面向多目标优化的高速列车节能驾驶策略研究

作     者：刘高峰 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李蔚;徐宗奇

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：高速列车 列车驾驶策略 列车节能运行 多目标优化 优化算法 

摘      要：列车节能驾驶策略可以指导列车准点运行的同时降低列车运行能耗,对推动实现“碳达峰、碳中和目标具有积极意义。为探究连续速度控制模式和离散速度控制模式的节能效果差异,同时解决已有方法中过度依赖算法寻优特性而导致建模复杂的问题,进行如下研究:研究了高速列车节能驾驶策略的优化基准。分析了列车节能驾驶策略的反问题——列车最速驾驶策略,提出了对应的生成方法,并生成了CRH型动车组从岳阳东站到汨罗东站的列车最速驾驶策略。结果表明:列车区间最速驾驶策略的运行时间低于区间给定运行时间。研究了面向连续控制和离散控制的高速列车驾驶策略多目标优化。根据列车运行评价指标构建列车驾驶策略多目标优化数学模型,分别提出了不同速度控制模式的列车驾驶策略多目标优化方法及其对应的优化算法决策变量通用设置规则。采用粒子群优化、模拟退火和模式搜索分别求得两种给定运行时间方案下CRH型动车组从岳阳东站到汨罗东站的连续控制型和离散控制型列车节能驾驶策略。结果表明:含有下坡道的变坡度线路上,连续控制型列车节能驾驶策略节能效果更优;延长列车运行时间可以有效降低列车运行能耗;运行时间方案为1140s和1200s的列车节能驾驶策略最高分别可以节省约19.83%和24.41%的能耗;三种算法中,粒子群优化的节能效果更优。对比分析了坡道附加阻力对高速列车驾驶策略的影响。构建了列车位置与单位坡道附加阻力的映射模型,提出了单位坡道附加阻力的实时调用算法,对比分析了不同线路坡度条件的高速列车驾驶策略。结果表明:下坡道对列车节能优化具有促进作用;水平线路上,离散控制型列车节能驾驶策略节能效果更优;线路坡道全程影响列车运行能耗,而仅在加速阶段和制动阶段影响列车运行时间。图54幅,表12个,参考文献128篇