城市轨道交通列车运行与供电联合仿真研究

《城市轨道交通列车运行与供电联合仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：(1)用带有非线性约束的微分方程来描述列车运行过程，用牵引力积分形式描述节能优化目标，并将最大值原理应用于模型求解，得到列车节能控制控制策略，并给出数值实现算法。在此基础上，使用模糊逻辑控制对算法进行了改进，使其适用于离散级位的列车。(

2、2)将列车运行仿真和牵引网潮流计算结合起来。通过对城市轨道交通系统牵引网络的分析，建立了系统物理模型，给出了导纳矩阵的生成算法；并应用稀疏矩阵技术求解牵引网络电压分布。牵引供电计算可以与列车运行仿真同步进行，计算得到的牵引网电压分布和列车运行数据更加贴近实际。西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1选题的背景和意义随着我国国民经济的发展，人们对出行交通服务水平的要求越来越高，城市轨道交通作为一种廉价，快捷，安全的短途出行手段，越来越多的受到人们的青睐。世界范围的能源危机，环境污染，城市规模不断扩大造成公路交通的拥堵不堪，也让人们更加重视城市轨道交通

3、。目前，北京，天津，上海，广州，深圳，香港等城市已经有地铁，并陆续扩建。成都，南京，重庆等城市的地铁和轻轨已经通过国务院和国家发改委的审批，投入建设。其他许多大中城市也计划打造自己的城市轨道交通系统，满足社会和经济发展的需要。目前，我国正处于轨道交通建设的繁荣时期，中国已经成为世界上最大的城市轨道交通市场。城市轨道交通设计中一个重要的部分就是进行列车运行和供电仿真。通过仿真分析，可以预测区间运行时间，规划列车的追踪间隔，评估运行能耗和计算供电设备的容量，合理规划轨道线路设计坡度，从而不仅可以节约前期建设的投资，而且降低后期运营的成本，提高城市轨道交通系统的经济

4、和社会效益。计算机技术的飞速发展，为进行更加复杂的城市轨道交通列车运行与供电联合仿真提供了条件。因此，开发出具有我国自主知识产权的新型轨道交通列车运行和供电联合仿真系统势在必行。1．2国内外研究现状国外对轨道交通仿真的研究起步较早，开发出许多成熟的仿真软件，常见的有RAILSIM，RailPlan，OnTrack和UTRAS等。SYSTRA公司的RAILSIM，可以完成单列车的运行计算(TrainPerformanceCalculator)，也可以完成多列车仿真分析(NetworkSimulation)，同时可以进行列车荷载分析(LoadFlowAnalyze

5、r)。仿真的结果可以输出为多种形式，方便用户的分析使用。UTRAS是日本交通控制实验室20世纪80年代开始研制的一个具有通用意义的铁路模拟系统，并在20世纪90年代开始得到应用。该系统从研究新干线的交通控制西南交通大学硕士研究生学位论文第2页系统出发，通过列车牵引计算，可以进行不同列车模型对运营影响分析，不同信号制式的影响分析，延误恢复分析，多列车运行仿真等，为列车牵引计算、运行控制、运营分析提供系统的指导。列车自动控制(ATO)是仿真软件的核心技术。ATO系统最主要的功能是自动调整车速，并能进行站内定点停车。良好的ATO算法可以满足正点，舒适和节能的要求。日

6、本，澳大利亚，新加坡和英国等国家的学者在这方面进行了大量的研究，并且开发出应用到实际的系统。日本学者较早研究了模糊与预测模糊原理的应用，通过设置模糊规则和多个模糊评价指标(安全、舒适、运行时间和能量消耗)构建了模糊预测系统控制规则。80年代后期，日本学者成功开发出列车预测模糊控制系统，并将其应用到仙台地铁中，通过和人工驾驶方式对比，列车的操纵更加平滑，取得了很好的经济和社会效益17J。澳大利亚学者PhilHowler在90年代中期给出了离散级位列车的控制方法。他证明列车在有限的级位可以使用的条件下，最小能耗控制可以通过优化控制队列中的关键点来实现。同时，他研究

7、发现，在小坡度线路上，使用惰行和全力牵引就可以逼近最优控制曲线。但是，这些结论都是在没有考虑线路限速的情况下得到的【I2。。新加坡学者C．S．chang，S．S．Sim将遗传算法应用到ATO算法中。该算法通过评价列车的正点，舒适度和能量消耗等指标产生惰行队列。在列车发车前，生成初始惰行控制表。然后，对惰行表中惰行的起点，终点进行基因编号。通过每对染色体的杂交，变异，复制和淘汰得到多目标优化的列车惰性表。2000年C．S。Chnag等人又提出了基于DE(DifferentialEvolution)的模糊ATO技术的调整算法，用于MRT系统的控制操纵优化问题。DE

8、算法简单易用，具有较好的收敛性，另外，