列车自动驾驶算法研究和仿真培训系统的实现

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1、国内图书分类号：U260国际图书分类号：656西南交通大学研究生学位论文密级：公开互些奎自动驾驶篡法丛究歪旦笾真墙训丕统的塞堡年级星Q!Q级姓名奎湛波申请学位级别亟±专业熬直技盔堂指导老师坦至逸数援二零一三年三月十八日ClassifledIndex：U260U．D．C：656SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisTHESTUDYANDSIMULATIONOFAUTOMATICTRAINOPERATIONALGORITHMGrade：2010Candidate：LiHongboAcademicDegreeAppliedfor：Maste

2、rSpeciality：EducationalTechnologySupervisor：Prof．FengJunhuanMar．18，2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保利，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：日期：砂1)．；．舟指导老师签

3、名：日期：wI’．丐．f9西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．整理了列车自动驾驶系统研发背景，综述了列车自动驾驶各种控制算法，回顾国内外研究现状和应用案例，提出我国铁路干线上可应用列车自动驾驶技术的构想。2．分析列车自动驾驶系统的原理，列出系统结构：比较铁路干线和城市轨道交通的差别，进而分析在列车干线上列车自动驾驶系统的应用差异和特殊需求。3．通过结合逐级变速驾驶策略和遗传算法，提出一种新的列车自动驾驶算法，生成目标速度曲线，代表一种最具合理性的控制方案。4．通过VisualStudio2010，设计并实现了一款仿真培训系统。按照人

4、工驾驶和自动驾驶两种模式分别进行仿真测试，检验自动驾驶及算法的合理性。同时实现系统自动驾驶教学和培训的功能。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。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已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，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。⋯一妣令口期：杪(3，；西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要我国铁路交通需求旺盛，发展日新月异。列车自动驾驶技术应用前景广阔，但目前在我国只应用于少量城市轨道项目中。在铁路干线中列车自动驾驶技术的应用也是

5、一种趋势。列车自动驾驶系统是列车自动运行控制系统的一个重要的子系统，其负责控制列车自动运行以代替司机的驾驶。传统的控制算法能够在安全性得到保障的情况下实现对列车的自动控制和运行。但随着自动驾驶技术的发展，列车的准时性、舒适性和节能性的越来越凸显出其重要性，这对控制算法的合理性也提出了新的要求。本研究综合考虑在铁路干线列车运行的特征和需求，对比和参考在城市轨道交通中列车自动驾驶应用的现实情况，提出一种新的控制算法，并且开发了一款仿真培训系统，对本算法的合理性进行仿真验证。本文的主要研究内容包括：一、分析已有列车自动驾驶技术的研发成果和控制原理；从铁路干线特有需求出发，提出嵌入了自动驾驶功

6、能的CTCS．2级列控系统的构想。二、结合逐级变速驾驶策略和遗传算法，提出一种新的列车自动驾驶算法，生成目标速度曲线，代表一种最具合理性的控制方案，实现了对列车加速、巡航、减速等运行状态的规划控制。三、通过VisualStudio2010，设计并实现了一款仿真培训系统。按照人工驾驶和自动驾驶两种模式分别进行仿真测试，检验自动驾驶及算法的合理性。仿真结果表明该算法满足列车对目标速度曲线的准时性、节能型和舒适性等要求，同时实现系统自动驾驶教学和培训的功能。关键词：列车自动驾驶技术；逐级变速；遗传算法；合理性；仿真培训系统西南交通大学硕士研究生学位论文第

7、

8、页AbstractWiththee

9、xuberantdemandandtherapiddevelopmentofChina。Srailwaytransportation，thereisbroadprospectofapplicatingtheAutomaticTrainOperating(ATO)technologyinrailwaytransportation．Inourcountryitisonlyapplicatedinafewurbanrailproject．But，it