本文關(guān)鍵詞：基于模糊控制算法的重載列車節(jié)能運(yùn)行控制策略研究

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【摘要】：重載鐵路運(yùn)輸作為國際鐵路的重要發(fā)展方向之一,具有效率高、成本低且運(yùn)能大的特點(diǎn)。隨著時代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、高科技在鐵路的運(yùn)用和體現(xiàn),我國重載列車在提高鐵路線路運(yùn)能等方面取得了快速發(fā)展的同時也使能源消耗問題日益凸顯出來。由于重載列車的運(yùn)行受多種因素的影響,因此其節(jié)能運(yùn)行控制問題仍舊是研究的難點(diǎn)。在重載列車的運(yùn)行過程中,其能量消耗主要來源于增加列車動能、克服運(yùn)行阻力以及列車可能存在自身耗損三方面。因此在研究重載列車節(jié)能運(yùn)行控制的問題時,可以通過生成列車節(jié)能運(yùn)行曲線來體現(xiàn)列車運(yùn)行過程中的能耗情況。本文將通過分析重載列車的運(yùn)行特點(diǎn)等相關(guān)信息,提出重載列車節(jié)能運(yùn)行的控制策略,并生成重載列車節(jié)能運(yùn)行曲線。本文以模糊控制算法為核心算法。首先綜合考慮實(shí)際線路限速、坡度等線路條件,對線路進(jìn)行合理劃分并進(jìn)行離散化處理。其次分析了列車的相關(guān)模型后在此基礎(chǔ)之上建立重載列車的能耗模型,并對相關(guān)條件進(jìn)行了約束。同時采用模糊控制算法建立了模糊控制器,將速度差及加速度作為控制器輸入變量。在制定模糊控制規(guī)則的過程中,由于前方坡道類型及線路限速的變化都會對控制規(guī)則產(chǎn)生影響,因此當(dāng)前方坡道類型存在變化時,根據(jù)列車當(dāng)前速度及目標(biāo)速度對列車進(jìn)行工況轉(zhuǎn)換；當(dāng)前方線路存在限速變化時,則提前降低列車速度使其在運(yùn)行過程中減少采用空氣制動的次數(shù)。最后結(jié)合重載列車特性和列車運(yùn)行要求以及獲得的參數(shù)對列車節(jié)能運(yùn)行進(jìn)行計算并獲得重載列車運(yùn)行曲線。本文選取重載鐵路朔黃線中“神池南一寧武西”和“東治一南灣坡”兩段重載方向線路數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真,通過MATLAB軟件來實(shí)現(xiàn)基于模糊控制的重載列車節(jié)能運(yùn)行控制算法。在仿真的過程中,利用實(shí)際線路的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真計算,生成了列車節(jié)能運(yùn)行曲線并得到仿真后的能耗。通過與實(shí)際線路能耗對比,采用本文所提出的算法可以使列車運(yùn)行的能耗降低。因此,本文采用的基于模糊控制的重載列車節(jié)能運(yùn)行控制算法對實(shí)際線路中列車的節(jié)能運(yùn)行控制具有較好的節(jié)能效果。
【關(guān)鍵詞】：重載列車 模糊控制 節(jié)能運(yùn)行 列車控制策略 仿真
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U268.6;TP273.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-18
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 論文總體結(jié)構(gòu)16-18
• 2 重載列車節(jié)能運(yùn)行控制算法18-27
• 2.1 重載列車運(yùn)行特性18-20
• 2.1.1 重載列車運(yùn)行基本特性18-20
• 2.1.2 重載列車運(yùn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換20
• 2.2 節(jié)能算法綜述20-22
• 2.2.1 極大值原理20-21
• 2.2.2 數(shù)值法21
• 2.2.3 啟發(fā)式算法21-22
• 2.2.4 節(jié)能算法小結(jié)22
• 2.3 模糊控制算法22-26
• 2.3.1 模糊控制基本原理23-24
• 2.3.2 模糊控制系統(tǒng)構(gòu)成24-25
• 2.3.3 模糊控制器設(shè)計25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 重載列車節(jié)能運(yùn)行控制建模27-40
• 3.1 動力學(xué)模型27-33
• 3.1.1 機(jī)車牽引力計算模型27-28
• 3.1.2 列車運(yùn)行阻力計算模型28-30
• 3.1.3 列車制動力計算模型30-31
• 3.1.4 列車工況轉(zhuǎn)換原則31-33
• 3.2 列車模型33-36
• 3.2.1 單質(zhì)點(diǎn)模型33-34
• 3.2.2 多質(zhì)點(diǎn)模型34-35
• 3.2.3 優(yōu)化的多質(zhì)點(diǎn)模型35-36
• 3.3 列車能耗模型36-39
• 3.3.1 列車運(yùn)行能耗分析36-37
• 3.3.2 列車能耗模型37-38
• 3.3.3 約束條件38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 基于模糊控制算法的重載列車節(jié)能運(yùn)行控制40-55
• 4.1 算法流程設(shè)計40-41
• 4.2 初始化階段設(shè)計41-43
• 4.3 列車的節(jié)能運(yùn)行控制階段設(shè)計43-48
• 4.3.1 列車運(yùn)行工況及相應(yīng)能耗計算43-46
• 4.3.2 重載列車節(jié)能運(yùn)行控制策略46-48
• 4.4 模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)48-52
• 4.5 重載列車運(yùn)行線路運(yùn)行仿真52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 5 仿真分析55-65
• 5.1 重載列車節(jié)能運(yùn)行控制曲線的生成55-56
• 5.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)56
• 5.3 仿真案例分析56-64
• 5.3.1 仿真案例一57-60
• 5.3.2 仿真案例二60-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 6 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65
• 6.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 圖索引70-71
• 表索引71-72
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果72-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

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