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《城市軌道交通列車運行與供電聯(lián)合仿真研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、西南交通大學(xué)學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究工作所得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確的說明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文的主要創(chuàng)新點如下：(1)用帶有非線性約束的微分方程來描述列車運行過程，用牽引力積分形式描述節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)，并將最大值原理應(yīng)用于模型求解，得到列車節(jié)能控制控制策略，并給出數(shù)值實現(xiàn)算法。在此基礎(chǔ)上，使用模糊邏輯控制對算法進(jìn)行了改進(jìn)，使其適用于離散級位的列車。(
2、2)將列車運行仿真和牽引網(wǎng)潮流計算結(jié)合起來。通過對城市軌道交通系統(tǒng)牽引網(wǎng)絡(luò)的分析，建立了系統(tǒng)物理模型，給出了導(dǎo)納矩陣的生成算法；并應(yīng)用稀疏矩陣技術(shù)求解牽引網(wǎng)絡(luò)電壓分布。牽引供電計算可以與列車運行仿真同步進(jìn)行，計算得到的牽引網(wǎng)電壓分布和列車運行數(shù)據(jù)更加貼近實際。西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁第1章緒論1．1選題的背景和意義隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對出行交通服務(wù)水平的要求越來越高，城市軌道交通作為一種廉價，快捷，安全的短途出行手段，越來越多的受到人們的青睞。世界范圍的能源危機(jī)，環(huán)境污染，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大造成公路交通的擁堵不堪，也讓人們更加重視城市軌道交通
3、。目前，北京，天津，上海，廣州，深圳，香港等城市已經(jīng)有地鐵，并陸續(xù)擴(kuò)建。成都，南京，重慶等城市的地鐵和輕軌已經(jīng)通過國務(wù)院和國家發(fā)改委的審批，投入建設(shè)。其他許多大中城市也計劃打造自己的城市軌道交通系統(tǒng)，滿足社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。目前，我國正處于軌道交通建設(shè)的繁榮時期，中國已經(jīng)成為世界上最大的城市軌道交通市場。城市軌道交通設(shè)計中一個重要的部分就是進(jìn)行列車運行和供電仿真。通過仿真分析，可以預(yù)測區(qū)間運行時間，規(guī)劃列車的追蹤間隔，評估運行能耗和計算供電設(shè)備的容量，合理規(guī)劃軌道線路設(shè)計坡度，從而不僅可以節(jié)約前期建設(shè)的投資，而且降低后期運營的成本，提高城市軌道交通系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)
4、和社會效益。計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為進(jìn)行更加復(fù)雜的城市軌道交通列車運行與供電聯(lián)合仿真提供了條件。因此，開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型軌道交通列車運行和供電聯(lián)合仿真系統(tǒng)勢在必行。1．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外對軌道交通仿真的研究起步較早，開發(fā)出許多成熟的仿真軟件，常見的有RAILSIM，RailPlan，OnTrack和UTRAS等。SYSTRA公司的RAILSIM，可以完成單列車的運行計算(TrainPerformanceCalculator)，也可以完成多列車仿真分析(NetworkSimulation)，同時可以進(jìn)行列車荷載分析(LoadFlowAnalyze
5、r)。仿真的結(jié)果可以輸出為多種形式，方便用戶的分析使用。UTRAS是日本交通控制實驗室20世紀(jì)80年代開始研制的一個具有通用意義的鐵路模擬系統(tǒng)，并在20世紀(jì)90年代開始得到應(yīng)用。該系統(tǒng)從研究新干線的交通控制西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁系統(tǒng)出發(fā)，通過列車牽引計算，可以進(jìn)行不同列車模型對運營影響分析，不同信號制式的影響分析，延誤恢復(fù)分析，多列車運行仿真等，為列車牽引計算、運行控制、運營分析提供系統(tǒng)的指導(dǎo)。列車自動控制(ATO)是仿真軟件的核心技術(shù)。ATO系統(tǒng)最主要的功能是自動調(diào)整車速，并能進(jìn)行站內(nèi)定點停車。良好的ATO算法可以滿足正點，舒適和節(jié)能的要求。日
6、本，澳大利亞，新加坡和英國等國家的學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的研究，并且開發(fā)出應(yīng)用到實際的系統(tǒng)。日本學(xué)者較早研究了模糊與預(yù)測模糊原理的應(yīng)用，通過設(shè)置模糊規(guī)則和多個模糊評價指標(biāo)(安全、舒適、運行時間和能量消耗)構(gòu)建了模糊預(yù)測系統(tǒng)控制規(guī)則。80年代后期，日本學(xué)者成功開發(fā)出列車預(yù)測模糊控制系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到仙臺地鐵中，通過和人工駕駛方式對比，列車的操縱更加平滑，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益17J。澳大利亞學(xué)者PhilHowler在90年代中期給出了離散級位列車的控制方法。他證明列車在有限的級位可以使用的條件下，最小能耗控制可以通過優(yōu)化控制隊列中的關(guān)鍵點來實現(xiàn)。同時，他研究
7、發(fā)現(xiàn)，在小坡度線路上，使用惰行和全力牽引就可以逼近最優(yōu)控制曲線。但是，這些結(jié)論都是在沒有考慮線路限速的情況下得到的【I2。。新加坡學(xué)者C．S．chang，S．S．Sim將遺傳算法應(yīng)用到ATO算法中。該算法通過評價列車的正點，舒適度和能量消耗等指標(biāo)產(chǎn)生惰行隊列。在列車發(fā)車前，生成初始惰行控制表。然后，對惰行表中惰行的起點，終點進(jìn)行基因編號。通過每對染色體的雜交，變異，復(fù)制和淘汰得到多目標(biāo)優(yōu)化的列車惰性表。2000年C．S。Chnag等人又提出了基于DE(DifferentialEvolution)的模糊ATO技術(shù)的調(diào)整算法，用于MRT系統(tǒng)的控制操縱優(yōu)化問題。DE
8、算法簡單易用，具有較好的收斂性，另外，
