基于速度集的高速动车组运行能耗优化操纵模型及算法
高速列车动力系统的节能技术研究与优化
高速列车动力系统的节能技术研究与优化高速列车动力系统的节能技术研究与优化摘要：随着高速列车的快速发展，其能源消耗和对环境的影响也越来越严重。
因此，通过研究和优化高速列车动力系统的节能技术，可以有效地降低能源消耗和环境污染。
本论文主要针对高速列车动力系统的节能技术进行研究，包括列车运行模式的优化、动力系统的能量回收与再利用、轨道电力系统的改进等方面。
通过对动力系统的优化，可以通过降低能源消耗和减少对环境的影响，提高高速列车的运行效率和可持续发展。
1. 引言随着经济的发展和人民生活水平的提高，对交通工具的需求也越来越大。
高速列车作为一种重要的城市交通工具，其快速、高效和环保的特点受到了广大人民的喜爱。
然而，高速列车的能源消耗和对环境的影响也变得越来越不可忽视。
因此，研究和优化高速列车动力系统的节能技术，对于实现可持续发展具有重要意义。
2. 高速列车动力系统的节能概述2.1 高速列车动力系统的组成高速列车的动力系统通常由电力系统、牵引系统、辅助系统和制动系统组成。
其中，电力系统提供动力源，牵引系统将电能转化为机械能，辅助系统提供列车运行过程中的其他能耗需求，制动系统用于列车的制动和能量回收。
2.2 高速列车动力系统的能耗分析高速列车的能耗主要包括牵引能耗、辅助设备能耗和制动能耗。
前两者为能量输入，而制动能耗可以通过制动能量回收技术进行能量回收和再利用。
因此，优化动力系统的能量利用效率，对于减少能耗和环境污染具有重要意义。
3. 列车运行模式的优化列车运行模式的优化是高速列车动力系统节能的重要手段之一。
传统的列车运行模式往往以高速运行为目标，但会产生许多不必要的能耗。
通过优化列车的运行模式，可以最大程度地降低能量消耗和环境影响。
3.1 基于列车运行周期的能量管理策略基于列车运行周期的能量管理策略是通过分析列车运行周期中的能量消耗特点，优化能量存储和供应方案，降低能源消耗。
这种策略主要包括制动能量的回收和再利用，以及辅助设备的能量管理等。
基于双重优化的高速列车节能运行研究
基于双重优化的高速列车节能运行研究基于双重优化的高速列车节能运行研究高速列车作为现代交通领域的重要组成部分，具有快速、安全、节能的优势。
然而，随着城市化进程的加速和人们对环境保护的更加重视，高速列车的节能运行问题也越来越受到关注。
本文将介绍一种基于双重优化的高速列车节能运行研究方法，以期为高速列车的节能改善提供新思路和方法。
首先，对高速列车的节能问题进行分析。
高速列车运行时需要消耗大量的能源，其中主要的能源消耗包括空气阻力、轨道阻力和车辆内部能耗等。
在传统的节能方法中，常采用减小阻力、提高能源利用效率等方式进行节能改善，但这些方法往往是单一指标的优化，无法全面兼顾不同的能耗因素。
因此，本文将采用双重优化方法来研究高速列车的节能问题。
其次，介绍双重优化模型的构建。
双重优化模型将分为列车级别和系统级别两层进行优化。
在列车级别，通过对列车的动力系统进行优化，减小牵引能耗、制动能耗和辅助能耗。
这一层次的优化可以通过改进列车的传动系统、减轻列车的质量等方式实现。
在系统级别，通过对线路设计和列车编组等因素进行优化，降低列车的空气阻力和轨道阻力。
这一层次的优化可以通过改善线路的曲线半径、减少轨道坡度、优化列车编组等方式实现。
然后，详细阐述列车级别优化的方法。
列车的动力系统是影响列车能耗的关键因素之一，因此在这一层次的优化过程中，我们可以采取多种方法来减小列车的能耗。
例如，改进传动系统，采用先进的电力驱动系统代替传统的内燃机械驱动系统，可以提高能源利用效率；减轻列车的质量，采用轻量化材料和结构，可以降低列车的能耗。
此外，还可以通过优化列车的牵引和制动策略，实现能量回收和再利用，进一步降低能耗。
最后，深入探讨系统级别优化的方法。
在系统级别的优化过程中，主要关注的是降低列车的空气阻力和轨道阻力，从而减少能耗。
可以通过改善线路设计，减少曲线半径，以及提高轨道整体平直度等方式来减小列车受到的空气阻力和轨道阻力。
此外，还可以优化列车的编组方式，合理分配车厢，并对列车进行空气动力学设计，减小列车的阻力系数，进一步降低能耗。
高速铁路列车运行调整与控制一体化优化模型与算法
高速铁路列车运行调整与控制一体化优化模型与算法摘要：高速铁路列车运行调整与控制一体化优化是一个复杂的问题，本文提出了一种基于模型预测控制的优化模型和算法。
该模型包括多个决策变量和约束条件，可以同时考虑列车运行安全性、运行效率、能耗和环境影响，以实现全面的优化。
为了确保模型的准确性和可行性，我们使用了大量的实验数据和模拟分析，并进行了模型校准和验证。
该模型能够自适应地调整列车运行参数和控制策略，以适应不同的实际运行情况和需求。
最后，我们进行了一些实际案例分析，表明该模型能够显著提高高速铁路列车的运行效率和安全性，同时减少能耗和环境影响。
关键词：高速铁路、列车运行、调整与控制、优化模型、算法一、引言随着中国高速铁路建设的不断发展，高速列车运行调整和控制逐渐成为一个关键问题。
高速列车的运行受到多种因素的影响，如列车速度、线路曲率、作业区段限速等，需要通过调整和控制来保证列车运行的安全和效率。
传统的列车运行控制方法主要基于手动操作和经验规则，往往局限于响应速度慢、决策效率低等问题，难以满足高速列车的实际需求。
因此，如何实现高效、精准、自动化的列车运行调整和控制是当前研究的热点和难点之一。
针对目前高速列车运行调整和控制存在的问题，本文提出了一种基于模型预测控制的优化模型和算法。
该模型可以同时考虑列车运行安全性、运行效率、能耗和环境影响等多种因素，以实现全面的优化。
该模型具有较高的规划准确性和实用性，并可以自适应地调整列车运行参数和控制策略，以适应不同的实际运行情况和需求。
为了确保模型的准确性和可行性，我们使用了大量的实验数据和模拟分析，并进行了模型校准和验证。
最后，我们进行了一些实际案例分析，表明该模型能够显著提高高速铁路列车的运行效率和安全性，同时减少能耗和环境影响。
二、文献综述列车运行调整和控制是高速铁路系统中的一个复杂问题，需要考虑多种因素的影响。
近年来，相关领域的研究者对此进行了大量的研究和实践。
交通运输能源消耗模型及优化研究
交通运输能源消耗模型及优化研究交通运输是现代社会不可或缺的一部分，但与之相关的能源消耗却常常被忽视。
如何优化交通运输的能源消耗，将对环境保护和可持续发展产生重要影响。
本文将探讨交通运输能源消耗模型及其优化研究。
首先，我们来了解交通运输的能源消耗模型。
交通运输能源消耗模型是通过对交通运输系统的能量流动进行建模，计算并评估能源消耗的数学方法。
常用的能源消耗模型包括行程能耗模型、速度能量消耗模型和排放模型等。
行程能耗模型是根据交通工具的动力特性和行驶条件，计算出每个行程的能源消耗量。
例如，对于汽车行驶来说，行程能耗模型会综合考虑行驶距离、驾驶速度、车辆负载和交通条件等因素，从而计算出该行程所消耗的能量。
速度能量消耗模型是通过研究交通工具在不同速度下的能量消耗规律，建立能量消耗与速度之间的数学关系。
这个模型常常被用来帮助交通规划者选择最佳行驶速度，从而减少能源消耗。
研究表明，在高速公路，汽车的能耗在时速80公里左右达到最低点，因此合理控制速度可以降低能源的消耗。
排放模型是根据交通工具的燃烧过程和排放特性，计算出交通运输系统的排放量。
通过排放模型，我们可以评估不同交通工具和不同行驶方式对环境的影响，从而制定相应的环保政策。
根据以上的能源消耗模型，我们可以进行交通运输的能源消耗优化研究。
优化研究的目标是通过降低交通运输的能源消耗，提高能源利用效率，减少对环境的影响。
一种常见的优化措施是改进交通工具的动力系统，提高能量利用效率。
例如，汽车制造商不断研发新技术，如混合动力和电动汽车，以减少燃料的消耗量和减少排放量。
此外，还可以推广使用更环保的燃料，如生物燃料和氢燃料，来替代传统的石油燃料。
另外，优化交通流量，减少交通拥堵也是降低能源消耗的重要方法。
交通拥堵导致车辆停滞不前，加剧了能源的浪费。
因此，我们可以通过交通信号优化、道路规划和公共交通系统的改进等措施，减少交通拥堵，降低能源消耗。
此外，鼓励公共交通出行、促进出行方式转变也是能源消耗优化的重要手段。
高铁技术中的车辆动力系统优化与控制模型
高铁技术中的车辆动力系统优化与控制模型随着科技的发展，高铁成为了现代交通运输的重要方式，其速度快、效率高、安全可靠的特点受到了广大乘客的喜爱。
而在高铁的运行中，车辆动力系统的优化与控制模型起着至关重要的作用。
本文将重点讨论高铁技术中的车辆动力系统优化与控制模型。
首先，我们需要了解车辆动力系统的构成。
高铁车辆动力系统主要包括牵引系统、传动系统以及供电系统。
牵引系统负责提供足够的牵引力以推动高铁列车前进；传动系统则将电能转化为机械能，使其能够推动车辆前进；供电系统则提供所需的能源供给。
车辆动力系统的优化是为了提升高铁的运行速度和效率。
一种常用的优化方法是通过减小系统的质量，以减少能源的消耗。
此外，我们可以使用先进的轻量化材料来替换传统的材料，以达到减轻重量的目的。
同时，车辆动力系统的摩擦系数也是需要考虑的优化因素，通过增加轮轨界面的抓地力，可以有效提高高铁的运行速度和牵引力。
另一方面，车辆动力系统的控制模型是为了确保高铁的运行安全和稳定。
控制模型的关键是实现对动力系统各个部分的精确控制，以满足不同运行条件下的要求。
例如，在高铁起步和加速过程中，控制模型需要保持足够的牵引力，并确保车辆在不发生滑动的情况下平稳起步。
而在高速行驶时，控制模型则需要调整牵引力和制动力的平衡，从而保证行车的平稳和安全。
为了实现车辆动力系统的优化与控制，高铁技术中采用了许多先进的技术和方法。
其中一个重要的技术是悬挂系统的改进。
通过采用先进的悬挂系统，可以有效减轻车体震动和摇晃，提高乘客的乘坐舒适度，同时降低了摩擦阻力和能源消耗。
另外，高铁技术还采用了智能控制系统，通过传感器和计算机控制，能够实时监测车辆状态，并根据需要调整动力系统的工作参数，以提高整个系统的性能。
值得一提的是，高铁技术中的车辆动力系统优化与控制模型也面临着一些挑战和难题。
例如，高铁的运行速度较快，对系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。
此外，高铁行驶在不同的地形和气候条件下，需要考虑各种复杂的工况对系统的影响。
高速列车追踪运行节能优化与控制研究
高速列车追踪运行节能优化与控制研究作者：柯倩来源：《科技创新与应用》2018年第31期摘要：随着高铁的快速发展，在保证列车安全运行的前提下，如何降低能耗就成为亟待解决的重点问题之一。
文章将多目标粒子群算法引入高速列车追踪节能优化运行中，提出了计算最优化节能目标速度曲线的方法，最后使用目标速度曲线来对速度控制器进行优化设计，实现高速列车追踪运行节能优化与控制目的。
关键词：高速列车；运行速度；节能；控制中图分类号：U292.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）31-0124-02Abstract： With the rapid development of high-speed rail， how to reduce energy consumption has become one of the key issues to be solved under the premise of ensuring the safe operation of trains. In this paper， the multi-objective ppaper swarm optimization algorithm is introduced into the energy-saving optimal operation of high-speed train tracking， and a method to calculate the optimal energy-saving target speed curve is proposed. Finally， the target speed curve is used to optimize the design of the speed controller， and the purpose of energy-saving optimization and control of high-speed train tracking operation is realized.Keywords： high speed train； running speed； energy saving； control我国高速列车建设的成就有目共睹，运营里程位居全球第一。
采用萤火虫算法的高速列车节能运行优化
１４．３３％ ，且 满 足 停 车 精 确 性 与 准 时 到 站 的 要 求 ．
关 键 词 ： 高 速 列 车 ；运 行 能 耗 ；萤 火 虫 算 法 ；节 能 运 行 曲 线 ；工 况 转 换 速 度 序 列
中 图 分 类 号 ： Ｕ２４８．４８
文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １０００?５０１３（２０１９）０４?０４５２?０５
随 着 高 速 列 车 的 发 展 ，列 车 节 能 运 行 方 式 越 来 越 受 关 注 ．对 高 速 列 车 运 行 节 能 降 耗 最 简 易 可 行 的 方 式是优化列车的运行曲线．不同的运行曲线对应不同 的列车 能耗，基于 此 理 论 支 撑，国 内 外 学 者 进 行 了 大量实验研究．Ｈｏａｎｇ等 把 ［１］ 列车的节能 问 题 定 义 成 满 足 约 束 条 件 的 优 化 问 题，采 用 搜 索 算 法 进 行 列 车运行曲线的优化设计；Ｃｈａｎｇ等［２］使用遗传算法优化列车驾驶曲线的惰行运行距离，通过对 惰 行 点 位 置的选取，取得了一定的节能效果；Ｋｏ等［３］采用动态规 划 的 方 法，求 解 列 车 节 能 操 纵 优 化 的 问 题；付 印 平 采 ［４］ 用遗传算法优化列车的工况转换点位置，达到节能降耗的目的；李玲玉 使 ［５］ 用动态粒子群 算 法 优 化列车的距离?速度运行曲线，降低了１１．９８％的列车 能 耗；刘 建 强 等 基 ［６］ 于 现 代 最 优 控 制 理 论，得 出 整 个运行过程中列车运行能耗最小时，最大牵引、匀速、惰行及最大制动的转换点；宿帅等［７］基于驾驶 策 略
犃犫狊狋狉犪犮狋： Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｒａｉｎｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｗａｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｐｅｅｄｌｉｍｉｔ，ｔｉｍｅａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅａｓｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒ ｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＣＲＨ３ｅｌｅｃｔｒｉｃｍｕｌｔｉｐｌｅｕｎｉｔｓｒｕｎｎｉｎｇｏｎａｃｅｒｔａｉｎｔｒａｉｎｌｉｎｅｆｒｏｍｔｈｅＷｕｈａｎｔｏＧｕａｎｇｚｈｏｕ ｓｔａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｆｉｒｅｆｌｙａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｅａｒｃｈｆｏｒａｓｅｔｏｆｔｒａｉｎｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｗｉｔｈ ｔｈｅｌｏｗｅｓｔｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆｔｈｅｔｒａｉｎ ｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ１４．３３％ ，ａｎｄｔｈｅｐａｒｋｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｏｎ?ｔｉｍｅａｒｒｉｖａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｗｅｒｅｍｅｔ． 犓犲狔狑狅狉犱狊： ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ；ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ；ｆｉｒｅｆｌｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ；ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｐｅｅｄｓｅｑｕｅｎｃｅ
高速列车的动力系统优化与效能研究
高速列车的动力系统优化与效能研究摘要:高速列车作为重要的陆地交通工具，具有重要的经济和社会效益。
因此，提高高速列车的动力系统的效能和性能对于交通行业的发展至关重要。
本文通过分析高速列车的动力系统，探讨优化其效能的方法和措施。
关键词:高速列车，动力系统，优化，效能一、引言随着经济的快速发展和人们对交通便利性的要求提高，高速列车作为一种快速、安全、环保的交通工具，在现代社会中扮演着非常重要的角色。
为了满足日益增长的交通需求和提高列车的运输效能，为高速列车动力系统进行优化研究是必不可少的。
二、高速列车的动力系统高速列车的动力系统是指为列车提供动力的各类设备和技术。
其主要包括电力机车、内燃机车等。
电力机车一般采用电力传动方式，通过电动机转换电能为机械能，从而驱动列车运行。
内燃机车则通过燃料燃烧产生热能，然后将热能转化为机械能，驱动列车运行。
三、高速列车动力系统的优化方法1.提高动力系统的效率提高动力系统的效率是优化高速列车动力系统的关键。
可以通过提高电动机和内燃机的效率来实现。
例如，选用效率高的电动机和内燃机，提高传动装置的传动效率等。
2.优化能量转换过程能量转换过程是动力系统中最为重要的部分，直接关系到高速列车的效能。
为了提高能量转换过程的效率，可以采取如下措施：改进燃烧过程，提高燃料的利用率；改进传动系统，减少能量损失；利用回收制动能量等。
3.优化动力系统的控制策略优化动力系统的控制策略有助于提高列车运行的效能。
可以通过合理的控制策略，提高动力系统的响应速度和稳定性，从而提高列车的运行效率。
例如，采用先进的控制算法，优化电力和内燃机的配合控制等。
4.增加动力系统的冗余性增加动力系统的冗余性可以提高高速列车的可靠性和安全性。
当一些动力部件发生故障时，其他部件可以继续工作，从而保证列车的运行。
因此，在优化高速列车的动力系统时，应考虑增加相应的冗余措施。
四、高速列车动力系统优化的效益优化高速列车的动力系统可以带来多方面的效益。
高铁技术对列车运行速度与能源消耗的优化研究
高铁技术对列车运行速度与能源消耗的优化
研究
高铁技术的发展对列车运行速度和能源消耗的影响是一个备受关注的话题。
随着科技的不断进步，高铁技术在提高列车运行速度和降低能源消耗方面取得了显著的成就。
本文将就高铁技术对列车运行速度和能源消耗的优化研究进行探讨。
首先，高铁技术对列车运行速度的提升起到了至关重要的作用。
通过采用先进的车辆设计和轨道工程技术，高铁列车得以在较高的速度下安全、稳定地运行。
由于高铁列车的设计风阻系数较低，且采用动力电传动系统，使得列车运行速度得以大幅提高。
例如，中国的高铁列车时速可达350公里以上，大大缩短了城市间的时间距离，提高了出行效率。
其次，高铁技术在降低列车能源消耗方面也具有显著效果。
高铁列车在设计之初就考虑了能源消耗的问题，通过优化车辆结构、加强能源回收利用以及改进动力传动系统等技术手段，使得列车在高速运行时也能够保持相对较低的能源消耗。
与传统燃油动力列车相比，高铁列车的能源利用率更高，运行效率更高，能源消耗也较为节约。
除此之外，高铁技术还在提升列车安全性和乘车舒适度等方面起到了积极作用。
高铁列车借助先进的自动控制系统和安全设备，能够更好地保障列车运行安全，减少事故发生的可能性。
同时，高铁列车的车厢设计、座椅舒适性等方面也经过精心考虑，为乘客提供了更加舒适的乘车体验。
总的来说，高铁技术在提升列车运行速度、降低能源消耗、提高列车安全性和乘车舒适度等方面都起到了积极作用。
随着高铁技术的不断创新与发展，相信未来高铁行业将取得更大的突破，为人们的出行带来更多便利与安全保障。
愿高铁技术在未来的发展中不断优化，为社会发展做出更大贡献。
高速列车的能耗计算与优化方法研究
高速列车的能耗计算与优化方法研究摘要：高速列车作为现代化交通工具的重要组成部分，其能耗计算与优化方法的研究对于提高列车运行效率、降低能源消耗具有重要意义。
本文针对高速列车的能耗计算与优化方法展开研究，通过系统地梳理了相关研究成果及方法，总结了现有的问题和挑战，并提出了未来的研究方向。
引言：近年来，随着城市化进程的加速和人们对出行需求的不断增长，高速列车成为了人们出行的首选。
然而，高速列车日益增长的运载量对能源消耗提出了更高的要求，因此，如何降低高速列车的能耗，提高运行效率，成为了亟待解决的问题。
一、高速列车能耗计算方法1.1 能耗计算模型高速列车在运行过程中的能耗计算涉及到多个因素，包括列车的质量、速度、加速度、牵引力等。
常用的能耗计算模型包括能量平衡模型、物理模型和统计模型等。
能量平衡模型基于列车行驶中能量的守恒原理，物理模型基于列车的动力学方程，而统计模型则通过数据的统计分析得出。
1.2 数据采集与处理高速列车能耗计算需要大量准确的数据支持，包括列车实时运行数据、物理参数数据和环境条件数据等。
数据采集可以通过传感器与监测设备进行，数据处理则需要使用合适的算法和模型进行数据清洗、过滤和归纳。
二、高速列车能耗优化方法2.1 车辆设计与轻量化高速列车的整体设计和轻量化是减少能耗的重要手段。
优化车体结构、材料以及减少车辆自重等都可以降低列车的能源消耗。
2.2 引入新技术新技术的引入可以有效地降低高速列车的能耗。
例如，采用先进的牵引和制动系统、空气动力学优化设计以及智能控制系统等，都可以提高列车的运行效率。
2.3 行驶策略优化行驶策略优化是降低高速列车能耗的关键措施之一。
通过合理调整列车的速度、加速度以及运行间隔等，可以减少能源的浪费和损耗，提高列车的能效。
三、挑战与未来研究方向3.1 建立完善的能耗计算和优化方法体系目前高速列车能耗计算与优化研究还存在一些问题，如缺乏统一的计算方法体系和评价标准等。
优化CR400型动车组平稳操纵确保动车组安全运行
优化CR400型动车组平稳操纵确保动车组安全运行
蔺文乐;孔祥配
【期刊名称】《世界轨道交通》
【年(卷),期】2022()3
【摘要】复兴号作为国家战略品牌,高铁科技水平的提升不只是速度的提升,还有高铁司机对列车的操纵运行、停车过程中的准确对标和平稳停车。
如何使高铁动车组列车从起动到高速运行再到进站停车过程中实现动车组列车最大限度平稳运行,这就要求动车组司机具有高超操纵水平和业务技能以及长期操纵过程中日积月累的行车经验,使列车加速度、制动惯性以及横向摆幅降到最低,是确保动车组列车安全运行稳准对标的关键。
【总页数】2页(P62-63)
【作者】蔺文乐;孔祥配
【作者单位】济南局集团有限公司安监室;济南机务段
【正文语种】中文
【中图分类】F42
【相关文献】
1.完善动车组运用检修体系,确保动车组安全稳定运行
2.基于速度集的高速动车组运行能耗优化操纵模型及算法
3.浅析CRH380型动车组平稳操纵
4.WSN无线网络助力动车运行状态监测确保动车组列车安全平稳运行
5.WSN无线网络助力动车运行状态监测确保动车组列车安全平稳运行
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基于ANFIS模型的高速动车组运行优化控制
基于ANFIS模型的高速动车组运行优化控制以高速动车组内系统工作数据以及牵引、制动特点为基础，对其工作期间离线状态的ANFIS模型进行设置，同时利用动车组工作期间的即时数据，再借助于梯度下降的方式，在线对ANFIS模型进行校准。
给出以ANFIS模型为基础，对动车组工作速度进行跟踪控制的方式，达成动车组运行阶段的优化控制。
标签：ANFIS模型；高速动车组；运行优化；控制一、研究目标以及控制理论（一）研究目标国内高速动车在处于工作状态下时，其时速要求是超过250公里。
与常规的动车存在差异，这类动车组的速度更快，穩定性更高、安全以及舒适性同样更佳。
现在，国内主要使用的动车组是CRH380AL，这一动车组属于全球商业领域内，运行速度最快、系统具备的匹配度最佳、拥有最大科技的动车组其中一款。
现在，高速动车组工作是经过驾驶人员在HMI以及ATP显示屏的引导当中，对于牵引、制动手柄进行操纵得到的控制力，以此实现对动车组进行牵引、恒速、惰行以及制动这一系列操作。
这类动车组在实际开展工作期间，会承受来自非线性阻力r=c1+c2y+c3y2产生的影响，因此，其实际运行速度与控制力之间表达出的非线性联系如下：■ +εc1+εc2y+εc3y2=εu （1）在上式当中，y指代的是车辆的运行速度，经过对单元内的速度以及距离进行测量得出，u指代的是单位状态下的控制力，ε指代的是加速度的具体系数，另外，c1、c2、c3指代的是车辆运行期间存在的阻力系数，c3y2指代的是车辆运行期间存在的空气阻力。
（二）控制理论使用数据推动ANFIS模型的方式，对高速动车组工作环节的模型进行建立，并以此设置广义情况下的控制器，同时将“u”输出，对其跟踪确定站点中间的工作模式曲线进行控制（这一工作模式曲线是具体的ATP限速曲线以及最佳预期速度曲线形成。
）运行。
对于预期输出y以及预期速度yr之间存在的偏差数Er 在第一时间进行计算，若是速度出现的偏差数值Er 大于规定的偏差阈值k，开展模型校准对策，重新回到ANFIS模型内使用梯度下降的方式对模型实时在线校准操作，即时对模型当中的参数进行更新，借此应对车组工作期间周边环境存在的多变性[1]。
基于萤火虫算法的高速列车节能运行优化研究
兰州交通大学硕士学位论文摘要铁路是关乎民生的重要基础设施，多年以来为社会提供了至关重要的公共交通服务。
近几年来，高速铁路更是以舒适、干净、省时等诸多优势实现了迅猛发展，动车组承担客运量比重逐年上升。
因此，高速铁路有望成为今后一段时期旅客的首选出行方式。
随着这一势态的持续发展，将带动高速铁路运输能耗的与日俱增。
如今，我国大力倡导节能减排举措，以争取开拓经济发展与生态环境协同进步的和谐局面。
鉴于此，对高速列车运行方式开展节能研究工作具有十分重要的意义。
本文以列车动力学模型为理论基础，以列车运行工况间的操纵转换为主线，提出优化列车工况转换点处速度值的节能策略。
论文工作内容包括：(1)将列车视为单质点模型，建立其动力学模型。
对列车行驶过程中速度、加速度、运行时间与运行距离之间的关系式进行分析和计算。
(2)介绍萤火虫优化算法(Firefly Algorithm,FA)基础理论，并验证其优化性能。
此外，在分析动车组能耗主要流向的基础上，以减少列车机动能耗为出发点，提出本文对高速列车运行方式进行节能研究的优化策略。
(3)根据对列车运行状态的分析，建立单列车节能优化数学模型。
运用萤火虫算法优化列车运行曲线，搜寻列车运行能耗最低时对应的一组工况转换点处的速度值序列，进而得到列车节能运行曲线。
通过对比列车节时模式与节能模式的各项运行指标值，得出在满足准时到站、精确停车与安全运行条件下，列车运行过程中的能耗指标有所下降，从而验证萤火虫算法优化性能的有效性。
(4)介绍移动闭塞系统的工作原理，建立移动闭塞制式下列车追踪运行模型，并提出前后两车安全运行间隔的计算模型。
在单列车基础上建立追踪列车节能优化模型，运用萤火虫算法对数学模型优化求解。
通过优化前与优化后追踪列车各项运行指标的对比，验证萤火虫算法在满足安全运行间隔、准时到站和精确停车的约束条件下，取得一定节能效果。
关键词：高速列车；节能运行曲线；工况转换速度序列；萤火虫算法论文类型：应用技术研究基于萤火虫算法的高速列车节能运行优化研究AbstractRailway is an important infrastructure for people's livelihood,which provides vital public transport service to society for many years.In recent years,the high-speed railway develops rapidly with many advantages such as comfort,cleanliness and time-saving,and the proportion of passenger transport capacity of the EMU has increased year after year. Therefore,the high-speed railway is expected to become the preferred travel mode for passengers in the future.With the continuous development of this trend,the energy consumption of high-speed railway is in a sharp rise.Nowadays,Chinese government vigorously advocates energy conservation and emission reduction measures to strive for a harmonious situation of coordinated progress between economic development and ecological environment.Therefore,it is of great significance to carry out relevant research on the energy-saving operation mode of high-speed trains.On the basis of the theory of train dynamics model,this thesis takes the train conrol switching as the main line,and proposes the train energy-saving operation strategy to optimize the speed on the switching point of control conditions.The main work of the thesis includes four parts.(1)Firstly,the train is regarded as a single-mass model,and then,the dynamic model of the train is established.Based on it,the relationship among speed,acceleration,operation time and distance during high-speed train operation process is analyzed and calculated.(2)Secondly,the basic theory of the firefly algorithm is introduced,and the optimization performance of the firefly algorithm is verified.In addition,on the basis of analysis of the main flow of EMU energy consumption,this thesis proposes the optimization strategy for energy-saving operation mode of high-speed train,which aims at reducing energy consumption.(3)Thirdly,according to the analysis of train operation state,the mathematical model of energy-saving optimization of single train is established.Then,the firefly algorithm is applied to optimize the speed of the high-speed train on the switching point of control conditions,a set of control switching speed sequence under the situation of lowest energy consumption is searched,and then,the energy-saving operation curve of high-speed train is simulated.Finally, by comparing the values of different indexes of the curves of time-saving operation and energy-saving operation,the value of the index of energy consumption of train decreases under matching the conditions of on-time parking,precise parking and safe operation,thus verifying the effectiveness of the firefly algorithm.(4)Fourthly,the working principle of the moving block system is introduced,then, tracking train operation model of the moving block system is established,thus calculate the兰州交通大学硕士学位论文safety interval between two trains.On the basis of the model of single train,the model of energy-saving optimization for tracking train is established,and the firefly algorithm is applied to optimize the mathematical model.By comparing the operation indexes of tracking train before and after optimization,it is verified that the firefly algorithm has a good effect on energy-saving under the constraints of safe distance between two trains,timely arrival and accurate parking.Key Words:High-speed train,Energy-saving operation curve,Train control switching speed sequence,Firefly algorithm基于萤火虫算法的高速列车节能运行优化研究目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1绪论 (1)1.1论文研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (3)1.2.1单列车节能运行优化研究现状 (3)1.2.2多列车节能运行优化研究现状 (5)1.3论文研究内容 (6)2高速列车动力学模型与运行模式 (8)2.1列车动力学模型 (8)2.1.1列车牵引力 (8)2.1.2列车制动力 (10)2.1.3列车运行阻力 (11)2.2列车运行过程中的计算模型 (14)2.2.1运行工况与合力计算 (14)2.2.2理论分析与指标建立 (15)2.3线路纵断面化简 (16)2.3.1线路化简目的 (16)2.3.2线路化简实质 (16)2.3.3线路化简方法 (16)2.4列车运行模式 (17)2.5小结 (18)3萤火虫算法与列车节能优化策略 (19)3.1萤火虫算法 (19)3.1.1算法原理 (19)3.1.2算法步骤 (20)3.1.3算法性能 (21)3.2动车组能耗分析及节能优化策略 (22)3.2.1动车组能耗组成 (22)3.2.2动车组能耗计算模型 (23)3.2.3动车组能耗影响因素 (23)3.3列车节能运行优化策略 (25)3.4小结 (25)4单列车节能运行优化研究 (26)4.1单列车节能优化数学模型 (26)4.1.1模型适应度函数 (26)4.1.2模型惩罚函数 (27)4.1.3列车节能优化模型 (28)4.2仿真案例1 (28)4.2.1仿真车型 (28)4.2.2仿真线路 (29)4.2.3仿真验证 (30)4.3仿真案例2 (33)4.3.1仿真线路 (34)4.3.2仿真验证 (34)4.4小结 (36)5追踪列车节能运行优化研究 (37)5.1移动闭塞系统基本原理 (37)5.2列车追踪运行安全距离计算模型 (37)5.3仿真验证 (40)5.3.1实验准备 (40)5.3.2实验结果 (42)5.4小结 (43)结论 (44)致谢 (46)参考文献 (47)攻读学位期间的研究成果 (50)1绪论1.1论文研究背景及意义铁路作为我国交通系统的主要运输方式之一，是一项关乎民生的重大工程和公共基础建设。
高速列车追踪运行过程的节能优化
传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies)
47
DOI： 10.13873/J. 1000-9787(2019)12-0047-03
朱爱红，马晓娜，段玉琼，李 杰，李 俊 （兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃兰州730070）
车运行能耗指标降低14.31 %，满足安全性与准时性要求。 关键词：追踪列车运行能耗；节能运行曲线；速度序列；萤火虫算法
中图分类号：TP399； U24&48
文献标识码：A
文章编号：1000-9787（2019） 12-0047-03
Energy-saving optimization of high-speed train tracking operation process **
ZHU Aihong, MA Xiaona, DUAN Yuqiong, LI Jie, LI Jun (School of Automation and Electrical Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)
摘 要：对追踪列车运行曲线的优化研究,可有效降低列车能源消耗。采用萤火虫算法（FA）可解决此类 问题。将后行列车运行能耗作为目标函数，以速度、吋间、距离和两车间安全距离为约束条件，建立数学模
型。以CRH3型动车组和武广客运专线中某段线路为基础进行仿真实验。首先，运用萤火虫算法搜索工 况转换速度序列使得列车能耗最低;然后，再次使用该算法对此序列值二次寻优。仿真结果表明:追踪列
o引言 铁路系统进入快速发展时期，高速铁路以其速度快、运
量大、能耗低、污染轻等技术优势，适应了现代社会经济发 展的新需求。随着列车运量需求在不断增大,使其而临能 源消耗巨大的形势。现如今，我国大力倡导节能减排举措, 为了实现可持续发展的目标，列车节能运行问题成为具有 重要意义的研究课题。而高速列车追踪运行过程存在复杂 性、多变性和多约束性，追踪列车的节能问题更具代表性。 列车运行能耗主要与列车的编组方式、机车类型、线路状况 等有关，其中最简易可行的节能方式是优化列车运行曲线。 不同运行曲线对应不同的列车能耗，这就使列车节能控制 成为了可能。基于此项理论支撑，国内外相关学者不断进 行实验研究。其中,1975年,Goang H 把列车节能问题
高速列车的能效分析与优化
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高速列车动力系统在运行过程中的优化模型
高速列车动力系统在运行过程中的优化模型第一章引言高速列车作为现代交通工具的重要组成部分，其安全、效率和舒适度对于人们的日常生活和经济发展具有重要影响。
而高速列车动力系统的优化，对于提升列车的性能和降低运行成本具有关键作用。
本文将探讨在高速列车运行过程中，如何通过优化动力系统来实现高效运行。
第二章高速列车动力系统的构成高速列车动力系统由多个部分组成，包括牵引系统、供电系统、传动系统和控制系统。
其中，牵引系统负责提供列车运行所需的牵引力，供电系统提供动力，传动系统将动力传递给车轮，控制系统对动力进行监测和控制。
第三章高速列车动力系统的优化需求高速列车动力系统在运行过程中，需要满足一系列优化需求。
首先，在保证列车安全性的前提下，需要提高列车的运行效率，减少能耗。
其次，为了提供更好的乘车体验，动力系统还需要具备较低的噪音和振动水平。
此外，为了降低维护成本和提高运行可靠性，动力系统的可维护性和故障诊断能力也需要得到优化。
第四章高速列车动力系统优化模型高速列车动力系统的优化模型应包含以下几个方面的内容。
首先，通过分析列车的运行环境和路线特征，确定最佳的动力系统配置方案。
其次，通过合理设置动力系统的控制策略，提高能源利用率。
第三，采用先进的传感器和监测技术，实时监测动力系统的运行状态，以及时发现和修复故障。
最后，通过建立动力系统的维护和检修计划，保证系统的长期可靠运行。
第五章动力系统优化实例以某高速列车为例，介绍动力系统优化的具体实施步骤。
首先，通过列车的运行数据分析，确定牵引系统和传动系统的最佳配置方案。
然后，根据列车的运行特点和运行环境，设计动力系统的控制策略。
接下来，采用先进的故障诊断技术，对动力系统进行实时监测和故障预警。
最后，制定维护和检修计划，保证动力系统的可靠运行。
第六章结论高速列车动力系统的优化模型对于提升列车性能和降低运行成本具有重要意义。
通过合理配置动力系统、优化控制策略、实时监测和故障预警以及制定维护计划，可以实现高速列车的高效运行。
高速列车节能运行优化控制方法研究
高速列车节能运行优化控制方法研究刘建强;魏远乐;胡辉【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2014(000)010【摘要】高速列车节能运行控制对高速列车节能降耗至关重要。
基于现代最优控制理论，考虑列车再生制动能量反馈，建立高速列车在定时约束条件下最小能耗计算模型，利用极小值公式推导得到最佳控制原则为最大牵引、匀速、惰行及最大制动这4种运行方式组合。
在此基础上，依据高速列车牵引特性和阻力特性曲线，提出一种列车节能运行控制方法，基于此方法求解得到列车运行能量消耗最低所对应的最大速度值，从而计算得出整个运行过程中列车运行能量消耗最小时最大牵引、匀速、惰行及最大制动的转换点。
为验证所提方法的有效性，以京津城际CRH3型动车组为例，采用本文所提出的节能运行控制方法，列车运行能耗比试验测试值降低了约14％。
研究结果为高速列车节能运行控制提供了依据。
【总页数】6页(P7-12)【作者】刘建强;魏远乐;胡辉【作者单位】北京交通大学电气工程学院，北京 100044;北京交通大学电气工程学院，北京 100044;北京交通大学计算机与信息技术学院，北京 100044【正文语种】中文【中图分类】U260.36【相关文献】1.高速列车节能操纵与控制优化的理论与方法研究 [J], 石红国2.高速列车追踪运行过程仿真方法研究 [J], 周艳红;唐金金3.高速列车运行能耗测算方法研究 [J], 王铁城4.面向节能的高速列车牵引控制辅助方法研究 [J], 刘先恺;曹源;刘江5.基于列车运行时间偏差惩罚的高速列车节能优化方法 [J], 马阳阳;孟学雷;贾宝通;任媛媛;秦永胜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于2阶段优化的高速列车节能运行仿真研究
基于2阶段优化的高速列车节能运行仿真研究曹佳峰;刘斌【摘要】According to high-speed train traction calculation, the two-stage optimization method for ramp operation optimization and whole coasting optimization was proposed. The train energy-saving model under the constraint of timing was constructed, by taking energy-saving operation as the goal and considering the actual running condition of the ramp. In the first stage, the railway line ramp was discretized, and the genetic algorithm was employed to search the speed combination sequence of the energy consumption of the train. The model was transformed into an optimization problem, and the train speed curve was obtained. In the second stage, the genetic algorithm was used to select the coasting position and the reasonable interval of coasting speed in the middle stage of the train running, and the train speed curve was optimized again. Taking Jinan-Tai'an high-speed railway station as an example, after two-stage optimization, the energy-saving effect of CRH3high-speed train is 11.63%.%以高速列车牵引计算为基础,节能运行为目标,充分考虑实际运行线路条件,提出包含坡道运行优化和全线惰行优化的两阶段优化方法,分别构建定时约束下的列车节能模型.第1阶段,将线路坡道离散化,使用遗传算法搜索列车运行能耗最小时的速度组合序列,将模型求解转化为最优化问题,获得列车速度运行曲线;第2阶段,通过遗传算法在列车的中间运行阶段选择合理的惰行位置和惰行区间速度,再次优化列车速度曲线.以济南—泰安为站间实例进行仿真,经过2阶段优化后,CRH3型高速列车节能效果达11.63%.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)004【总页数】8页(P821-828)【关键词】高速列车;节能运行;2阶段优化;遗传算法;仿真【作者】曹佳峰;刘斌【作者单位】兰州交通大学交通运输学院,甘肃兰州 730070;兰州交通大学交通运输学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U238高速列车具有安全正点、舒适便捷和运输能力强等特点，并在交通中扮演越来越重要的角色[1]。
基于BP神经网络的高速动车组牵引能耗计算模型
基于BP神经网络的高速动车组牵引能耗计算模型
王黛
【期刊名称】《广东交通规划设计》
【年(卷),期】2019(000)001
【摘要】为准确计算动车组牵引能耗,提出BP神经网络模型和改进牵规法预测动车组牵引能耗。
选取机车类型、坡度、目标速度、停站方案等8个因素作为动车组牵引能耗之BP神经网络的输入变量,建立3层BP神经网络模型。
采用增加动车组运动方程和优化基本阻力公式方式对牵规法进行优化。
利用正交实验法对动车组牵引能耗影响因素进行分析,并对111组数据进行模拟验证。
研究结果表明:BP神经网络模型的误差在4.26%以内,改进牵规法的误差基本在10%以内,证明BP神经网络模型比改进牵规法模型能更好地预测动车组的牵引能耗,而且当目标速度增大时,BP神经网络模型的计算精度明显比改进牵规法的计算精度高;目标速度和坡度对牵引能耗有显著影响。
【总页数】7页(P33-39)
【作者】王黛
【作者单位】[1]广东省交通规划设计研究院股份有限公司,广州510507
【正文语种】中文
【中图分类】U266
【相关文献】
1.基于牵引效率曲线的动车组能耗仿真计算 [J], 黄金;陆阳;贾冰
2.基于CRH2型动车组的牵引计算模型应用研究 [J], 曾剑群;龚卓蓉
3.基于径向基神经网络的机车牵引能耗计算模型 [J], 李志勇;文睿;危韧勇
4.基于BP神经网络的高速动车组牵引能耗计算模型 [J], 王黛;马卫武;李立清;杨叶;向初平
5.基于BP神经网络的高速动车组网络控制系统时延研究 [J], 宋程; 王元东; 徐滨全
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国内外学 者 对 列 车 节 能 操 纵 的 研 究 可分 为 ３ 类
［ ５］
［ ］ １ ４ －
大体上
况这一不足加 以 改 进 ， 建 立 以 给 定 区 间 运 行 时 间 、 距离及限速等为约束条件的高速动车组运行能耗优 化操纵模型 ； 将求解高速动车组运行能耗最小值问 题转化为寻找能够满足约束条件的高速动车组目标 速度值及为实现这一目标值而操纵高速动车组以不 同速度运行的速度集合 ， 并据此制定高速动车组的 优化操纵方案 。
图 １ 不同操纵算法下高速动车组的距离 — 速度曲线
， 各子区间末速度 离集合为 ｛ ｓ ｓ ｓ １ ，…， ｋ ，…， Ｍ｝ 。 的速度集合为 ｛ ｖ ｖ ｖＭ ｝ １ ，…， ｋ ，…，
第 ３ 期 基于速度集的高速动车组运行能耗优化操纵模型及算法
１ ０ ９
（ ） ３ ｖ ′为限速 ， 根据子区间划分运行区间内限 ， 第ｋ 个 子 区 间 速集合为 ｛ ｖ ′ ｖ ′ ｖ ′ １ ，…， ｋ ， …， Ｍ｝ 的限速为高速 动 车 组 最 高 运 行 速 度ｖ车ｍａ ｘ和 该 子 区 间 内 标 定 限 速 ｖ限ｋ 间 的 较 小 值 ， 即 ｖ ′ ｋ ＝ （ ， ） 。 ｍ ｉ ｎ ｖ车ｍａ 限ｋ ｘ ｖ ２ ． ３ 速度集的确定 根据以上定义及区间划分方式 ， 可根据高速动 车组 的 运 行 速 度 变 化 规 律 对 其 运 行 过 程 作 如 下 描述 。 （ ） 第 １ 至 第 ｍｏ －１ 子 区 间 为 加 速 工 况 ， 高 １ 。 速动车组的运行速度值由 ０ 非线性增加至 ｖ ｍ ｏ－１ （ ） 第 ｍｏ 子 区 间 为 由 加 速 工 况 转 匀 速 工 况 ， ２ 即在 该 子 区 间 内 高 速 动 车 组 的 运 行 速 度 由 ｖ 加 ｍ ｏ－１ 速至目 标 速 度 ｖ ｇ； 或 仍 为 纯 加 速 工 况 ， 但 高 速 动 车组加速 运 行 至 该 子 区 间 终 点 时 其 速 度 刚 好 达 到
ｖ ｍ １ ｘ－
烄
ｖ １ １ 烌 １ 烄ｖ ｖ
１ ｍ １ － ｏ
２ ｖ １
Ｎ－ １ … ｖ １
Ｎ ｖ １ 烌
ｖ ｍ １ － ｏ ｖ ｍ ｏ ｖ ｍ １ ＋ ｏ
ｖ
２ ｍ １ － ｏ
Ｎ－ １ Ｎ … ｖ ｍ １ ｖ １ ｍ － － ｏ ｏ Ｎ－ １ … ｖ ｍ ｏ
１ ｖ ｍ ｏ
２ ｖ ｍ ｏ
ｖ ｇ
１ ２ ｖ ｍ １ ｖ ｍ １ ｘ－ ｘ－
； 修订日期 ：２ ０ １ ３ ０ ５ ２ ０ ０ １ ４ ０ ２ １ ７ 收稿日期 ：２ － － － － ２ ０ １ １ Ｚ ０ ０ ２ 基金项目 ： 铁道部科技研究开发计划项目 （ －Ｆ）
１ 运行过程分析
高速动车组运行应在安全 、 准时的基础上兼顾 节能和舒适 。 运行过程中高速动车组通过受电弓自 接触网获取运行所需能量 ， 除去能量传输过程中不 可避免的损失和保证旅客乘坐舒适性的能耗外 ， 运 行能耗主要用于克服基本运行阻力做功 、 克服运行 附加阻力做功和保证列车按规定速度运行做功 ， 即 Ｅ ＝
２ 模型的建立
２ ． １ 区间划分 由于高速动车组运行附加阻力与所处位置的坡 度ｉ 有关 ， 故运行区间可根据坡道 、 曲线和隧道的 其中 参数以及限速的大小初步划分为若干子区间 （ 。为便于 任意一个数值发 生 变 化 即 进 行 一 次 划 分 ） 计算 ， 在此基础上进行线路化简 ， 即若某几个连续 ） ， 则可将 子区间内的坡道方向一致 ， 且满足式 （ ３ 这几个子区间合并 。 因为目前高速铁路线路化简尚无国家标准 ， 所
Ｗ ∑（
ｓ
基
Ｅ动 ＋τ） ＋Ｗ 附 ＋ Δ η
（ ） １
， 男 ， 山东栖霞人 ， 教授 ， 博士研究生导师 。 １ ９ ６ ２—） 作者简介 ： 牟瑞芳 （
１ ０ ８
中 国 铁 道 科 学 第 ３ ５卷
式中 ： ｓ 为高速动车 组 的 运 行 距 离 ；Ｅ 为 总 运 行 能 耗 ；Ｗ 基 为单位距离内克服基本运行阻力做功 ， 是 高速动车组基本阻力 Ｆ 与 做 功 距 离 Δ ｓ的 乘 积，且
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ５ Ｎ ｏ ． ３
，２ Ｍ ａ ０ １ ４ ｙ
基于速度集的高速动车组运行能耗 优化操纵模型及算法
牟瑞芳 ， 肖琴杰
（ ） 西南交通大学 交通运输与物流学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ 摘 要 ： 分析高速动车组的运行过程 ， 针对基于 最 大 值 原 理 的 传 统 最 优 经 济 算 法 未 考 虑 限 速 工 况 这 一 不 足 加以改进 ， 建立以给定区间运行时间 、 距离及限 速 等 为 约 束 条 件 的 高 速 动 车 组 运 行 能 耗 优 化 操 纵 模 型 ， 将 求 解 高速动车组运行能耗最小值问题转化为寻找满足约束条 件 的 高 速 动 车 组 目 标 速 度 值 及 为 实 现 这 一 目 标 值 而 操 纵 高速动车组以不同速度运行的速度集合 ， 并据此制 定 高 速 动 车 组 的 优 化 操 纵 方 案 。 改 进 的 优 化 经 济 算 法 按 照 坡 道 、 曲线 、 隧道和限速等特征以及线路化简条件 将 运 行 区 间 划 分 为 若 干 子 区 间 ， 并 根 据 目 标 速 度 值 和 约 束 条 件 得到高速动车组在各个子区间内对应的速度 ， 构成速度集合 ； 在模型中引 入 拉 格 朗 日 乘 子 和 惩 罚 项 ， 消 除 时 间 、 距离和限速约束条件 ， 利用广义乘子法搜索目标速 度 值 及 对 应 的 速 度 集 合 ， 将 优 化 高 速 动 车 组 运 行 能 耗 的 有 约 束非线性规划求解问题转化为无约束极值求 解 问 题 。 仿 真 结 果 表 明 ： 与 传 统 最 优 经 济 算 法 比 较 ， 使 用 改 进 的 优 ， 约 ２％ ） 化经济算法不但计算速度更快 ， 而且 以 此 制 定 的 高 速 动 车 组 最 优 操 纵 方 案 能 够 进 一 步 降 低 运 行 能 耗 （ 实际操纵也更简便 。 关键词 ： 速度集 ； 运行能耗 ； 操纵模型 ； 限制速度 ； 广义乘子法 ； 高速动车组 ２ ６ ８ 文献标识码 ：Ａ 中图分类号 ：Ｕ ：１ ／ ｄ ｏ ｉ ０ ． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ ４ ６ ３ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． １ ７ － ｊ
９］ 。 但是这种 行一段距离后再采取最大制动力制动 ［
） 中对普通铁路线 路 化 简 的 条 件 ， 设 定 高 速 铁 规》 路线路化简条件为 ２ ０ ０ ０ φ ｌ ｉ≤ ｉ Δ 其中 ， （ ） ３
算法在给 定 总 运 行 距 离 和 总 运 行 时 间 的 约 束 条 件 下 ， 虽然符 合 高 速 动 车 组 的 运 行 特 性 及 操 纵 方 便 性 ， 但是没有考虑区间限速对高速动车组操纵的影 响 ， 因此本文在约束条件中增加区间限速约束对传 统的最优经济算法加以改进 ， 在隋行制动阶段并不 一定必须采用最大制动力制动 ， 而是根据实际情况 进行制动操纵 。 基于传统最优经济算法和改进的优 化经济算法的高速动车组距离 — 速度曲线如图 １ 所 示 。 图 １ 中 ： 点 划 线ｌ １ 为传统最优经济算法下限 速约束不影响运行工况的高速动车组距离 — 速度曲 线 ； 实线ｌ ２ 为改进的优化经济算法下限速约束影 响匀速工况的高速动 车 组 距 离 — 速 度 曲 线 ；ｖ １和 ｇ
：① 给出不同牵引级位的总控制集
［ ６］
合 ， 建立基于离散控制的运行能耗模型
； ② 将局
７］ ； ③ 考虑定时约束条 部优化计算推广至全局寻优 ［
件下的列车节能运行算法 ， 利用计算机仿真进行模
８］ 。 但是这些节能操纵研究多是关于内燃机车和 拟［
电力机车的 。 随着我国高速铁路的快速发展 ， 高速 动车组的运行能耗也逐渐攀升 。 因此 ， 研究高速动 车组运行的能耗优化问题具有重要的现实意义 。 高速动车组在区间内按给定的运行时间运行时 会受到各种约束 ， 其运行能耗的最优化本质上就是 非线性 、 有约束的动态优化问题 。 考虑到操纵方式 的多变性 ， 仅用列车工况转换点集合并不能精确反 映高速动车组的实际运行过程 ， 而应将列车工况转 换点与具体操纵方式相结合 ， 才对列车的实际操纵 有更好的理论指导意义 。 本文通过分解高速动车组的运行过程 ， 并针对 基于最大值原理的传统最优经济算法未考虑限速工
［ １ ０］ （ 以参考 《 列车牵引计算规程 》 以下简称为 《 牵
Ｆ（ ｖ） ｓ＋ Ｗ Δ ∑［
ｓ
附
（ ） ］ （ ） ｉ Ｅ动 （ ｖ） ２ ＋Δ
操纵高速动车组以传统基于最大值原理的最优 经济算法运行的基本原理是 ： 高速动车组在启动加 速阶段采 用 最 大 牵 引 力 加 速 至 目 标 速 度 ｖ ｇ； 然 后 以速度 ｖ ｇ 进 入 匀 速 运 行 阶 段； 在 隋 行 制 动 阶 段， 若给定的运行时间足够 ， 则高速动车组惰行直到终 点 ， 若给定的运行时间不够 ， 则高速动车组可先惰
第３ 第３期 中 国 铁 道科 学 ５卷 ， ２ ０ １ ４ 年 ５ 月 ＣＨ Ｉ ＮＡ Ｒ Ａ Ｉ ＬＷＡＹ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ
）０ 文章编号 ：１ ０ ０ １ ４ ６ ３ ２（ ２ ０ １ ４ ３ ０ １ ０ ７ ０ ６ － － －