲线。基于实例进行验证,生成2种区间运行时间方案下CRH3C型动车组列车从岳阳东站到汨罗东站的列车区间最速曲线、连续控制型列车节能速度曲线和离散控制型列车节能速度曲线。此外,对比水平线路上的3种列车速度曲线。结果表明：延长列车区间运行时间可以有效降低列车区间运行能耗;含有下坡道的变坡度线路上,连续控制型列车节能速度曲线节能效果更优;水平线路上,离散控制型列车节能速度曲线节能效果更优;2种速度控制模式下,粒子群优化的节能效果优于模拟退...     

列车优化操纵速度模式曲线生成的智能计算研究

讨论了在起伏坡道线路上运行的列车节能操纵的优化计算问题，给出了一种局部优化与全局优化相配合的计算结构，用以生成列车优化操纵的速度模式曲线。以仿真计算获得局部优化规律，用神经网络实现局部优化规律的数据组织，应用遗传算法进行全局优化计算，获得了令人满意的结果。     

地铁列车基于惰行控制的节能优化运行研究

为降低地铁列车运行能耗,提出了基于惰行控制的节能优化方案。根据地铁列车运营特点和列车运行能耗特性,同时结合列车优化操纵方法,在不考虑列车运行过程中的工况转换时间前提下,提出了一种快速搜索适合惰行点的节能优化算法,并与其他2种惰行优化处理方式进行仿真对比。结果表明:基于惰行控制的节能优化方法能有效地降低列车能耗,算法处理速度快,同时满足高精度的定时运行要求。所提出的节能优化处理方式在节能效果上比逐个处理方式高10.8%,比同时处理方式高4.5%。     

基于实数遗传算法的列车优化操纵曲线研究

列车优化操纵是列车节能控制的关键问题，以列车运行动力学方程和牵引计算理论为基础，结合列车运行过程中的要求，构建以能耗、时分误差、限速等为目标的列车节能控制模型，采用实数遗传算法，通过Visual Basic编程对此问题进行求解。在已知列车编组的条件下，以DF4型内燃机车牵引客车、空气制动和燃油量曲线为基础，得到给定运行时间、距离条件下的优化操纵曲线，从而对司机操纵给出指导性意见。     

基于FAPSO的地铁列车节能运行优化研究

以地铁列车节能、准点运行为研究目标,在充分考虑实际运行线路条件下,构建满足约束条件下的多质点列车运行能耗模型,并在此基础上,将萤火虫算子引入到标准粒子群算法中,构建一种包含萤火虫算子的粒子群优化算法(FAPSO),进而提出基于FAPSO算法的双层结构一体化优化控制方法。上层结构优化通过使用FAPSO算法对获得的总冗余时间进行分配,进而得出各站间最佳运行时间,优化列车运行时刻表;下层结构优化在上层结构优化所得站间最佳运行时间下,对不同运行策略下列车运行能耗进行比较,进而优化整条线路的列车运行策略。最终,获得列车站间节能、准点运行的最优驾驶方案。以广州地铁站间线路为例,通过MATLAB进行实例仿真,仿真结果表明,经双层结构一体化优化后列车运行能耗降低10.8%,且满足列车准点运行的要求。     

基于离散微区间工况选择的列车节能运行优化方法

列车节能运行优化可降低列车的运行能耗,从而降低轨道交通运营成本,但对于坡度、坡长、限速等条件多变的线路,既有节能优化方法难以给出合理的工况组合方案,因此提出基于离散微区间工况选择的列车节能运行优化方法。首先,将列车运行区间离散为等距的微区间,建立节能运行优化模型;其次,通过考虑相邻2个迭代最优解之间差异的启发效应,对蚁群系统算法（ACS算法）进行改进,提出改进的蚁群系统算法（ACSd算法）;然后,采用ACSd算法在微区间中直接选择运行工况;最后,将节能和准时的要求同时纳入目标函数和算法的启发因子,并提出调节信息素浓度的时间补偿机制处理时间误差。以北京亦庄地铁线某个多坡段区间为例,将所提方法与既有能量分配法的优化结果进行对比,并对分别采用ACSd算法和ACS算法选择运行工况所获得的优化结果进行对比。结果表明：基于微区间工况选择的优化方法较能量分配方法降低能耗29.1%;采用ACSd算法进行列车节能运行优化较ACS算法降低能耗9.9%。     

基于遗传算法列车自动运行速度曲线的优化

本文探讨了列车自动运行系统(ATO,Automatic Train Operation)中的列车自动运行速度曲线的优化问题.根据ATO控制指标的要求,建立了包含速度防护、舒适度、节能、精确停车等多个目标的列车运行控制模型;采用遗传算法对列车自动运行控制策略进行优化,验证和仿真了优化后的速度曲线,直观反映了列车自动运行的安全性,舒适性,高效性和停车精度等性能提高情况.     

列车节能操纵优化求解方法综述

本文介绍列车节能操纵优化研究的基本问题。基于求解方法的特征对已研究的方法进行分类,将其分为:解析方法、数值方法和仿真方法。分析各个方法的研究现状与投入应用的情况。解析方法求解速度快,且能得到理论上的最优解,为了保证存在有效解,需要进行简化处理;数值方法易于处理较复杂的目标函数,但求解得到的往往是局部最优,收敛性不能保证;仿真方法速度较慢,并不适于在线计算,但其思路简单,易于理解,是一种实用性较强的离线寻优方法。对列车节能操纵优化方法的研究前景进行了展望。     

基于遗传算法对高速列车速度曲线的优化

为了保证列车运行安全、提高运输效率,满足旅客舒适性和列车节能等要求,必须对高速列车的运行速度进行优化.文章在完成列车自动运行系统中列车速度曲线多目标模型的基础上,选择和运用遗传算法完成了列车运行速度曲线的优化.根据工程实际的需要,尝试从编码方案、复制算子、交叉算子、变异算子和适应度函数的尺度变换等角度来改进遗传算法.最后在Visual C++6.0平台上完成了遗传算法的验证.     

地铁列车运行时间仿真分析

详细介绍了地铁列车运行时间仿真中所考虑的各种因素,仿真的数学模型和对具体线路的仿真结果。通过对仿真结果的分析,得出了地铁列车在整个运行线路上所能达到的目标,对整个地铁项目的方案设计提供指导。     

基于时刻表的列车模拟运行的研究与设计

为了实现城市轨道交通的安全有效运输,提出了一种适用于城市轨道交通列车运行时刻表的编制方法。把例如起始时间、终止时间等一些列车运行时所必需的数据以XML格式存储在列车时刻表中,在对XML格式的时刻表数据进行解析时采用了较为方便有效的Tinyxml解析器,把解析出来的时刻表用于列车的模拟运行上。采用了定时器以获得最新的时刻表数据。利用流程图和VC++ 6.0详细说明了列车时刻表模拟运行法的软件实现过程,实现了ATS系统与联锁系统之间的有关时刻表和命令对信息的校核与传递。     

列车运行速度及走行距离测试的原理分析

推导了列车运行速度、走行距离与测速发电机输出电压频率的数学关系式，给出了利用ＣＭＯＳ数字集成电路和频率合成原理实现上述关系的电路框图，并对其速度接口电路、轮径输入方法及频率合成电路、分频电路和ＢＣＤ比例乘法器电路、显示电路、基准频率发生电路、电源电路等作了分析与说明。通过大量测量，获得了准确可靠的数据，表明电路设计是正确的。     

基于离散元法的列车运行速度对有砟道床工作性能影响的研究

不同的列车运行速度会使轨道结构产生不同的响应,列车运行速度越快,产生的振动和空气动力响应越大,会加剧道砟颗粒的磨耗、粉化,甚至道砟飞溅,进一步影响道床的稳定性和列车运行的安全性.为了更好地了解列车运行速度对道床工作性能的影响,采用离散元法对道床进行模拟,通过道床纵横向阻力试验数据验证模型的可靠性,并在此基础上分析和研究...     

基于路网的列车运行及组织模拟外围支撑环境设计

介绍了基于路网的列车运行及组织模拟外围支撑环境设计过程,就系统的总体需求和功能模块进行了阐述,并且讨论了关键技术的实现.     

高速列车运行对铁路简支箱梁空气动力特性的影响

列车—桥梁系统的空气动力特性不仅受组合断面上的气动绕流影响,而且在顺桥向列车对桥梁的影响还呈现出非均匀性及动态变化。以高速列车通过铁路双线32 m简支梁桥为例,分析头车前35 m至尾车后35 m范围内的桥梁三分力系数变化规律,得到了高速列车运行对该型桥梁不同位置断面空气动力特性的影响规律。研究发现,在任意时刻列车对铁路桥梁的空气动力特性影响都可划分为覆盖区、过渡区和无影响区3个区段,且随着列车在桥上的运行,列车对桥梁的影响区域在动态变化。提出了一种移动窗口模型方法来动态更新桥梁不同部位的气动力系数。该方法真正实现了列车—桥梁系统的动态气动耦合,能够更为精确地模拟风—车—桥系统耦合分析中的动态风荷载。     

高速列车舱内气流分布的数值模拟

高速列车的高密闭性要求空调座舱满足驾驶员和旅客的热舒适性要求，而传统的舱内通风设计依赖自由射流的经验公式，确定座舱内温度场和速度场的方法，因无法考虑送排风气流和室内障碍物的影响，通风设计很大程度上依赖于模型实验。本文对旅客车厢采用传统的有限差分法，将送排风气流与车厢形状及座椅作为一体来考虑，通过计算机来模拟车厢内温度场和速度场，以及确定出送风速度和送风温差；对驾驶室，根据高速列车机车形状，采用体贴     

中低速磁悬浮列车制动热容量试验研究

针对中低速磁浮列车制动热容量研究,通过线路试验,采集列车实施紧急制动、快速制动和常用制动过程中制动闸片的温度数据,并对试验结果进行分析,为制动闸片有限元分析提供依据。试验中制动闸片的最高温度为392.6℃,小于最高允许温度600℃,证明制动闸片符合设计要求。