基于行程预规划的机车节能操纵优化控制算法.pdfVIP

2016年第2期(总第412期) 岔业料投与尖展 企业科技创新 基于行程预规划的机车节能操纵优化控制算法 刘莹1，夏雅楠2 (1．中车大连机车研究所有限公司，辽宁大连116021；2．清华大学软件学院，北京100084) 【擅要】文章介绍一种基于行程预规划的机车节能操纵优化控制算法，针对当次运行线路 和机车运行参数，预规划机车运行速度曲线并基于实时状态调整操纵。行程预规划过程分 为基准目标曲线获取和实时优化曲线获取2个步骤：①基于当次运行线路和机车运行参 数，使用NSGA—II算法设计了双层多目标优化方法预规划基准目标曲线；②在自动驾驶 时基于该基准目标曲线，使用自适应A’算法计算实时优化运行曲线。该方法在硬件在环 半实物仿真测试平台上进行了测试验证，测试结果相比司机运行数据，平均节能效果约 11．47％。 【关奠词】机车节能；优化操纵控制；行程预规划；NsGA—JI算法；A+算法 【中圈分类号】u279．2；U284．48【文献标识码】A【文章编号”674一0688(2016)02一0027—06 E 挡位近年来，中国的铁路运输事业进入了全面建设 初步应用和推．广。德国克诺尔集团研制了LEADR驾驶 与高速发展的时期。铁路运输作为运输服务的主要途径 员辅助系统”，在欧洲部分铁路得到了试验应用。日本在 之一，有着运输任务重、运量大、能源消耗总量巨大的 列车优化操纵方面取得了长足的进步，其新干线系列列 特点。国家“十二五”规划对我国的节能降耗提出了新 车采用速度模式曲线自动控制方式(ATC)，多年来以运 的目标，将节能环保技术作为重要研究发展领域。铁路 行安全、正点、精确定位停车、操纵平稳、乘车舒适和 部门也相应出台了《铁路“十二五”节能规划》，大力开 节能而著称。国内众多科研单位也开展了机车节能操纵 展铁路节能技术的研究和推广工作。节能减排问题，在 研究应用方面的尝试。北京交通大学于1989年研制了一 铁路发展建设过程中越来越受到关注。影响机车节能因 套以单片机为主从结构的机车优化操纵的微机指导系统， 素众多，但在交路、列车编组、运行图等因素确定之后， 以优化原理与模糊控制理论为基础，离线优化计算和在 机车操纵就是机车节能的重要途径。 线模糊控制相结合，并在北京型内燃机车上进行实剃刁。 20世纪80年代以来，澳大利亚、德国、匈牙利、 西南交通大学研制了新型车载微机系统“列车优化操纵 丹麦、英国、日本、前苏联、美国等许多国家在列车节 指导装置”，采用了离线寻优建立优化操纵运行数据库再 能操纵方面进行研究和试验，总结节能的列车操纵方式， 结合在线实时调整的方法酬。此外，北京交通大学、北 并应用微机技术研制开发列车优化操纵的微机指导系统、 京交控科技有限公司、成都畅通机车车辆技术开发有限 微机控制系统、操纵模拟系统等。美国通用电气公司成 公司、中国电子科技集团公司第三十二研究所等单位也 OptImizer，并取得了分别就机车优化操纵进行了相关研究，取得了一定的专 功研制了列车运行优化系统Tr．p 【基金项目】科技部国家科技支撑计划课题资助，课题编号：2013BAG24803。 【作者简介】刘莹，女，中车大连机车研究所有限公司工程师，研究方向：智能轨道交通。 27 企业科技创新 噍