地鐵列車(chē)運(yùn)行仿真算法研究

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1、從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見(jiàn)解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果地鐵列車(chē)運(yùn)行仿真算法研究摘要:概述了地鐵列車(chē)運(yùn)行仿真計(jì)算涉及的數(shù)學(xué)模型,提出用問(wèn)題分解法求解地鐵列車(chē)在線(xiàn)路上運(yùn)行仿真過(guò)程,并給出了通過(guò)限速和停站的高效算法。關(guān)鍵詞:地鐵列車(chē);運(yùn)行;仿真計(jì)算;數(shù)學(xué)模型;問(wèn)題分解;算法1概述地鐵列車(chē)運(yùn)行仿真的主要任務(wù)是根據(jù)不同載荷、不同線(xiàn)路、不同供電、不同動(dòng)車(chē)損失、不同運(yùn)行策略等條件,研究地鐵車(chē)輛運(yùn)行的基本算法、關(guān)鍵參數(shù)的取值對(duì)牽引運(yùn)行的影響以及不同運(yùn)行策略時(shí)的計(jì)算模型,計(jì)算列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中速度、距離

2、、電流、能耗和時(shí)間的關(guān)系(v=V(t),s=S(t),i=I(t),w=W(t)),并繪制相應(yīng)的特性曲線(xiàn),為地鐵線(xiàn)路設(shè)計(jì)、列車(chē)設(shè)計(jì)、列車(chē)運(yùn)用提供理論依據(jù)。計(jì)算輸入實(shí)現(xiàn)列車(chē)運(yùn)行仿真計(jì)算,需輸入以下基本數(shù)據(jù):1)列車(chē)負(fù)載數(shù)據(jù):動(dòng)車(chē)/拖車(chē)/空車(chē)質(zhì)量、運(yùn)行載荷、旋轉(zhuǎn)系數(shù);)線(xiàn)路端面數(shù)據(jù):各站距離和停站時(shí)間、坡度、曲線(xiàn)、限速、電網(wǎng)電壓;)牽引和制動(dòng)特性F(v);課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見(jiàn)解

3、，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果)基本阻力和附加阻力公式R(v);)電流、能耗特性(Iv)、W(v),或數(shù)據(jù)表格,該特性或數(shù)據(jù)由電機(jī)制造商提供。在進(jìn)行列車(chē)運(yùn)行仿真計(jì)算時(shí),要進(jìn)行仿真計(jì)算設(shè)置,即選擇列車(chē)和線(xiàn)路、時(shí)間步長(zhǎng)值(～s)、施加的負(fù)載、牽引及電制動(dòng)的失效率。不同的計(jì)算設(shè)置會(huì)產(chǎn)生不同的仿真結(jié)果,通過(guò)分析計(jì)算結(jié)果可以得到關(guān)鍵參數(shù)的取值對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響。計(jì)算模型地鐵列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中速度隨時(shí)間不斷變化,即v=V(t),因此,列車(chē)的牽引力F=F(v)和運(yùn)行阻力R=R(v)也會(huì)不斷變化。為方便分析和計(jì)算,把列車(chē)看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn),并假設(shè)v=V(t)是連續(xù)的,即△t→0;△v→

4、0。計(jì)算阻力列車(chē)運(yùn)行阻力由基本阻力和附加阻力組成,即R(v)=R基(v)+R附(v),R基采用東洋電機(jī)公司的JIS公式:R基=(+)×Mm+(+)×Mt+(+(N-1))v2式中:Mm—?jiǎng)榆?chē)總質(zhì)量;Mt—拖車(chē)總質(zhì)量;N—車(chē)廂數(shù)量;v—列車(chē)速度。附加阻力R附包括曲線(xiàn)阻力和坡道阻力。R附=(00/r+gd)×M式中:r—線(xiàn)路曲線(xiàn)半徑;gd—線(xiàn)路坡度;課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見(jiàn)解，特別

5、是博士生必須有創(chuàng)新性的成果M—列車(chē)總質(zhì)量。3.計(jì)算加速度根據(jù)F=ma,可計(jì)算出列車(chē)的加速度3.計(jì)算速度由于時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置較小,即△t=ti+1-ti變化不大,在△t的時(shí)間間隔內(nèi)的平均加速度可用初始加速度ai代替,則列車(chē)的運(yùn)行速度vi+1為:vi+1=vi+ai×△t式中:vi+1為第(i+1)步的速度;vi為第i步的速度;i=0,1,,…。3.計(jì)算距離對(duì)速度進(jìn)行積分,由于△t=ti+1-ti變化不大,在△t的時(shí)間間隔內(nèi)的速度可用其平均速度,則列車(chē)的運(yùn)行距離si+1=si+×(vi+vi+1)×△t。3.計(jì)算電流根據(jù)輸入的電流特性數(shù)值表(Iv)和速度vi,通過(guò)查表取

6、得I0(v0)和Ik(vk),其中v0≤vi4.區(qū)間計(jì)算過(guò)程向量x(v,a,s,t)表示列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài),向量空間X是x的集合(X={x}),也就是仿真計(jì)算結(jié)果,時(shí)間步長(zhǎng)算法可以抽象成空間X上的一個(gè)映射,算法的每一步都是xi轉(zhuǎn)變成xi+1。計(jì)算過(guò)程就是從確定x0課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。從本學(xué)科出發(fā)，應(yīng)著重選對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有一定實(shí)用價(jià)值和理論意義的課題。課題具有先進(jìn)性，便于研究生提出新見(jiàn)解，特別是博士生必須有創(chuàng)新性的成果開(kāi)始經(jīng)過(guò)不斷映射(x0→x1→x2…→xn)的循環(huán)過(guò)程。為了提

7、高區(qū)間計(jì)算過(guò)程的速度,如圖1所示,把計(jì)算過(guò)程分解成正反兩個(gè)階段,避免在每個(gè)步長(zhǎng)計(jì)算中,進(jìn)行限速或停站制動(dòng)試湊。區(qū)間計(jì)算過(guò)程是:1)計(jì)算反向階段得到數(shù)據(jù)集X反;)計(jì)算正向階段得到數(shù)據(jù)集X正;)根據(jù)X正中的最后一個(gè)量xn,除去X反中速度大于xn的速度的量集Xs;)計(jì)算結(jié)果X=X正+{X反-Xs}。反向計(jì)算從限速區(qū)(停站可以認(rèn)為限速為0)開(kāi)始位置反向計(jì)算,即把制動(dòng)力和阻力取反,算法如下:1)如果vi課題份量和難易程度要恰當(dāng)，博士生能在二年內(nèi)作出結(jié)果，碩士生能在一年內(nèi)作出結(jié)果，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)條件等要有恰當(dāng)?shù)墓烙?jì)。