高速列车区间运行过程的多目标优化与仿真设计学士学位论文.doc

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1、本科毕业设计（论文）高速列车区间运行过程的多目标优化与仿真设计Multi-objectiveoptimizationandSimulationofhigh-speedtrainoperationprocess学院：电子信息工程学院专业：自动化学生姓名：学号：指导教师：北京交通大学2021年10月2北京交通大学毕业设计（论文）中文摘要摘要：大规模发展安全可靠性高、运输能力大、舒适度高、全天候运输、可持续性强的高速铁路是一个重要的研究方向。列车运行过程的优化是这一方向的重要研究课题。列车运行过程是多目标优化问题，需要考虑

2、安全、能耗、时间等多个因素。这一列多目标优化问题并不存在完全的最优解。因此，如何根据线路条件寻找到最优的运行策略具有很大的实际意义。基于高速列车单质点模型研究列车运行的动力学理论以及列车运行工况选择机制。根据线路条件划分子区间，建立基于时间消耗、能源消耗的多目标优化模型，根据遗传算法寻找区间最优组合速度，从而得到Pareto最优解以及优化的“速度-位置”曲线。本文还分析了客流量的模糊特性。基于模糊客流量的概念建立了含有模糊参数的高速列车运行优化模型。并运用模糊遗传算法求解含有模糊参数的多目标优化问题，得到Pareto

3、最优解以及优化的“速度-位置”曲线。论文基于Matlab平台以及GUI图形用户界面建立仿真平台，通过输入线路条件、车辆参数以及算法参数得到多目标优化的结果，验证模型以及算法的有效性。关键词：列车运行优化；多目标；遗传算法；模糊50北京交通大学毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACT:Todevelophigh-speedrailwaywiththecharacteristicsofhighreliabilityandsafety，largetransportationcapacityandhighcomfor

4、tdegreeonalargescaleisanimportantresearchdirection.Theoptimizationofthetrainoperationprocessistheimportantresearchtopicinthisdirection.AndTrainoperationprocessisamulti-objectiveoptimizationproblem.Thesafety,energyconsumptionandtimeconsumptionarefactorsthatneedt

5、obeconsidered.Besides,theoptimalsolutionsofsuchoptimizationproblemneverexistinanabsolutesense.Therefore,theresearchonhowtosolvetrainmulti-optimizationproblemhasprofoundpracticalsignificance.Theresearchemphasizedonthreeaspectsasfollows.Firstly,thispaperresearche

6、ddynamictheoryoftrainoperationandselectionmechanismoftrainoperationmode.Trainenergyconsumptionandoperationtimemodelsareestablishedbasedonthedynamicmodel.Searchingtheoptimalcombinationspeedoftheintervalaccordingtogeneticalgorithm.Asaresult,wegetTrainoperationPar

7、etosolutionsand“speed-position”curve.Secondly,wetreatthenumberofpassengersasafuzzyvariable.Andtheoptimizationmodelofhighspeedtrainoperationwithfuzzyparametersisestablishedconsideringthefuzzyvariable.Themulti-objectiveoptimizationproblemwithfuzzyparametersissolv

8、edbyusingthefuzzymulti-objectivealgorithm.Asaresult,wegetTrainoperationParetosolutionsand“speed-position”curve.Lastbutnottheleast,simulationplatformisestablishedbyMatlabandG