检索结果-南通市图书馆

作者：南馨雅兰州交通大学

学位级别：硕士

随着近几十年来经济的飞速发展,我国铁路系统在运营里程、在建规模、运行速度以及乘坐舒适度等方面均取得了令人瞩目的进步,这对铁路轨道的日常维护提出了更高的要求。铁路轨道标识被用来帮助工作人员快速辨别多项轨道线路参数,在轨道... 详细信息

随着近几十年来经济的飞速发展,我国铁路系统在运营里程、在建规模、运行速度以及乘坐舒适度等方面均取得了令人瞩目的进步,这对铁路轨道的日常维护提出了更高的要求。铁路轨道标识被用来帮助工作人员快速辨别多项轨道线路参数,在轨道日常维护过程中对该标识喷涂质量的标准化、工整度有着严格的要求。目前的轨道建设和维护过程中标识喷涂多采用人工作业,其喷涂效果不佳且工作效率低、劳动强度大。为改善轨道标识喷涂的作业质量、提升工作效率、降低劳动强度,本文提出并设计了一种基于物联网技术的轨道标识喷码系统。文中根据系统需求做出系统方案规划,将整个系统分为网络部分和嵌入式末端节点两部分。本文在进行网络部分设计时尝试了一种将物联网技术运用到轨道维护工作中的方案,以实现文件的生成管理以及传输,研究过程先通过功能图法对其所包含各子系统功能进行分析,然后基于现有云服务器技术以My SQL数据库为核心,分别开发服务器端、移动端以及电脑端三个软件。嵌入式末端节点部分由移动端软件和嵌入式喷码设备构成,移动端软件可对嵌入式喷码设备进行无线控制,嵌入式喷码设备作为系统喷涂作业的执行终端,本文主要完成嵌入式喷码设备控制系统的设计。设计中首先对嵌入式喷码设备工作过程中所涉及到的字符点阵数组生成、机械臂轨迹规划及模糊PID控制等关键控制算法进行详细研究,在此基础上以软硬件结合的方法进行设计,硬件部分采用STM32F103系列单片机作为主控芯片,ESP8266作为WIFI芯片、OLED液晶显示屏作为人机交互显示部分等,参考相关设计手册的指令集进行硬件驱动开发。软件部分采用Free RTOS系统作为设备实时操作系统,依据实时操作系统的文件内容,设计了实时操作系统的任务关系,通过Free RTOS系统对各个任务进行调度管理,实现多任务并行,实现喷码设备的正常运行。通过理论设计以及实际中的软硬件开发最终完成了基于物联网技术的轨道标识喷码系统的设计。对该系统实际功能的测试表明,其可完成预期功能及各项性能目标,其中网络部分能够实现文件的生成、存储、发送以及接收;嵌入式末端节点部分可以顺利实现无线控制,即手机端可按照预定内容发出控制信号、嵌入式喷涂设备可以接收到该控制信号,并按照所接收到的信号完成走行、停止以及标识喷涂等功能。

关键词：嵌入式轨道标识物联网 FreeRTOS

基于AutoCAD二次开发的立体车库结构设计研究及应用

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基于AutoCAD二次开发的立体车库结构设计研究及应用

作者：朱正凯兰州交通大学

学位级别：硕士

随着经济发展和生活水平的不断提高,我国居民对汽车的购买能力也不断提升,面对数量急剧增长的汽车需求量,国内停车场数量短缺的问题将日益突出。目前,国际上对汽车需求量与停车位的比例为1:1.4,但是从我国城市停车位的发展情况来看,汽... 详细信息

随着经济发展和生活水平的不断提高,我国居民对汽车的购买能力也不断提升,面对数量急剧增长的汽车需求量,国内停车场数量短缺的问题将日益突出。目前,国际上对汽车需求量与停车位的比例为1:1.4,但是从我国城市停车位的发展情况来看,汽车需求量与停车位的比例严重失调。同时,从我国的实际国情出发,人均对土地资源占有率很低,停车位建设数量严重短缺。通过借鉴国外先进的立体车库发展技术,大力建设符合我国国情的立体车库项目,有效缓解我国大中城市停车难、随意停车的现象。为进一步提高立体车库研究、设计和创新,本文基于数据库技术、参数化技术、模块化设计,在VB6.0编程环境和AutoCAD2008二次开发平台上,引入了立体车库模块化设计理念,从而减轻立体车库的设计任务,减少立体车库的建造成本。通过分析立体车库的具体结构要求,将立体车库进行了模块化设计,主要包括载车板单元模块、整体框架模块、传动结构模块、出入库门禁模块、安全防护装置等五大模块。以VB6.0为开发工具,对AutoCAD2008进行二次开发,并主要以载车板单元、出入库门禁的参数化设计为例进行了具体开发和实现。首先,针对载车板单元和出入库门禁等进行参数化设计,详细设计分析载车板受力图、剪力图、弯矩图以及设计载车板单元之间的螺栓连接方式,并输出相应的二维工程图,其次,根据参数化设计思路,设计了载车板单元、出入库门禁的三维实体图形,并通过修改相应的参数值,自动生成用户需要的图形。最后,本文利用ANSYS分析软件,就载车板单元进行静强度和疲劳强度分析。分析结果表明,载车板单元设计满足强度要求。基于AutoCAD的二次开发对立体车库结构进行研究及应用,采用VB6.0编程语言进行图形开发,当用户需要改变图形时,只需要修改相应参数值,就可以实现图形的自动绘制,针对立体车库AutoCAD的二次开发,实现立体车库主要单元模块的参数化设计,有利于减轻设计人员的工作量,提高自动化立体车库模块化设计水平。

关键词：立体车库载车板单元出入库门禁二次开发参数化设计

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重载列车纵向冲动影响因素与操纵方式优化

重载列车纵向冲动影响因素与操纵方式优化

作者：郭文彦兰州交通大学

学位级别：硕士

与空运相比较,海运、公路运输和铁路运输具有环保、成本低、运量大、受气候变化影响小的优势,其中重载运输对国家经济的安全运行发挥着极为关键的作用。例如,我国的大秦线、瓦日线等重载铁路线是我国的能源运输大通道,尤其在在2008年南... 详细信息

与空运相比较,海运、公路运输和铁路运输具有环保、成本低、运量大、受气候变化影响小的优势,其中重载运输对国家经济的安全运行发挥着极为关键的作用。例如,我国的大秦线、瓦日线等重载铁路线是我国的能源运输大通道,尤其在在2008年南方冰冻灾害与2021年全国范围低温天气期间,将山西、内蒙古的煤炭源源不断的运往全国各地,保障了国家经济的持续发展与社会的稳定。但是,随着轴重增大和编组数量增加,重载列车的纵向冲动会显著增大,从而引发断钩、脱轨等事故。因此,需要研究清楚以下问题:影响重载列车的纵向冲动的因素有哪些;在安全运行的前提下,如何优化列车的操纵方式,使列车可以准时到达;ECP(电控空气制动)技术大幅提高了列车的制动波速,该技术在重载列车的应用前景如何。首先,根据列车纵向动力学理论,建立了重载列车纵向动力学模型,并在UM软件环境下构建了多体动力学仿真模型。通过对比仿真分析数据与试验数据,误差在非常小的范围内,证明了列车多体动力学模型的正确性。其次,以最大车钩力为评判标准,使用理论分析与仿真分析方法对重载列车在启动、制动、缓解三种工况下的纵向冲动性能进行了研究。结论显示,启动时,操作越平稳,列车纵向冲动越小;制动时,线路坡度、制动波速、制动初速度、减压量、Loctrol时延等因素及其不同水平组合对列车的纵向冲动性能有不同的影响;缓解时,缓解初速度越大,纵向冲动越小。然后,根据重载列车在长大下坡道循环制动的技术要求,选择大秦线K275-K325运行区间,使用模糊控制算法得到重载列车的操纵运行图,将仿真运行时间与实际运行时间进行对比,实际运行时间为3200s,仿真运行时间为3150s,误差1.6%。此时,列车纵向冲动最大拉钩力687k N,最大压钩力-890k N,满足列车纵向冲动时车钩力安全要求,说明该模糊控制算法正确,为重载列车操纵方式的优化研究提供了一种思路。最后,建立了嵌入电控空气制动(ECP)系统的优化的重载列车模型,研究了ECP技术对列车纵向冲动性能的影响,结果表明采用ECP系统可以大幅度降低列车纵向冲动水平,为将来我国发展更大轴重、更长编组重载列车提供了思路。

关键词：重载列车纵向冲动模型多体动力学仿真模型操纵方式优化模糊控制算法

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岸桥钢结构参数化设计及疲劳寿命分析

岸桥钢结构参数化设计及疲劳寿命分析

作者：祁鹏兰州交通大学

学位级别：硕士

岸边集装箱桥式起重机(简称岸桥)作为港口集装箱装卸的主要起重设备,其安全可靠的运行是保证整个港口正常运转的重要指标。传统起重机的设计多依赖于设计者的经验,且工作量较为繁重,设计周期较长,设计成本较高。在结构计算与校核方面,... 详细信息

岸边集装箱桥式起重机(简称岸桥)作为港口集装箱装卸的主要起重设备,其安全可靠的运行是保证整个港口正常运转的重要指标。传统起重机的设计多依赖于设计者的经验,且工作量较为繁重,设计周期较长,设计成本较高。在结构计算与校核方面,主要以静强度校核和简化结构校核为主,且一般采用较大的安全系数来保证岸桥的安全性能,缺乏疲劳寿命可靠性分析。而岸桥在其服役过程中的主要失效方式为疲劳失效,起承载作用的钢结构的疲劳可靠性很大程度上反映了起重机的疲劳寿命,因此在岸桥的设计阶段对其钢结构进行疲劳寿命研究就显得十分重要。本文从岸桥钢结构参数化模型建立及其疲劳问题研究两方面入手,解决岸桥设计环节中设计周期长、模型修改效率低、疲劳问题分析不完善等问题。论文的主要内容包括:(1)结构疲劳可靠性理论综述,详细分析了构件在常幅载荷、变幅载荷、随机载荷作用下的疲劳预测方法。(2)岸桥钢结构参数化模型及设计系统的构建。从一般机械结构参数化方法出发,对岸桥钢结构进行深入分析,利用Pro/E Program对岸桥钢结构的特征参数进行提取,对特征参数之间的关系进行了定义,建立了岸桥钢结构的参数化模型,并利用VB6.0编程环境和AGW软件开发了基于Pro/E的岸桥钢结构参数化设计系统,从而实现快速建立及修改岸桥钢结构模型,提高设计效率的目的。(3)岸桥钢结构有限元分析模型的构建及静力学分析。提出了岸桥钢结构有限元模型的简化方法,利用HyperMesh和ABAQUS软件建立了岸桥钢结构的有限元模型。根据GB3811-2005起重机设计标准和FEM欧洲起重机设计标准确定岸桥的载荷组合,并运用ABAQUS Standar求解器对满载小车处于典型位置下的岸桥进行静力学分析,根据计算结果对岸桥进行强度和刚度校核。(4)岸桥钢结构疲劳寿命分析。通过对岸桥疲劳载荷形式和运行小车的运动规律的分析,运用一种基于有限元的静应力向应力谱转化的方法,得到运行小车在大梁上运行时岸桥的载荷时间历程,并在FE-SAFE疲劳分析软件环境下对岸桥进行了疲劳分析。

关键词：岸桥起重机参数化设计有限元分析疲劳寿命分析

基于基准坐标系的动车组车体装配误差优化控制研究

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基于基准坐标系的动车组车体装配误差优化控制研究

作者：黎少东兰州交通大学

学位级别：硕士

动车组车体作为多动力车辆组的组成主体和旅客的乘坐载体,高速、舒适、安全及结构的轻量化是高速动车组车体设计制造的主要目标。然而动车组车体的制造偏差是动车组车体制造企业普遍存在的质量问题,直接影响到动车组车体风噪声、密封性... 详细信息

动车组车体作为多动力车辆组的组成主体和旅客的乘坐载体,高速、舒适、安全及结构的轻量化是高速动车组车体设计制造的主要目标。然而动车组车体的制造偏差是动车组车体制造企业普遍存在的质量问题,直接影响到动车组车体风噪声、密封性和运行平稳性等问题。车体制造偏差的形成主要来源于易变形的长大型柔性壁板件、车体装配过程的工件基准误差、装焊夹具夹紧定位的不稳定、焊装变形及零部件装配干涉等引起的装配尺寸偏差,这些偏差在车身装配过程中发生耦合、积累和传播形成车身制造的综合偏差。本文的主要研究内容如下:(1)分析动车组车体装配误差的来源及研究的必要性,论述动车组车体装配误差的研究现状和亟待解决的误差控制问题,形成本文研究的总体逻辑框架。(2)分析车体焊装工艺及影响动车组车体装配误差的因素,如车体装配过程的几何变形、热变形误差和装配工艺等,将车体装配的几何误差分解为车体装配层、部件装配层和工件装配层,分别建立车体的基准坐标系、部件的辅助坐标系和工件的局部坐标系。基于基准坐标系,将动车组车体装配几何误差的积累、传播进行坐标变换,依据齐次坐标变换理论建立了车体装配几何误差模型。(3)进行动车组车体装配过程的热变形误差分析,针对车体各部件功能和结构的差异将焊接对象分为五类,其中焊接接头可分为对接接头和搭接接头两种,且分别建立了两种焊接接头的焊接变形模型,之后分析了两种焊接接头对耐候钢、不锈钢、铝合金和镁合金四种材料的影响,并且利用ANSYS软件仿真模拟对接接头的焊接变形,验证了接头焊接变形模型的合理性。(4)基于PERT图分析了车体装配关系,得出车体各部件之间的装配关系矩阵。然后针对Autodesk Inventor三维建模软件建立的某型动车组实体模型进行实例分析,通过耦合车体装配过程中几何误差和热变形误差,获得了车体的装配误差,验证了装配过程几何误差和热变形误差累积符合设计要求。

关键词：动车组车体坐标变换装配误差优化控制

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基于高斯过程的标准动车组车体气动性能评价

基于高斯过程的标准动车组车体气动性能评价

作者：冯敏兰州交通大学

学位级别：硕士

我国高速铁路网的逐渐建成,大幅度提升了列车速度,车辆自身的舒适性、安全性以及运输经济性需要从技术角度得到保障。列车运行过程中会产生气动效应,气动效应会影响列车运行的速度、舒适度和安全性能,因此研究高速列车气动性能就成了必... 详细信息

我国高速铁路网的逐渐建成,大幅度提升了列车速度,车辆自身的舒适性、安全性以及运输经济性需要从技术角度得到保障。列车运行过程中会产生气动效应,气动效应会影响列车运行的速度、舒适度和安全性能,因此研究高速列车气动性能就成了必然的选择。目前,各领域的专家学者采用试验、数值仿真等方法研究高速运动物体的空气动力学问题,其中数值模拟仿真相对于其它试验方法,用时短,成本低,便于操作,可以提高工作效率。本文用模拟仿真对明线运行的动车组进行气动性能分析和评价。第一,采用混合建模方法,借助CATIA软件环境,构建了动车组仿真模型。混合建模方法包括传统建模方法和NURBS理论建模方法。传统建模方法具有建模效率高的特点,NURBS理论建模方法可以保证复杂曲面的曲面质量。采用B样条曲线创建头车车厢和司机室的截面形状,通过一系列命令完成车厢和司机室建模,保证建模的高效性;鼻尖部分采用NURBS理论建模方法,创建鼻椎曲面的主流线,经过加密控制线形成网状结构的小空间,再对各个空间进行填充,完成鼻椎部分建模,保证复杂曲面的质量。最后在“Assembly Design”模块中完成模型的装配,构建完整的动车组仿真模型。第二,运用流体分析软件STAR-CCM+对明线运行的动车组模型进行仿真模拟。计算分析的动车组模型进行简化并采用3编组,采用不可压缩N-S方程为控制方程和标准K-ω湍流模型。为了提高计算精度和计算速度采用Trimmer工具和Prism Layer Mesher工具划分网格。仿真模拟不同动车组模型,分析计算气动阻力和气动升力。本文重点介绍运行速度为350km/h、长细比为4.8动车组模型的仿真,其仿真结果是鼻尖最大压力值为5552.0pa,气动阻力为17794.3N,头部气动升力为-10468.31N。第三,根据高斯过程原理评价预测动车组车体模型的气动阻力和气动升力,用以辅助传统模拟仿真分析。文中采用高斯过程回归方法建立评价预测模型,通过交叉验证获得较为合理的气动性能与外形的关系,用误差率和残差说明了评价模型的可靠性和合理性,残差可以看做是近似服从均值为零、方差为某常数的正态分布。第四,为了验证评价模型的合理性,用方案13动车组模型仿真结果进行验证。针对影响气动性能的因素进行修改,因素包括车体纵断面形状、长细比、车体断面面积等。最后对该模型进行仿真,与评价预测结果进行对比,采用误差率验证评价预测结果。

关键词：车体曲面设计动车组模型气动性能高斯过程评价

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动车检修物流规划与信息系统设计

动车检修物流规划与信息系统设计

作者：张治娟兰州交通大学

学位级别：硕士

随着铁路提速与客运专线的建设，动车组作为客运专线主要的运输工具，其开行量会越来越大，并且其购置成本、维护成本较高，在客运专线的投资中将会占有较大的比例。提高动车组的利用率，是节约投资、降低成本的有效途径。动车组的运用... 详细信息

随着铁路提速与客运专线的建设，动车组作为客运专线主要的运输工具，其开行量会越来越大，并且其购置成本、维护成本较高，在客运专线的投资中将会占有较大的比例。提高动车组的利用率，是节约投资、降低成本的有效途径。动车组的运用效率、检修质量直接关系到客运专线的安全运营。因此，对动车组进行高效率、高质量的检修工作是十分必要的。动车段是我国快速客运专线建设的重点工程。随着现代化管理技术的不断创新、全球物流技术的快速发展，在动车检修管理中，引进现代物流管理理念，对动车检修车间进行布局设计，以缩短运输距离、降低成本;建立物流管理信息系统，以实现对动车检修过程的物流进行信息管理。这对于提高动车检修效率、检修质量，保障动车组安全运行具有重要的意义。本文首先根据系统化布局设计方法SLP，以动车检修中的轮对检修车间为例，通过工艺流程分析、划分作业单位、确定各作业单位之间的物流及非物流关系，从而确定各作业单位的综合相互关系，绘制作业单位平面布置相关图，通过进一步的修正与调整，进而得出车间的布局方案，以在一定程度上降低成本、缩短运输距离、优化车间布局。其次考虑到动车检修基地作业面积大、检修任务多、各检修工位物料需求的不确定性、零部件和工件的种类数量繁多以及检修工期要求高等问题，提出建立相应的管理信息系统，以实现对动车检修过程的物流进行信息管理。建立检修工位、物料配送中心以及运输车辆之间的物流关系，以及中心控制子系统、客户信息子系统、移动车载子系统间的数据流程。通过对动车检修物流、信息流的信息共享和过程监控，保证动车组安全、高质量的检修。最后针对中心控制子系统、客户信息子系统以及移动车载子系统进行了相应的需求分析、框架构建以及技术方案设计，以Access数据库为后台数据库、***作为开发语言，建立了动车检修物流管理信息系统，实现了系统的部分功能需求。

关键词：动车检修物流规划信息系统

基于超磁致伸缩作动器的车辆垂向振动主动悬架仿真研究

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基于超磁致伸缩作动器的车辆垂向振动主动悬架仿真研究

作者：汪慧兰州交通大学

学位级别：硕士

高速车辆的迅猛发展给人们出行提供了诸多便利,为经济区域化的形成奠定了坚实的交通基础。与此同时,车辆运行过程的结构振动问题也随之加剧,引发了一系列的不良影响。改善转向架性能的主动控制方法是解决上述问题的主要途径之一,因此主... 详细信息

高速车辆的迅猛发展给人们出行提供了诸多便利,为经济区域化的形成奠定了坚实的交通基础。与此同时,车辆运行过程的结构振动问题也随之加剧,引发了一系列的不良影响。改善转向架性能的主动控制方法是解决上述问题的主要途径之一,因此主动悬架控制系统的研究具有重要的研究价值且也必将成为未来悬架系统的主要发展方向。针对主动悬架中传统作动器结构复杂、耗能较大以及减振效果较差等问题,本文采用新型智能型超磁致伸缩作动器用于主动悬架系统,达到对车辆振动进行控制抑制,提高车辆运行平稳性、乘坐舒适性的目的,同时,本课题对延长车辆零部件和轨道路基的使用寿命、降低对周围环境的影响也具有重要的意义。首先,对引起车辆振动的根源进行系统的分析,利用离散傅立叶变换法将频域轨道谱转化成时域形式的轨道不平顺;另一方面,对超磁致伸缩作动器的工作机理、性能要求和结构设计进行研究。在分析车辆垂向振动原理和超磁致伸缩作动器伸缩特性的基础上,分别建立了6-DOF车辆垂向振动模型和超磁致伸缩作动器的动力学模型。其次,在提出将超磁致伸缩作动器作为车辆主动悬架的力发生器方案的基础上,利用基于频响函数的子结构法建立了作动器与悬架系统耦合关系模型,揭示了超磁致伸缩作动器作动规律和车辆垂向振动之间的耦合性和参数匹配关系;通过对超磁致伸缩作动器的动力学模型用于6-DOF车辆主动悬架模型中的力输出控制模型和位移输出控制模型分别进行分析,得出超磁致伸缩作动器能够满足车辆主动悬架中主动力的要求,但不能满足驱动位移要求,因此,本文设计了适用于超磁致伸缩作动器瞬时响应的位移放大机构,保证了一定的放大倍数,满足了超磁致伸缩作动器用于车辆主动悬架中的要求。最后,将位移放大机构与超磁致伸缩作动器模型相结合,对比研究了不同放大倍数对超磁致伸缩作动器控制效果的影响。并将位移放大机构与超磁致伸缩作动器模型连接于车辆主动悬架模型中,在MATLAB/Simulink中搭建基于超磁致伸缩作动器的车辆主动悬架控制模型,通过仿真对比分析主动悬架系统和被动悬架系统中的车辆振动响应控制状况,验证了将超磁致伸缩作动器用于车辆主动悬架中对车辆垂向振动进行抑制的效果。

关键词：超磁致伸缩作动器车辆垂向振动主动控制

基于HAM的高速列车悬挂系统参数多目标优化

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基于HAM的高速列车悬挂系统参数多目标优化

作者：杜向军兰州交通大学

学位级别：硕士

随着高速铁路和高速列车的飞速发展,乘坐舒适性、运行安全性等高速列车动力学性能已成为研究人员关注的焦点。而其动力学性能与悬挂系统参数密切相关,对悬挂系统参数进行多目标优化可以有效改善高速列车动力学性能。诸多学者广泛利用代... 详细信息

随着高速铁路和高速列车的飞速发展,乘坐舒适性、运行安全性等高速列车动力学性能已成为研究人员关注的焦点。而其动力学性能与悬挂系统参数密切相关,对悬挂系统参数进行多目标优化可以有效改善高速列车动力学性能。诸多学者广泛利用代理模型技术替代仿真模型进行动力学性能的优化求解,但不足之处在于,其中大部分学者采用离线更新的单一代理模型形式,对于离线更新或在线更新的混合代理模型形式研究较少。本文分别建立了关于高速列车悬挂系统参数与动力学性能指标之间的离线更新的经典混合代理模型和在线更新的混合自适应代理模型（HAM）,以《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》（GB/T 5599-2019）中动力学指标阈值作为约束条件搭建多目标优化模型,完成悬挂系统参数的多目标优化问题,具体的研究工作包括:（1）搭建高速列车动力学仿真模型。基于Simpack动力学仿真软件建立高速列车单车动力学仿真模型,并对模型进行名义力计算,验证模型合理性。在动力学仿真模型中添加轨道激励和不同线路工况,计算相关动力学性能指标。（2）选择试验设计方法及识别关键参数。以悬挂系统参数初始设计值的±50%为设计空间,选用最优拉丁超立方试验设计方法抽取样本点并计算动力学响应。分析各参数与动力学性能指标之间相关性,根据层次分析法和模糊综合评价法挑选出的与动力学性能相关性最高的5个关键悬挂系统参数分别为:一系弹簧悬挂刚度K、空气弹簧横向/纵向刚度K、空气弹簧垂向刚度K、二系横向减振器等效阻尼系数C及空气弹簧垂向阻尼C。（3）搭建高速列车混合代理模型。以5个关键悬挂系统参数为设计变量,脱轨系数、轮重减载率、非线性临界速度、垂向平稳性、舒适度指标为响应目标,初始设计值的±50%为设计空间,分别搭建离线更新的经典混合代理模型以及在线更新的混合自适应代理模型,为后续利用两种模型进行多目标优化奠定基础。（4）高速列车悬挂系统参数多目标优化。分别对上述两种模型进行多目标优化,经典混合代理模型选择自适应模拟退火算法进行优化计算,HAM通过样本点不断迭代更新实现多目标优化。最后对原始解和两种方法获得的优化解集进行对比分析,对比发现,HAM对动力学性能的综合优化率更高,且搭建模型所需“昂贵点”更少。因此,HAM在高速列车悬挂系统参数的多目标优化中具有更好的适应性。

关键词：混合自适应代理模型动力学性能关键参数识别多目标优化

城轨列车自动驾驶多目标牵引控制算法研究与仿真

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城轨列车自动驾驶多目标牵引控制算法研究与仿真

作者：裴明高兰州交通大学

学位级别：硕士

城轨交通具有安全性高和快速方便的优势,因而得到了迅速发展,但近年来,随着城市交通的快速发展,它逐渐表现出了自身所存在的缺点,尤其是在运输效率和快速性等方面。在这样的背景下,列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统应... 详细信息

城轨交通具有安全性高和快速方便的优势,因而得到了迅速发展,但近年来,随着城市交通的快速发展,它逐渐表现出了自身所存在的缺点,尤其是在运输效率和快速性等方面。在这样的背景下,列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)系统应运而生,它能够代替人工驾驶,解决人工驾驶中存在的不足,比如提高列车运行速度和运行安全性,减少列车晚点等,同时还能够改善列车运行的其他性能指标,使列车在不同工况的线路上运行,提高列车运行准时性、舒适性等性能指标,降低能耗,因此,可以预见实现列车自动驾驶将成为未来城轨交通系统的发展方向。本文的主要研究内容如下:(1)介绍了ATO系统与列车自动防护(Automatic Train Protection,ATP)系统、列车自动监控(Automatic Train Supervision,ATS)系统之间的相互关系、工作原理、功能以及速度控制器的功能以及ATO系统的性能指标等进行了详细介绍,并分析了ATO系统的工况转换条件、控制策略和转换原则等,同时对列车运行模型进行了说明;(2)分别对模糊控制和预测控制的基本理论以及原理进行了介绍,在此基础上,提出了应该将模糊控制和预测控制算法相结合来设计模糊预测控制算法,并将其应用到列车自动驾驶系统中,利用两种算法的优势互补来实现对列车运行速度的控制。最后对模糊预测控制算法的可行性和实现方式进行了介绍;(3)首先以能耗、准时性、精确停车以及舒适度为指标建立城轨列车运行多目标模型,并通过熵权法求解权重系数。以某区间线路数据为基础,利用遗传算法对城轨列车运行多目标模型进行优化,并根据列车牵引计算以及计算机仿真得到列车运行目标曲线。最后,将PID控制算法应用到城轨列车运行中,建立PID速度控制器,并对目标曲线进行跟踪仿真。仿真结果表明,PID控制器跟随目标曲线运行时存在比较大的超调量,对目标曲线的跟踪效果不太理想;(4)根据模糊控制与动态矩阵控制原理设计了模糊预测速度控制器,在MATLAB环境下对所设计的速度控制器进行了建模和仿真,并将仿真结果与基于PID控制算法的速度控制器仿真结果进行了比较。根据对比结果分析,采用模糊预测控制设计的速度控制器,具有更理想的控制效果,能满足列车运行的性能需求,从而验证了模糊预测控制算法在ATO系统中应用的可行性。

关键词：城轨列车列车自动驾驶多目标遗传算法模糊预测控制