城市轨道交通列车运行过程的多目标优化研究

为了使城市轨道交通列车运行曲线能更好地为司机提供驾驶指导,进一步保证列车高效运行,在前人研究的基础上,建立包含巡航模式的列车运行过程优化模型。在建模过程中综合考虑列车运行过程的时间、能耗、乘坐舒适度、精确停车等多个性能指标,并使用差分进化算法对建立的模型进行求解。由于传统的差分进化算法存在许多不足,采用一种具有自适应参数调整策略的改进差分进化算法。通过调整算法的变异因子和交叉因子,增加了种群的多样性、扩大了全局搜索区域,避免了局部最优解,同时在后期也加快了收敛速度。通过对所选线路的仿真优化,使各优化性能指标达到了整体相对最优,验证了模型与算法的有效性。     

铰接式高速列车运行平稳性优化研究

以高速列车为研究对象,采用面向对象的建模技术,建立了三车铰接垂向及横向非线性动力学模型,进行了时域和频域仿真计算。对铰接式高速列车的一系和二系悬挂参数对列车的垂向和横向运行平稳性的影响进行了研究。     

高速列车受电弓舱气动外形多目标优化设计

为提高高速列车运行过程中的气动性能,降低运行成本,针对受电弓舱气动结构外形,利用计算流体力学原理对矩形、椭圆形、胶囊形和六边形4种内置式受电弓舱结构进行数值模拟计算,计算得到矩形内置式受电弓舱结构能够最大程度改善受电弓气动阻力与气动升力性能。在此基础上,以矩形内置式受电弓舱主要结构参数为优化设计变量,受电弓气动阻力和气动升力为优化目标,选取最优拉丁超立方设计的试验设计方法建立响应面近似模型,采用第二代非劣排序的遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ, NSGA-Ⅱ),对矩形内置式受电弓舱气动结构外形进行多目标优化设计。结果表明：完成320次优化迭代计算后得到一系列Pareto优化结果,优化后的模型可使受电弓气动阻力最多降低5.9%,受电弓气动升力最多降低2.5%,与原始模型相比,受电弓舱倾角增大,其余设计变量变化不大;高速列车运行时,受电弓舱倾角越大越有利于改善受电弓部位气动阻力和升力性能。     

基于多目标优化的高速列车受电弓空腔射流降噪研究

为降低高速列车受电弓部位的气动噪声,对受电弓底部空腔采用射流降噪的主动控制方法。建立高速列车纯空腔射流参数化模型,选用合适的数值模拟方法对参数模型进行流场和声场的对比分析计算,在保证空腔后壁面阻力系数尽量小的情况下,得到使空腔远场降噪效果最佳的射流方式。根据射流设计变量与相关力系数、远场噪声等优化目标之间的非线性关系,选用支持向量回归-多目标遗传优化设计算法,对已有的数值计算样本进行多目标寻优设计,获得一系列Pareto最优射流方式。结果表明：空腔射流流量与流场、声场变化无明显线性关系,射流位置在空腔壁面偏上位置时降噪效果更好;受电弓空腔固有频率与声场峰值频率范围不同,避免了声腔共振的问题。研究空腔射流对受电弓的影响,发现受电弓弓头升力系数不受射流影响,并且降噪效果优于纯空腔射流,整体最多可降噪6.2 dB。     

高速列车运行控制系统的研究

列车运行控制系统是保证列车安全，高效运行的重要设备，以成功应用于广深线时速达２００ｋｍ．ｈ＾－１的Ｘ２０００及国产动力集中动车组上的速度分级控制系统为例，介绍系统原理、系统构成及该系统所采用的适用于广深化线的各种控车模式。     

基于多目标算法的高速动车组车钩连接板加工参数优化

文章针对高速动车组车钩连接板的加工,以最小化加工时间和最大化刀具寿命为目标建立多目标优化数学模型,然后借助MATLAB遗传算法工具箱对车钩连接板加工参数进行求解。获得Pareto解集后,选取符合车间生产实际的加工参数编程验证,并与传统POCKET4加工时间与质量进行对比,以验证该方法的优越性。     

基于改进差分算法的高速列车运行调整研究

为了压缩高速铁路列车运行的总晚点时间、编制高质量的列车运行调整计划,建立高速铁路列车运行调整模型,运用矩阵描述高速列车运行调整中的相关概念,以列车到发线数量、列车追踪时间间隔、列车停站时分等作为高速列车运行调整的约束,以列车在各站的到达的总晚点时间最少为优化目标,构建高速铁路列车运行调整模型。在分析基本差分算法差分策略的基础上,提出基于三角差分策略的高速铁路运行调整差分算法,给出详细的计算步骤。以京广高速铁路实际列车运行数据进行计算,验证了模型的有效性和算法的高效性、精确性。本文提出的基于新的改进的差分策略的高速铁路列车运行调整方法是合理可行的。     

基于健壮稳定性的高速列车悬挂参数优化匹配方法

横向运行稳定性是高速列车转向架悬挂参数优化设计的重要目标,高速列车不仅需要足够的横向稳定性裕度,也需要较强的抵抗转向架悬挂参数和轮轨接触等参数摄动对横向稳定性影响的能力,即列车具有较强的悬挂参数和线路适应能力.本文提出健壮稳定性的概念,定义悬挂参数健壮性和等效锥度健壮性指标,并以此作为转向架关键悬挂参数的优化目标.采用...     

基于不同速度控制模式的列车驾驶策略优化研究

列车驾驶策略优化通过优化列车速度曲线降低列车牵引能耗,在列车准点运行的前提下降低铁路系统运营成本。为了探究连续控制型和离散控制型列车节能速度曲线的节能效果差异,对比优化2种速度控制模式的列车节能速度曲线,并给出了相应的结论。分析列车牵引计算模型和节能运行工况模型,建立列车区间运行多目标优化数学模型。分析列车运行时间与列车运行能耗的关系,将区间运行时间最短的列车区间最速曲线作为参考基准,同时给出列车区间最速曲线生成方法。分别提出2种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,再采用粒子群优化、模拟退火和模式搜索法优化列车速度曲线。基于实例进行验证,生成2种区间运行时间方案下CRH3C型动车组列车从岳阳东站到汨罗东站的列车区间最速曲线、连续控制型列车节能速度曲线和离散控制型列车节能速度曲线。此外,对比水平线路上的3种列车速度曲线。结果表明：延长列车区间运行时间可以有效降低列车区间运行能耗;含有下坡道的变坡度线路上,连续控制型列车节能速度曲线节能效果更优;水平线路上,离散控制型列车节能速度曲线节能效果更优;2种速度控制模式下,粒子群优化的节能效果优于模拟退...     

基于改进MH算法的高铁ATO运行操纵多目标优化研究

在高速列车运行过程中,运行环境变化将对ATO提出更高的计算要求,ATO既要满足实时计算又要满足运行操纵多目标优化.针对该问题提出一种改进MH算法计算列车运行操纵序列.在原有MH算法基础上,对算法计算频率与寻优目标函数进行改进,提出随机惯性权重粒子群算法与司机驾驶逻辑相结合的方式计算运行操纵序列,通过选取合理的计算间隔时...     

基于人工蜂群算法的高速列车运行节能优化研究

合理的列车操纵方式能在很大程度上降低列车运行过程中的能耗,为了有效降低高速列车运行能耗,从研究高速列车的操纵方式入手,首先建立列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型,其次通过对比人工蜂群算法(ABC算法)和粒子群算法(PSO算法)的优化性能证明ABC算法优于PSO算法,提出了在满足运行速度、运行时间以及运行区间等约束条件下,采用ABC算法与操纵工况序列相结合的方法来优化计算确定高速列车操纵工况关键转换点最优位置和速度。最后通过对选取线路的MATLAB仿真模拟,验算了ABC算法在降低列车运行能耗方面的有效性。研究表明,经过ABC算法优化后的结果均能满足优化操纵方式的基本操纵策略且达到了良好的优化效果,能较好地解决列车节能操纵优化问题。     

基于Pareto多目标遗传算法的高峰时段多地铁列车节能优化

城市轨道交通列车在运行过程中会频繁地启动和制动,如何提高列车运行中电能的利用率、降低牵引能耗在城市轨道交通领域有着重要的意义。在高峰时间段运行时,由于客流量较大,单位时间发车数量较多,所以同一供电区间的相邻列车间重叠运行的时间较长,再生制动可利用能量很大。针对高峰时段多列车运行的特点,采用Pareto多目标遗传算法对高峰时段列车运行进行节能优化。通过合理优化列车在各站的停站时间来优化列车时刻表,最大效率地利用列车运行中再生制动能量。     

基于移动闭塞时空占用带模型的高速列车追踪运行优化

针对移动闭塞系统下高速列车站间追踪优化问题,根据固定闭塞系统的闭塞时间阶梯模型,建立移动闭塞的时空占用带优化模型.首先将列车站间运行过程进行分解,获取影响列车区间运行过程8个阶段的4个关键速度(出站咽喉速度、站间巡航速度、惰行末速度、进站咽喉速度).然后根据列车车站发车追踪间隔、列车区间追踪间隔和列车车站到达追踪间隔三...     

基于新型元胞自动机的高速列车运行仿真模型

基于元胞自动机模型的基本原理,提出一种移动闭塞模式下高速列车运行仿真的新型元胞自动机模型,详细介绍该模型的基本组成单元及演变规则。通过简单的示例,证明了该模型能够真实地描述高速列车运行特点,实现了仿真过程中列车运行信息的实时可视性。     

基于小生境遗传算法的高速动车组稳定性优化与灵敏度分析

随着高速铁路发展,动车组稳定性问题愈发严重.采用自适应小生境遗传算法,优化某动车组综合稳定性,分析多参数综合影响下的参数灵敏度.首先建立动车组动力学模型,选取不同锥度轮轨关系,分析车辆稳定性.根据小生境遗传算法,设置综合稳定性目标函数,设计计算流程,对影响稳定性较大的悬挂参数进行优化,最终获得三组均优于原参数的最优参数...     

高速齿轮传动的多目标优化设计研究

机械可靠性优化设计是以机械产品的可靠度作为目标函数或约束条件,运用优化设计方法获得最佳设计方案的现代设计方法,文章以高铁齿轮传动系统为研究对象,以减速器体积小、系统可靠性水平接近6σ水平2个目标作为目标函数,将强度设计可靠性纳入约束条件,建立高铁齿轮传动系统多目标可靠性优化设计数学模型,利用Matlab优化工具箱进行可靠性优化设计。     

基于回声状态网络速度预测的高速动车组优化控制

精确的速度预测控制是实现高速动车组安全、准点、节能优化控制的基础。然而,高速动车组运行过程干扰因素多、动力学非线性复杂,难以通过数学分析的方式建立其精确的速度预测模型。文章充分利用回声状态网络在非线性时间序列预测方面的优势,进行高速动车组运行速度的在线预测,同时采用多目标粒子群优化算法对预测控制输入进行多目标优化,实现高速动车组运行速度的精确控制,并基于某型号高速动车组的现场运行数据,仿真验证了本文方法的有效性。     

基于KH算法的高速列车ATO控制策略优化研究

针对传统高速列车自动驾驶(ATO)控制策略优化时简化线路参数、列车牵引计算采用单质点模型等问题,将列车通过牵引供电分相区断电惰行纳入运行工况,建立动车组多质点模型。在满足列车运行图固定运行时间条件下,以能耗、准点性、停车准确性及舒适性为指标建立高速列车ATO控制策略优化模型。利用磷虾群(KH)算法对高速列车ATO控制策略进行优化。以兰新高速铁路某区间线路数据为例,仿真测试表明KH算法可以在较少的迭代次数下获得较粒子群算法更优的ATO控制策略,且列车过分相区断电惰行会对优化结果产生影响,验证了所提算法在优化高速列车ATO控制策略中的优越性及将列车过分相区断电惰行纳入运行工况的合理性。     

基于微分进化算法的列车吸能方管结构耐撞性多目标优化设计

采用正交试验设计方法及碰撞计算程序,得出了均匀分散并整齐可比的试验数据点.提出了利用无约束微分进化算法来构建不同的回归模型,并结合方差分析技术选出最优模型的方法,解决了传统单目标优化设计只能对其中一个目标进行优化和传统响应面法利用最小二乘得出回归模型过程中因矩阵奇异而导致拟合精度达不到要求的问题.采用动态调整控制参数策...     

强侧风对高速列车运行安全性影响研究

在列车空气动力学和系统动力学相结合的基础上完成了相关研究工作。论文首先在研究列车受侧向风力的气动力特性基础上,利用流体力学计算软件FLUENT进行数值计算,得到不同侧风风速和列车车速下作用于车体的侧风载荷值;接着,利用所建立的高速列车动力学模型,将得到的风载荷值作为外加载荷作用于列车,研究了侧向风速对直线运行列车运行安全性的影响特性;最后,参照高速列车运行安全性相关限定标准,提出不同侧风风速下高速列车的最高安全运行速度,为特殊风环境下我国时速200 km/h及以上动车组安全运行提供理论依据。