单列车节能运行优化控制方法的现代研究
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单列车节能运行优化控制方法的现代研究
摘要以站间时间、距离、速度限制等为约束条件,建立了单列车单区间节能运行优化模型。按“牵引-巡航-惰行-制动”的模式寻找单列车单区间节能运行轨迹,以一定时间步长进行数值计算,通过始末两端速度、位移边界条件等,计算不同离散时间节点的速度、位移和加速度,搜索出能耗最小的一组运行参数。通过该组运行参数,能够获取最小能耗下列车运行轨迹。
關键词节能优化;单区间;运行轨迹
4 仿真结果
经Matlab编程计算,得到最小消耗能量=35967.1453kJ,=60km/h,=39 km/h,列车运行时间为110s,运行距离为1340.9m,初始牵引加速度为0.9,初始制动加速度为1。
速度距离曲线结果如图3所示,速度时间曲线如图4所示.
由图3和图4可知,列车运行分为四个阶段,0~阶段为牵引阶段,~阶段为巡航阶段,~阶段为惰行阶段,~阶段为制动阶段。从红色限速折线可以看出,列车在整个运行过程中始终满足速度限速约束,且最大时速为60km/h。
加速度与时间的关系如图5:
图5 加速度曲线
5 结束语
牵引阶段列车速度逐渐增大,但加速度受最大牵引力的限制,逐渐减小;巡航阶段牵引力主要用于克服阻力,使列车匀速运动,加速度为零;惰行阶段停止牵引,列车逐渐减速,由于阻力与速度呈正比,因此阻力逐渐减小,则加速度幅值也随之减小;制动阶段,由于制动力的影响加速度负增长,直至运行速度为零。由于制动过程采用的是固定制动加速度系数的制动方式,因此,尽管到达终点时刻的速度为零,但此时的最大制动力不变,在下一时刻,能够通过置零加速度系数使加速度达到零。
参考文献
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