一种可在线调整的列车正点运行节能操纵控制算法.pdfVIP

第34卷 ，第4期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．34 No．4 2013年 7月 CHINA RAILWAY SCIENCE July，2013 文章编号：1001—4632(2013)04—0089—06 一 种可在线调整的列车正点运行节能操纵控制算法 唐海川，朱金陵，王青元，冯晓云 (西南交通大学 电气工程学院，NilI成都 610031) 摘 要：在给定列车站间运行时分的前提下，以能耗和时间成本最小为优化 目标，以列车牵引力、制动力 和速度为约束函数 ，建立基于列车受力特征函数的运动方程。运用动态规划法和二分法，通过回溯计算，建立 回溯记录表和调整 目标函数价值关系系数，设计列车离线最优节能操纵和正点运行在线调整的控制算法。算例 分析以及与基于极大值原理的正点节能方案对比结果表明，给出的算法不仅可以获得与传统算法相似的离线最优 节能操纵方案，而且可以对外界干扰做出动态响应，在线调整运行轨迹，在保证正点的前提下控制列车节能运行。 关键词：节能操纵；控制算法；在线控制；正点运行；动态规划 中图分类号：U26O．131 文献标识码：A 随着经济的高速发展，交通运输能耗持续高速 车，在终点站制动停车)的最优节能操纵序列 (优 增长，因此研究列车节能操纵控制算法具有重要意 化的运行曲线)，并且当列车受到外界干扰偏离预 义。针对列车正点前提下的节能操纵问题，国内外 定优化的运行曲线时能够在线计算获得当前最优操 学者进行了广泛研究。文献 [1—2]基于列车运行 纵序列，保证列车实现正点、节能运行的目标。 的数学模型，提出了优化操纵的理论依据；文献 [3—5]通过离线优化生成正点节能操纵序列，控 2 建立模型 制列车在线运行时按照设定曲线运行，从而达到优 化 目标；文献 [6]通过在离线生成的不同ATO 2．1 定义与假设 模式曲线之间切换，实现列车牵引／惰行的在线调 将里程长为 5的列车运行区间按照线路坡度、 整。在实际运用中，列车运行往往受到线路信号改 曲线半径和限速划分为N个子区间，则每个子区 变或临时限速等因素的干扰，有时甚至会严重偏离 间的长度为 △ (志一1，2，…，N)。 离线生成的运行曲线，需要重新生成新的优化操纵 为便于对基于动态规划法的列车正点运行节能 序列。现有的节能操纵控制算法由于计算量大，难 操纵控制算法 (简称动态规划算法)进行讨论，作 以实现在线修正控制指令，影响列车正点、节能 目 如下定义。 标的实现。 (1)决策阶段：各子区间的起点。 本文在给定列车站间运行时分的前提下，基于 (2)第 志阶段状态：列车在第 个决策阶段时 动态规划法研究列车正点运行的节能操纵控制算 的速度为 ，即列车通过第 个子区间起始点时 法，在建立离线最优操纵方案的基础上对晚点列车 的速度。设 为单位速度， 为 Av的整数倍， 进行在线调整。 即 一i^Av，i^∈N。 (3)第k阶段决策变量：列车在第 忌个决策阶 1 问题描述 段时的牵引力 ／制动力。 (4)速度连接 ：列车从当前阶段状态 --Ok迁移 在给定列车运行时分的前提下，根据线路条件 到下一阶段状态 +的运动过程 。 (坡道、曲线、限速等)和操纵要求 (安全、正点、