城軌列車具有載客量大、舒適性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已成為軌道交通領(lǐng)域中的重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象之一�，F(xiàn)階段,在世界各地,城軌列車已經(jīng)逐漸從手動(dòng)駕駛模式過(guò)渡到自動(dòng)駕駛模式。因此,列車自動(dòng)運(yùn)行（Automatic Train Operation,ATO）系統(tǒng)因其快速性、準(zhǔn)時(shí)性、安全性等優(yōu)勢(shì),得到了極其快速的發(fā)展。本文針對(duì)城市軌道列車ATO系統(tǒng)中的速度曲線優(yōu)化及跟蹤控制方面進(jìn)行了深入研究,主要內(nèi)容如下:（1）以節(jié)能性、舒適性、停車準(zhǔn)確性和準(zhǔn)時(shí)性為優(yōu)化指標(biāo),建立城軌列車運(yùn)行的多目標(biāo)優(yōu)化模型,并采用一種基于熵的線性組合賦權(quán)法來(lái)確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù),同時(shí)采用文化基因算法（Memetic algorithm,MA）對(duì)列車的優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化。MA算法的全局搜索策略采用遺傳算法（Genetic algorithm,GA）,局部搜索策略采用爬山算法（Hill Climbing,HC）。（2）對(duì)MA算法進(jìn)行了改進(jìn),引入了定向變異、基因修正、融合距離、反向?qū)W習(xí)的思想,這不僅提高了MA算法的收斂速度和尋優(yōu)能力,而且尋優(yōu)得到的目標(biāo)速度曲線在各個(gè)性能指標(biāo)上都得到了一定程度的改善。（3）采用動(dòng)態(tài)矩陣控制（Dynamic Ma... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＡＴＯ系統(tǒng)??Ｆｉｇ．?１．１?ＡＴＯ?ｓｙｓｔｅｍ??

、所處的運(yùn)行??環(huán)境等多重因素的影響。因此在列車運(yùn)行過(guò)程中不僅要考慮安全性這一方面，而且還要??考慮列車的節(jié)能性、舒適性、停車準(zhǔn)確性、準(zhǔn)時(shí)性等性能指標(biāo)。??２．１列車運(yùn)行過(guò)程的受力分析??在對(duì)列車進(jìn)行受力分析前，首先將列車視為一個(gè)整體，不考慮車廂與車廂之間力的??作用。列車在運(yùn)行過(guò)程受力情況非常復(fù)雜，不僅會(huì)受到縱向力，還會(huì)受到例如鋼軌與車??輪之間相互碰撞而產(chǎn)生的橫向力。對(duì)于列車優(yōu)化模型研究，一般情況下只考慮列車所受??的縱向力，其主要包括列車的牽引力、制動(dòng)力、運(yùn)行阻力［３５１，如圖２．１所示。??圖２．１城市軌道列車的受力分析??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｆｏｒｃｅ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｒｂａｎ?ｒａｉｌ?ｔｒａｉｎ??在圖２．１中，城市軌道列車牽引力Ｆ主要為列車提供運(yùn)行時(shí)的牽引動(dòng)力；制動(dòng)力Ｓ??的方向與列車的運(yùn)行方向相反，它不僅可以使列車減速或者停止，而且還可以使列車在??下坡時(shí)維持勻速狀態(tài)；運(yùn)行阻力阻礙列車運(yùn)行，包括基本阻力％和附加阻力％。??２．１．１牽引力和制動(dòng)力??列車所受的牽引力主要來(lái)自于其編組中動(dòng)車的傳送裝置，牽引電動(dòng)機(jī)會(huì)將輸出轉(zhuǎn)矩??經(jīng)由傳送裝置傳遞給動(dòng)輪，動(dòng)輪與車軌之間就會(huì)產(chǎn)生力的作用，車軌對(duì)車輪會(huì)產(chǎn)生一個(gè)??與列車運(yùn)行方向相同的反作用力，即列車所受到的牽引力。現(xiàn)階段，城市軌道列車的牽??引系統(tǒng)一般采用無(wú)級(jí)變速控制方式，牽引力可以通過(guò)列車的手柄級(jí)位來(lái)調(diào)節(jié)。如圖２．２??所示，廠商會(huì)對(duì)生產(chǎn)的列車提供一條牽引特性曲線，這條曲線反應(yīng)了牽引力與列午－速度??之間的關(guān)系，且每個(gè)采樣點(diǎn)的牽引力都有－個(gè)列車速度４之對(duì)應(yīng)。??６??

車輛的牽引力特性曲線??３００Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?１?．Ｉ?Ｉ?Ｉ??２７０?？?＾??２４０?■?＼??，°．?ｉ?＼??２?１８０－?丨?Ｉ?＼?－??｜?！＼?？??＾?｜２０－?！?！?＼?？??９０－?Ｉ．?Ｉ?－??Ｉ??６０?？?Ｉ?１?－??３０?■?Ｉ?Ｉ?－???｜?｜?￡?ｔ?ｉ?Ｊ?１?｜?（?｜????０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??車輛瞬吋速度（ｋｍ／ｈ）??圖２．２城市軌道列車的牽引力特性曲線??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｔｒａｃｔｉｖｅ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｒｂａｎ?ｒａｉｌ?ｔｒａｉｎ??在圖２．２中，城市軌道列車的牽引特性曲線可分為三個(gè)區(qū)域：恒力矩區(qū)、恒功率區(qū)，??降功率區(qū)。??在恒力矩區(qū)，城市軌道列車牽引力最大且保持不變，此時(shí)牽引功率與速度成正比，??這段區(qū)域的持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)。??ｎｖ）?＝?Ｆｍｍ?（２．１）??式中，Ｆ（ｖ）表示列車的瞬時(shí)牽引力；Ｖ表示列車的瞬時(shí)速度；／＝；＿表示列車的最大??牽引力。??在恒功率區(qū)，城市軌道列車的牽引功率最大且恒定，列車的牽引力與列車的瞬時(shí)速??度成反比。??Ｆ｛ｖ）?＝?Ｐ＾／ｖ?（２．２）??式中，ｆ１ｉａｘ是列車的最大牽引功率。??在降功率區(qū)，列車的牽引力與瞬時(shí)速度平方值成反比。??／７（ｖ）＝＾ｍａｘＸＶｒｆ／２?（２．３）??式中，表示恒功率區(qū)與降功率區(qū)之間的切換速度；表示恒力矩區(qū)與恒功率區(qū)之??間的切換速度。??為方便獲取各個(gè)速度點(diǎn)的牽引力，可將上述三個(gè)區(qū)域曲線擬合成一個(gè)函數(shù)，詳細(xì)過(guò)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于模糊自適應(yīng)PID控制的ATO系統(tǒng)控制算法[J]. 劉浩,錢存元,施招東.  城市軌道交通研究. 2017(03)
[2]動(dòng)態(tài)矩陣控制在優(yōu)化控制站中的應(yīng)用[J]. 許浩,董澤,黎邦騰.  國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2017(01)
[3]基于融合距離法的柴油機(jī)故障診斷方法[J]. 劉罡,王興成,楊昺崧.  大連海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[4]基于遺傳算法的高速列車ATO追溯目標(biāo)曲線優(yōu)化[J]. 孟建軍,銀銘,祁文哲,王安明,胥如迅.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2016(21)
[5]基于模糊廣義預(yù)測(cè)控制算法的ATO系統(tǒng)仿真研究[J]. 顧桂梅,蒲松芝.  城市軌道交通研究. 2014(01)
[6]一種引入停止機(jī)制的改進(jìn)爬山算法[J]. 張小蓮,李群,殷明慧,葉星,鄒云.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2012(14)
[7]基于線性加權(quán)和法的大壩風(fēng)險(xiǎn)后果綜合評(píng)價(jià)模型[J]. 孫瑋瑋,李雷.  中國(guó)農(nóng)村水利水電. 2011(07)
[8]基于最大熵原理的線性組合賦權(quán)方法[J]. 姜昱汐,遲國(guó)泰,嚴(yán)麗俊.  運(yùn)籌與管理. 2011(01)
[9]地鐵列車節(jié)能運(yùn)行的兩階段優(yōu)化模型算法研究[J]. 丁勇,劉海東,栢赟,周方明.  交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息. 2011(01)
[10]基于模糊PID軟切換控制的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)調(diào)速制動(dòng)[J]. 董海榮,高冰,寧濱,張嚴(yán)心.  控制與決策. 2010(05)

博士論文
[1]列車節(jié)能優(yōu)化操縱理論及應(yīng)用研究[D]. 張勇.北京交通大學(xué) 2017
[2]多目標(biāo)列車運(yùn)行過(guò)程優(yōu)化及控制策略研究[D]. 余進(jìn).西南交通大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于差分進(jìn)化算法的城軌列車速度曲線優(yōu)化及跟蹤控制[D]. 張仲方.北京交通大學(xué) 2019
[2]城軌列車運(yùn)行曲線優(yōu)化及滑模跟蹤控制[D]. 王正超.北京交通大學(xué) 2019
[3]基于多目標(biāo)的城市軌道交通ATO控制策略優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真[D]. 衛(wèi)東.北京交通大學(xué) 2019
[4]列車節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化的改進(jìn)遺傳算法研究[D]. 紀(jì)云霞.西南交通大學(xué) 2018
[5]基于模糊自適應(yīng)控制的城軌列車牽引控制策略研究與仿真[D]. 王花.蘭州交通大學(xué) 2018
[6]城軌列車自動(dòng)駕駛多目標(biāo)牽引控制算法研究與仿真[D]. 裴明高.蘭州交通大學(xué) 2016
[7]城市軌道交通列車節(jié)能運(yùn)行及時(shí)刻表優(yōu)化研究[D]. 趙頁(yè).北京交通大學(xué) 2016
[8]群智能算法在列車運(yùn)行速度曲線節(jié)能優(yōu)化中的研究[D]. 李卓玥.北京交通大學(xué) 2016
[9]基于模糊預(yù)測(cè)控制的列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)研究[D]. 康太平.西南交通大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3586123