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《西南交通大学》 2006年
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列车运行过程仿真及优化研究

石红国  
【摘要】:为了研究列车运行过程仿真和优化控制方案,论文在借鉴前人研究成果的基础上,首先以最快速度运行策略构造了单质点列车运行仿真模型,在这一模型基础上,通过构造多质点列车模型,设计线路分段模型与算法,设计并优化列车运行过程算法等,构造了多质点列车运行仿真模型,据此设计并实现了城市轨道交通列车运行仿真系统。参考这一仿真系统,结合遗传算法理论,通过深入细致分析列车运行控制过程,将遗传算法引入列车运行控制方案的优化之中。在复杂线路条件下,找到了较多质点模型更加优秀的列车运行控制方案。论文的研究内容主要包括以下几个方面: 1.根据既有列车运行控制的机械能理论、能耗理论及列车牵引计算理论,提出了包含能耗、运行时分和停站精度在内的多目标列车运行仿真模型。 2.在多目标列车运行仿真模型的基础上,结合列车牵引计算与运行仿真理论,通过分析城市轨道交通系统与普通铁路系统的异同,提出了三种典型列车运行控制策略,并以最快速策略为依据,构造了单质点列车运行仿真模型。 3.在列车运行仿真的单质点模型基础上,通过建立多质点的列车模型,考虑列车长度对附加阻力计算的影响,构造线路分段模型和变坡段列车受力计算方法,工况转换引入合理性条件,中间过程运用波浪轨线代替恒速轨线,进站制动运用反向递推试凑法等方法,构造了列车运行仿真的多质点优化模型。 4.通过对列车运行控制过程的研究,将运行控制方案分解为工况序列,结合遗传算法理论与方法,将工况序列映射为染色体,工况序列表映射为种群,从而将遗传算法引入列车运行仿真模型求解问题。通过设计选择算子、保优交叉和变异算子、构造变长算子、设计并改进适应值函数、构造列车运行仿真器的算法等,设计了变长度染色体多目标改进遗传算法。 5.在单质点模型和多质点模型基础上,设计并实现了城市轨道交通列车运行仿真系统,并通过实例测试了单质点模型和多质点模型。测试表明,单质点模型能够计算多种列车运行曲线,估计区间运行时分,但是设计不够合理,能耗偏高,计算相对粗略。多质点模型克服了单质点模型的缺点,进站初速度降低10%-30%,节约总能耗达30%以上,同时优化了控制过程和仿真曲线。这一模型较既有系统降低了进站制动初速度,停站计算更加准确,工况
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:U260.13

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲浩;李伟;龙喜安;;高速铁路牵引计算与三维运行仿真研究[J];铁道科学与工程学报;2011年05期
2 张强;陈德旺;于振宇;;城市轨道交通ATO系统性能指标评价[J];都市快轨交通;2011年04期
3 张俊峰;邓璘;杜子学;;单轨车辆牵引计算方法与仿真电算[J];城市轨道交通研究;2011年08期
4 胡辉;;我国铁路运输系统节能问题的研究分析[J];华东交通大学学报;2011年06期
5 陈荣武;刘莉;郭进;;基于遗传算法的列车运行能耗优化算法[J];交通运输工程学报;2012年01期
6 李岩;陈颖峰;朱微维;刘娜;;一种列车运行模拟控制工具的实现技术[J];交通运输工程与信息学报;2012年03期
7 周宇;杨剑锋;;列车多模态运行状态受力分析及建模研究[J];铁道标准设计;2012年06期
8 鲁工圆;彭其渊;;铁路车站作业仿真系统构架研究[J];铁道运输与经济;2012年01期
9 张倩;李达知;;大型编组站技术作业时分仿真模型研究[J];铁道运营技术;2012年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 严冬松;黄元亮;姚永刚;;牵引供电扩能系统的仿真[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
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2 周方明;列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究[D];北京交通大学;2010年
3 盛义发;城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D];中南大学;2010年
4 付印平;列车追踪运行与节能优化建模及模拟研究[D];北京交通大学;2009年
5 余进;多目标列车运行过程优化及控制策略研究[D];西南交通大学;2009年
6 柏赟;内燃牵引货物列车节能操纵模型与实时优化算法[D];北京交通大学;2010年
7 陈荣武;CBTC系统列车运行仿真与优化策略[D];西南交通大学;2011年
8 鲁工圆;铁路车站作业系统仿真技术研究[D];西南交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 窦鹏飞;迭代学习控制及其在列车自动驾驶系统中的应用[D];北京交通大学;2011年
2 廖韬;基于多目标优化的列车操纵方法研究[D];北京交通大学;2011年
3 李子钧;基于模糊自适应PID控制的列车自动驾驶系统的研究[D];北京交通大学;2010年
4 顾添慧;城市轨道交通列控系统牵引制动的计算和研究[D];北京交通大学;2011年
5 刘翔;城市轨道交通列车自动运行(ATO)最优控制策略的研究[D];北京交通大学;2011年
6 杨宇翔;基于ACCESS和VISUAL C++的动车组牵引计算方法与系统研究[D];西南交通大学;2011年
7 王玉;基于节能优化的列车自动驾驶算法研究[D];西南交通大学;2011年
8 王佳;基于车—线纵向动力仿真分析的高速铁路纵断面最小坡段长度研究[D];西南交通大学;2011年
9 马少坡;列车优化操纵与追踪运行仿真研究[D];西南交通大学;2011年
10 张倩;大型编组站技术作业时分仿真研究[D];西南交通大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 刘海东,陈绍宽,褚琴,王靓,陈善亮;具有固定运行时分的列车运行控制系统研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 王峰,刘海东,丁勇,陈善亮,毛保华;列车节能运行的算法及实施技术研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
4 刘海东,陈绍宽,褚琴,王靓,陈善亮;具有固定运行时分的列车运行控制系统研究[J];北方交通大学学报;2002年05期
5 陈绍宽,刘海东,王靓,陈善亮;基于仿真的铁路旅客列车提速潜力分析[J];北方交通大学学报;2002年05期
6 丁勇,毛保华,刘海东,张鑫,王铁城;列车节能运行模拟系统的研究[J];北方交通大学学报;2004年02期
7 谢火明,唐涛;实时操作系统Vx Works环境下CAN控制器驱动程序的设计[J];北京交通大学学报;2005年02期
8 刘昕凯;Q6W型低地板轻轨车悬浮铰接式车体连接装置[J];电力机车与城轨车辆;2003年02期
9 谢宏诚,乌正康,谢维达;城市轨道车辆牵引仿真计算[J];电力机车与城轨车辆;2005年05期
10 黄智敏;孙建雄;李健羽;;地铁列车运行仿真算法研究[J];电力机车与城轨车辆;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 路飞;宋沐民;田国会;李晓磊;;基于Multi-agent的地铁列车智能控制集成框架[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 路飞;宋沐民;;基于编队技术的多列地铁列车运行规划[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 ;Fuzzy Tuning of ATO System in Train Speed Control with Multiple Working Conditions[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 ;Adaptive Control and Optimal Power/Brake Distribution of High Speed Trains with Uncertain Nonlinear Couplers[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 ;Modeling and Simulation of Automatic Train Operation System based on Self-regulating Fuzzy Algorithm[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
6 黄元亮;陈宗海;;一类火车最佳控制方案的存在性和唯一性的讨论[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 王莉;秦勇;贾利民;;铁路安全综合监控系统开放式集成架构及应用[A];第一届全国安全科学理论研讨会论文集[C];2007年
8 张莉艳;贾利民;;列车运行过程的模糊控制[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
9 路飞;宋沐民;田国会;;用基于事件的控制技术研究地铁列车运行优化问题[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
10 吴玉生;窦峰山;龙志强;;CMS-3磁浮列车自动驾驶系统分析与设计[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张波;重载组合列车牵引及制动系统的试验与仿真研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
2 谢美全;基于列车运行图优化的动车组周转接续问题的研究[D];北京交通大学;2011年
3 吴燕;高速受电弓—接触网动态性能及主动控制策略的研究[D];北京交通大学;2011年
4 王玉明;城市轨道交通系统能耗影响因素的量化分析[D];北京交通大学;2011年
5 曹源;高速铁路列车运行控制系统的形式化建模与验证方法研究[D];北京交通大学;2011年
6 张红亮;基于货车大型化的驼峰设计与作业控制理论研究[D];北京交通大学;2011年
7 周方明;列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究[D];北京交通大学;2010年
8 赵宇刚;考虑服务水平的城市轨道交通换乘问题研究[D];北京交通大学;2011年
9 周鹏;多车协同优化操纵理论及其应用研究[D];北京交通大学;2011年
10 谢楚农;客运站旅客列车运行组织优化[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐业志;宁宜城际铁路建设对马鞍山市经济社会发展的影响及对策研究[D];合肥工业大学;2010年
2 陈沂川;基于元胞自动机的城市轨道交通流特性研究[D];北京交通大学;2011年
3 窦鹏飞;迭代学习控制及其在列车自动驾驶系统中的应用[D];北京交通大学;2011年
4 李莉;基于单位移多质点模型的列车ATO调速控制研究[D];北京交通大学;2011年
5 廖韬;基于多目标优化的列车操纵方法研究[D];北京交通大学;2011年
6 刘磊;CTCS-3级列控系统现场测试及辅助工具的研究[D];北京交通大学;2010年
7 裴丽君;列控模型参数辨识及其在线学习算法研究[D];北京交通大学;2011年
8 赵砚朋;基于混合型控制算法的列车舒适性研究[D];北京交通大学;2011年
9 李子钧;基于模糊自适应PID控制的列车自动驾驶系统的研究[D];北京交通大学;2010年
10 张兆中;基于dSPACE的列车自动驾驶仿真系统的设计与实现[D];北京交通大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈万里,程家兴;基于模拟退火算法(SAA)求解列车控制问题[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年03期
2 程家兴,陈万里;列车控制问题的计算分析及自适应算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年02期
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4 程家兴;火车控制问题的最优运行方案的推广[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
5 汪希时;丁正庭;;论提高区间通过能力的最优化闭塞系统——移动自动闭塞系统[J];北方交通大学学报;1989年01期
6 刘军;;用AI方法编制铁路编组站日班计划的研究[J];北方交通大学学报;1993年03期
7 郜春海,唐涛,张建明;高速铁路列车运行控制系统车载设备的软件设计[J];北方交通大学学报;1999年05期
8 苗建瑞,蒋熙,于勇,赵艳娥,杨肇夏;铁路车站(场)列车到发与调车作业过程仿真的研究[J];北方交通大学学报;2000年03期
9 黄良骥,唐涛;地铁列车自动驾驶系统分析与设计[J];北方交通大学学报;2002年03期
10 杨肇夏,毛保华,何天健;铁路运输模拟系统的现状与发展[J];北方交通大学学报;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘增杰;吴敬朴;孙加林;熊建珍;;客运专线纵断面最小坡段长度设计优化动力学仿真计算研究[A];铁路客运专线建设技术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉明;城市轨道交通系统能耗影响因素的量化分析[D];北京交通大学;2011年
2 尹勇;分布式航海仿真系统中视景实时生成算法的研究[D];大连海事大学;2001年
3 石玉;提高实数遗传算法数值优化效率的研究[D];南京航空航天大学;2002年
4 窦汝振;高性能永磁交流伺服系统及其新型控制策略的研究[D];天津大学;2003年
5 蒋红裴;铁路线路三维可视化设计原理与方法的研究[D];中南大学;2001年
6 刘宏友;高速列车中的关键动力学问题研究[D];西南交通大学;2003年
7 许振伟;永磁交流伺服系统及其控制策略研究[D];浙江大学;2003年
8 王壮锋;智能高速铁路行车指挥仿真系统的研究[D];铁道部科学研究院;2003年
9 刘宝宏;多分辨率建模的理论与关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
10 蔡成标;高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究[D];西南交通大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 廖韬;基于多目标优化的列车操纵方法研究[D];北京交通大学;2011年
2 李子钧;基于模糊自适应PID控制的列车自动驾驶系统的研究[D];北京交通大学;2010年
3 张兆中;基于dSPACE的列车自动驾驶仿真系统的设计与实现[D];北京交通大学;2010年
4 胡博;CRH3动车组车体结构优化设计研究[D];北京交通大学;2011年
5 顾添慧;城市轨道交通列控系统牵引制动的计算和研究[D];北京交通大学;2011年
6 周美丽;牵引直线感应电机纯电制动控制策略的研究[D];北京交通大学;2011年
7 张冬梅;牵引计算仿真系统的研究与开发[D];中南大学;2010年
8 李建泉;中低速磁浮列车DC-DC变换器研制[D];西南交通大学;2011年
9 张波;中高速列车共线运行的仿真研究[D];铁道部科学研究院;2000年
10 吴昊;并行遗传算法的研究与应用[D];安徽大学;2001年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲浩;李伟;龙喜安;;高速铁路牵引计算与三维运行仿真研究[J];铁道科学与工程学报;2011年05期
2 张俊峰;邓璘;杜子学;;单轨车辆牵引计算方法与仿真电算[J];城市轨道交通研究;2011年08期
3 李建兵;;铁路重载运输系统效率的影响因素探讨[J];经营管理者;2012年14期
4 王琳娜;袁哲;王雷;吉旭;;基于人工智能方法的混凝土企业质量管理[J];科技和产业;2012年12期
5 胡辉;;我国铁路运输系统节能问题的研究分析[J];华东交通大学学报;2011年06期
6 陈荣武;诸昌钤;刘莉;;基于CBTC的城市轨道交通列车能耗算法及仿真[J];计算机应用研究;2011年06期
7 陈荣武;刘莉;郭进;;基于遗传算法的列车运行能耗优化算法[J];交通运输工程学报;2012年01期
8 文超;彭其渊;陈芋宏;;高速铁路列车运行冲突机理[J];交通运输工程学报;2012年02期
9 黄魁;;终端区容量评估中飞机流产生的优化算法[J];中国民航飞行学院学报;2011年06期
10 孙永生;张友鹏;赵宇坤;;移动闭塞列车自动防护系统仿真平台研究[J];计算机仿真;2012年09期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉明;城市轨道交通系统能耗影响因素的量化分析[D];北京交通大学;2011年
2 周方明;列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究[D];北京交通大学;2010年
3 盛义发;城轨牵引内置式永磁同步电机驱动系统效率优化控制方法研究[D];中南大学;2010年
4 柏赟;内燃牵引货物列车节能操纵模型与实时优化算法[D];北京交通大学;2010年
5 王莉;突发事件条件下铁路行车组织模糊随机优化方法[D];北京交通大学;2012年
6 文晓燕;列车牵引电机低速运行优化控制研究[D];北京交通大学;2012年
7 陈荣武;CBTC系统列车运行仿真与优化策略[D];西南交通大学;2011年
8 叶静;电力系统负荷建模的若干问题研究[D];华北电力大学;2012年
9 李蔚;重载列车机车无线重联同步控制关键技术研究与应用[D];中南大学;2012年
10 唐金金;基于运行图的高速列车群运行过程全息优化仿真方法与系统研究[D];北京交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 窦鹏飞;迭代学习控制及其在列车自动驾驶系统中的应用[D];北京交通大学;2011年
2 严慧君;管轨交通运行控制环境仿真系统软件的设计与实现[D];北京交通大学;2011年
3 裴丽君;列控模型参数辨识及其在线学习算法研究[D];北京交通大学;2011年
4 耿杰;基于GNSS模拟器的列车定位仿真系统设计与实现[D];北京交通大学;2011年
5 张兆中;基于dSPACE的列车自动驾驶仿真系统的设计与实现[D];北京交通大学;2010年
6 郭剑峰;机车节能优化操纵技术研究[D];北京交通大学;2011年
7 刘翔;城市轨道交通列车自动运行(ATO)最优控制策略的研究[D];北京交通大学;2011年
8 孟艳;协同进化PSO算法优化RBF网络在齿轮箱故障诊断中的应用[D];中北大学;2011年
9 李艳生;分布式并行计算智能调度策略的研究与实现[D];湖北师范学院;2011年
10 武春阳;基于(火用)分析的氧化铝双流法溶出系统节能研究[D];中南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 鲍维千;地铁及轻轨车辆的运行性能[J];电力机车技术;1999年04期
4 孙晓炜,陈永生;预测控制在ATO仿真系统中的应用[J];城市轨道交通研究;2001年04期
5 B.R.Benjamin;孙彤;;长大列车的节能操纵[J];国外内燃机车;1991年06期
6 曾根悟;日本新干线700系客车设计构想[J];国外铁道车辆;2000年01期
7 渡边,朝纪,高魁源;300 km/h 高速列车的车辆性能[J];国外铁道车辆;1998年02期
8 李浚泉;智能控制发展过程综述[J];工业控制计算机;1999年03期
9 董海鹰;列车专家控制系统的知识表示研究[J];测控技术;1999年04期
10 丁荣军;交流传动机车牵引特性曲线与变流器—牵引电机系统的匹配[J];机车电传动;1999年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江冰;;新一代高速动车组列车牵引力学计算分析[J];内燃机车;2011年03期
2 舒爱强;吴海洋;邹良浩;梁枢果;熊铁华;;高压大跨越输电塔-线体系动力特性计算分析[J];土木工程学报;2010年S1期
3 梁秦红;;宿迁南互通匝道桥地震反应分析[J];山西建筑;2010年10期
4 卢明良;;高压少油断路器系统的简化抗震计算[J];工程抗震与加固改造;1990年04期
5 卢明良;;高压少油断路器系统的简化抗震计算[J];电力建设;1990年12期
6 瞿伟廉,殷惠君,陈波;输电线路动力分析的多质点模型研究[J];华中科技大学学报(城市科学版);2003年02期
7 片山和行;藤原薰;蒋永光;;地震时高层钢筋混凝土建筑物的弹塑性反应[J];世界地震工程;1988年03期
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9 党一纵;柳拥军;文龙贤;;直线电机地铁列车牵引计算软件的开发[J];电力机车与城轨车辆;2007年04期
10 程志辉;陈辉明;;首层架空多层框架结构抗地震倒塌简化验算[J];建筑结构;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 翁大根;倪伟波;张瑞甫;刑海灵;;应用不同类型隔震支座的特大型LNG储罐地震反应比较分析[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅱ)[C];2010年
2 彭洋;童乐为;周峰;;地震作用下焊接节点超低周疲劳断裂问题的工程评估办法[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 石红国;列车运行过程仿真及优化研究[D];西南交通大学;2006年
2 陈波;高耸塔架结构振动反应的智能混合控制[D];武汉理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张俊峰;单轨车辆牵引计算与仿真[D];重庆交通大学;2009年
2 周锋;动车组牵引计算建模及软件仿真[D];西南交通大学;2007年
3 潘金山;基于GIS的列车运行仿真系统研究与设计[D];西南交通大学;2007年
4 赵雯;基于最不利地震动的并联隔震结构隔震层位移反应谱[D];南京航空航天大学;2008年
5 王黎;CTCS3级列控系统车载子系统仿真研究[D];西南交通大学;2009年
6 郝杰;底框砌体结构层间隔震计算模型及地震反应分析[D];北京交通大学;2009年
7 杨培盛;基于PC机的地铁列车运行实时仿真研究[D];西南交通大学;2007年
8 李明亮;基于模块化设计方法的城市轨道交通牵引计算软件研制[D];北京交通大学;2008年
9 王婧宇;城市轨道交通列车动力学模型的仿真研究[D];北京交通大学;2009年
10 杨武东;闭塞分区设计软件的研究及实现[D];西南交通大学;2009年
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