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。     

高速铁路列车自动驾驶系统的研究和仿真实现

按照列车运行的启动、区间调速和定点停车3个阶段研究高速铁路的列车自动驾驶(ATO)系统.在满足时间性、停车精度、舒适性,安全性等性能指标的前提下,根据实际线路技术条件,提出ATO的控制算法,针对列车运行各阶段建立由最快加速策略,巡航和专家打分法及预测算法组成的数学模型,并对ATO系统进行仿真,效果理想.     

列车节能操纵优化方法研究

讨论了在起伏坡道线路上运行的列车节能操纵的离线优化问题，提出了一种局部优化仿真计算与全局寻优策略相配合的仿真优化计算模型，其特点比较适合列车优化操纵实时系统的要求。     

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。     

列车行车优化操纵的研究

通过采用改进列车行车操纵策略来降低列车运行能耗是一种最简单也最有效的降低能耗的方法,依据目前国内外学者对降低列车能耗提出的列车优化操纵方法的研究,本文提出了一种新的优化操纵方法-由节时模式向节能模式转化.以VC++ 6.0作为开发平台,开发出了能够实现列车运行仿真的列车优化操纵仿真软件,以大准线清水河-王桂窑区段的数据资料进行验证,得出这种方法是正确的和实用的.     

列车优化操纵原则及其优化操纵策略的数学描述

介绍了根据牵引计算专家知识和优秀司机驾驶经验，确定列车优化操纵原则、列车运行过程中的优化指标及其优化操纵策略的办法，给出了列车操纵方案的数学描述，为列车优化操纵示意图的自动生成系统及列车自动控制（ATC）模式的研究奠定了基础。     

重载列车优化操纵算法设计与仿真

文章针对电力牵引重载列车的运行特点,对重载列车的优化操纵问题进行了分析研究,设计了一种基于模糊预测和再优化的列车运行控制算法。该算法先使用模糊逻辑控制器产生操纵队列,预测列车未来一段区间的运行情况,然后对产生的操纵队列以安全、节能为目标进行反复优化。算法通过对操纵队列的有重合区间局部寻优来保证得到近似全局最优解。文章使用列车牵引计算模型对算法进行了仿真验证,结果表明该算法产生的操纵队列基本达到了重载列车运行要求。     

列车自动驾驶的仿真实现

针对ATO实现的难点，提出了一种ATO的解决方案，并在牵规电算软件的基础上编程，仿真列车运行的过程，实现了列车的自动驾驶。通过与实际案例的对比分析，证明了该方案的可行性，对进一步研究ATO技术有现实意义。     

基于模型库的列车自动驾驶仿真系统设计

为了使仿真系统有较好的通用性和友好界面，本文提出了基于模型库的列车自动驾驶仿真系统的设计方案，同时利用三视图法和基于语言的住处分析支持进行列车自动驾驶系统的面向对象分析设计。     

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...     

基于惰行节能规律的列车运行仿真研究

通过总结列车制动前惰行的节能规律,提出了列车定时节能的仿真算法。该算法综合考虑了不同制动段前惰行节能效果与延长运行时间的关系,从节能的角度确定了列车减速过程中的惰行位置和制动位置。仿真实例证明该算法可以节能10.55%,说明了该算法的合理性。     

城市轨道交通列车运行自动调整研究方法综述

基于城市轨道交通列车运行自动调整的概念和必要性,介绍实现列车运行自动调整的基本思路:时刻表调整和行车间隔调整。并结合国内外学者的研究成果,对目前存在的列车运行自动调整研究方法进行分析,为列车运行自动调整问题的建模和算法实现提供参考。     

HXD1型机车自动驾驶系统设计与应用

主要介绍HXD1型交流传动电力机车的自动驾驶系统方案设计与应用情况,以机车改动最小、成本最低为原则,通过加装自动驾驶系统设备、通信及供电线缆实现自动驾驶功能。通过机车自动系统的成功运用,降低了人工劳动强度,杜绝了人为失误因素,提升了机车操纵水平和操纵一致性。     

基于自抗扰控制的高速列车自动驾驶速度控制

针对高速列车在复杂环境运行时,传统PID控制器受未建模动态及外界未知干扰导致列车速度追踪误差大的问题,提出一种基于自抗扰控制ADRC(Active Disturbance Rejection Control)的高速列车速度控制算法。基于单质点模型建立列车的状态空间方程,令列车方程中的未知部分作为扩张状态设计二阶自抗扰控制器,并利用CRH380A型列车参数进行仿真,对指定的目标速度曲线进行追踪,证明基于自抗扰控制算法的可行性;同时设置干扰量,与传统PD控制、非线性PID控制算法在抗干扰性能和追踪误差等方面作比较。结果表明,基于自抗扰控制的高速列车速度控制器具有抗干扰性强、追踪误差小的优点。     

列车自动运行原理分析

为了进一步提升轨道交通列车运营的效率,自动化控制的要求也被逐步提升.列车自动运行(ATO)系统作为列车控制的一种主要手段在很多项目中被采用.其作用是实现正常情况下高质量的自动运行、提高列车运行效率和舒适性,实现节能.着重介绍了ATO的控制目标、控制原理.     

城市轨道交通全自动运行列车的需求分析

从功能需求、RAMS(可靠性、可用性、可维护性和安全性)需求及列车设计需求等方面,对全自动无人驾驶列车的需求进行分析.着重讨论了全自动无人驾驶列车在运行模式、控制方式、列车状态监控、安全需求等方面的功能特点及优势.     

机车自动驾驶系统安全导向策略研究

介绍故障安全下的导向思路,通过定性分析,将故障安全进行分级控制,首次将导向安全策略分为SOL 1-4级,分析故障下如何将控制接管权移交给驾驶员的方法,针对机车各种故障进行必要正确的导向安全防护控制,根据故障内容和状况将列车导向人工接管、减速或停车。试验表明,机车自动驾驶系统达到了控制列车安全与平稳运行的目的。     

机车自动驾驶系统模式切换策略研究

受铁路基础装备技术和国内复杂运用环境限制,机车自动驾驶系统仍需在有人值守的情况下工作,所以应有完善的自动驾驶系统模式切换策略来界定值守人员和自动驾驶的权限边界。以机车运行安全为原则,基于列车纵向动力学分析动态切换时列车的平稳性,阐述了机车自动驾驶系统的模式切换策略,该策略已经运用于机车自动驾驶实际应用中。大量实践案例证明,提出的机车自动驾驶模式切换策略能够有效保证机车控制权模式切换过程中列车的安全、平稳运行,取得了良好的运行效果。     

机车自动驾驶系统人机交互设计与应用

主要介绍如何首次实现国产化HXD1机车自动驾驶系统人机交互界面,达到自动驾驶系统与驾驶员沟通的目的。提出了自动驾驶信息显示的具体实现方式,按照功能划分区域显示不同内容,通过颜色搭配和语音技术与驾驶员交互,消除了自动驾驶系统运行过程中人机交互障碍,保证了列车的平稳安全运行。     

列车自动监控仿真系统中列车运行模拟的设计与实现

将牵引计算、牵引控制策略应用到列车运行模拟中,着重从闭塞分区、道岔、临时限速3个方面完善行车模拟。以目前普遍采用的混合控制策略为基础,针对不同行车环境设计相应的列车工况切换策略,再依据牵引计算公式,利用迭代算法获得列车运行数据。最后,利用VC++软件平台实现了列车运行模拟功能。