基于遗传算法的列车节能控制研究

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1、北京交通大学硕士学位论文基于遗传算法的列车节能控制研究姓名：李玉生申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：侯忠生20060301论文摘要在能源只益紧缺的今天，铁路运输部门作为国民经济中耗能最大的单位之一，其节能问题的研究具有重要意义。铁路运输的能量消耗主要体现在机车牵引列车运行过程中。同一列车在规定的时间内完成规定的运输距离存在着多种不同的操纵方法，而不同的操纵方法直接导致列车运行能耗不同。因此如何找出能耗最小的列车控制方案成为降低铁路运输能耗的关键所在。本文针对列车节能控制问题进行了研究。列车节能控制问题属于典型的非线性控制问题，其研究具有较大的难度。本文主要进行了

2、以下几方面研究：首先进行了列车运行动力学分析，建立了完整的列车节能控制模型。其次在结合列车操纵实际经验的基础上，将列车节能控制模型转化为列车节能优化模型。对前人提出的各种改进遗传算法进行综合改进，并成功地将该改进的遗传算法应用于列车节能优化问题的求解当中，并提出几点进一步加速遗传算法收敛的措施。最后通过Matlab仿真软件对列车节能优化问题的求解过程进行了仿真实现，仿真结果进一步证明了文中所提方法的有效性。关键词：列车节能控制，优化，改进遗传算法，仿真北京交通大学顾七学位论文AbstractEne曙ysupplybecomesmoreandmOrecmcialnowadays，s

3、othestudyonhowtoreducetheconsumption0fmilwaytransponationhasgreatsjgni疗cancebothfortheoretjcalrcsearchandprac“ce．TheenergyconsumedbymilwaytransponationismainlyusedforsupplyingthepowertodriVethetrains．Therearemanydif：Eefentwaystocontrolthetrain，whichhasdifEerentenergyconsumption．Sohowtofindlhe

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5、thetrain’smoVement．Secondly，themodelwastransfb册edintoanoptimizationmodelbyconsultingtheexperienceintrainopemtion，andtheimpr0Vedgeneticalgorithm(IGA)wasappliedsuccessfu】lyjnsolVjJ】glhe叩ljmiza“onmode】，andtbensomemcasuresforenhancingtheconVergencespeedoflOAwaSputfo州ard．Finally，somesimulati伽resul

6、tsweremadetocon靠nntheef!fbctivenessfbrthemethodproposed．Keywords：Ene唱y-efficieⅡtcontrolfortrain，optimization，improvedgeneticalgorithm(IGA)，simulation绪沧1绪论1．1研究背景与意义1．1．1列车节能控制研究背景能源是经济和社会发展的重要物质基础，在现代工业化生产中，能源是主要的动力来源。随着各国经济的不断发展，世界能源消耗不断上涨，特别是石油消耗量飞涨。因此，能源问题在21世纪里备受世界各国所关注。在我国，自改革开放以来经济的增长速度

7、加快，我国已成为了世界第二能源消耗国，2003年，我国消费了2．6亿吨原油，其中包括净进口9000万吨原油和石油制品。近年来我国铁路事业飞速发展，截至到2003年全国铁路营业里程7．3万公里，铁路客运量达到9．73亿人，货运量达到22．12亿吨，旅客周转量达到4789亿人公里，货物周转量达到17247亿吨公里。伴随铁路客货运输的繁荣，铁路运输的能耗也逐年增大，铁路运输部门已经成为我国国民经济中能耗最大的单位之一，1985年至2000年铁路运输支出如表1．1：表1．11980～20