基于钩缓约束的重载列车驾驶过程优化

摘要：

重载列车是一种由上百甚至几百节车厢组成的动力集中式大载重系统,其牵引力/制动力需通过车钩相继传递给车厢,存在明显的非线性和大滞后性.现有的人工驾驶模式,司机难以考虑车厢之间的钩缓约束,易引起车钩断裂和脱轨;且运行性能与司机的操纵经验密切相关,存在耗电大,无法按照列车运行图正点运行等问题.本文针对此关键问题,以实现重载列车安全、正点、节能运行为目标,开展其驾驶过程运行优化研究.分析列车钩缓系统受力原理,基于其特性曲线,采用翟方法构造重载列车钩缓模型及整车纵向动力学模型;据此,考虑钩缓约束运用多目标自适应遗传算法,结合实际运行线路(限速、坡道、曲线率等)约束条件设定列车理想的运行速度目标曲线;最后,采用改进广义预测控制器设计重载列车驾驶过程优化控制方法,跟踪理想速度目标曲线安全、正点、低能耗运行.基于大秦线上HXD1型重载列车实际数据的仿真结果表明本文所设计的理想目标速度曲线优化方法可以较好地改善列车运行中的安全,正点和节能等关键性指标,运行优化控制能保证列车精确跟踪理想速度目标曲线,实现其驾驶过程优化运行.

关键词：重载列车、钩缓约束、多目标优化、自适应遗传算法、改进预测控制

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资助基金：国家自然科学基金 61673172,51565012,61733005,61803155,61663013

在线出版日期：2020-03-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2355-2365