基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真方法與系統(tǒng)研究.pdf

1、列車運(yùn)行過程仿真是運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對實(shí)際列車運(yùn)行過程的微觀模擬，屬于多學(xué)科領(lǐng)域的交叉問題。列車運(yùn)行過程仿真可進(jìn)行如列車區(qū)間最小運(yùn)行時(shí)分計(jì)算、列車制動能力驗(yàn)算、運(yùn)行圖優(yōu)化等諸多功能，因此其在鐵路線路設(shè)計(jì)、改造、運(yùn)營中起到較大作用。經(jīng)過多年的研究與實(shí)驗(yàn)，列車運(yùn)行過程仿真無論是在理論上還是在實(shí)際應(yīng)用中均取得了較大發(fā)展。然而既有的列車運(yùn)行過程仿真研究主要是針對普通鐵路和重載鐵路，較少針對高速鐵路。高速鐵路的線路條件、信號系統(tǒng)、列車屬性、列車控

2、制方法等要素與既有線存在巨大差異，決定了既有列車運(yùn)行仿真方法與技術(shù)難以適用于高速鐵路。本論文在詳細(xì)分析與借鑒既有研究成果的基礎(chǔ)上，充分考慮了高速鐵路要素特點(diǎn)，提出了適應(yīng)我國高速鐵路的列車運(yùn)行過程仿真理論與方法，并進(jìn)一步編制了基于該理論和方法的高速鐵路列車運(yùn)行過程仿真系統(tǒng)。本論文主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾部分:
　　(1)介紹了高速鐵路列車運(yùn)行仿真的含義、分類與作用。分析了插值法計(jì)算列車特性數(shù)據(jù)的誤差及其影響。研究Bezier曲

3、線與列車特性曲線特點(diǎn)，得出可用Bezier函數(shù)擬合列車特性曲線，并提出一種基于Bezier函數(shù)的列車特性曲線數(shù)據(jù)求解方法。
　　(2)介紹了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的基本組成，牽引供電計(jì)算的基本方法。創(chuàng)建了靜與動相結(jié)合的新型供電網(wǎng)絡(luò)模型以節(jié)省模型構(gòu)建時(shí)間，提高運(yùn)算速度。設(shè)計(jì)了大規(guī)模復(fù)數(shù)稀疏矩陣的計(jì)算方法，為實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真方法與系統(tǒng)研究。
　　(3)依據(jù)高速鐵路線路特性，構(gòu)建線路從宏觀到微觀的樹形化

4、3層節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模型。該網(wǎng)絡(luò)模型不再將車站看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，而且充分考慮了車站內(nèi)部線路屬性對列車運(yùn)行過程的影響，同時(shí)該模型既能保障仿真列車位置點(diǎn)的迅速定位，又能最大化地保留列車運(yùn)行仿真計(jì)算所需的線路屬性;鑒于高速動車組動力分散、質(zhì)量較均衡分布的特點(diǎn)，創(chuàng)建描述高速動車組的繩體模型，該模型保障高速動車組過變坡點(diǎn)以及變曲線點(diǎn)等線路屬性變化點(diǎn)時(shí)仿真計(jì)算精度以及速度。
　　(4)分析了單列高速列車仿真原理，給出了實(shí)際高速鐵路列車運(yùn)行過程中的運(yùn)行控制

5、策略，并探究了列車運(yùn)行過程的基本原則。針對高速鐵路列車運(yùn)行速度高，制動距離長，易造成仿真列車運(yùn)行過程出現(xiàn)超速的現(xiàn)狀，依據(jù)高速鐵路列車運(yùn)行過程的特點(diǎn)，參考既有的研究成果，設(shè)計(jì)出了基于彈性預(yù)推演的列車運(yùn)行過程仿真算法。實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行仿真過程中不超出限速值。
　　(5)構(gòu)建基于高速鐵路常用閉塞系統(tǒng)下列車追蹤模型。依據(jù)所構(gòu)建的模型并結(jié)合彈性預(yù)推演算法，構(gòu)建了分散與統(tǒng)一相結(jié)合的列車追蹤運(yùn)行過程仿真算法，以提高列車追蹤運(yùn)行過程仿真的精度。

6、>　　(6)分析了缺乏供電資源約束的列車群運(yùn)行仿真的不足與影響，并研究了基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真的可行性。運(yùn)用近似動態(tài)規(guī)劃方法構(gòu)建了基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真的模型與算法，解決了仿真列車操縱優(yōu)化過程中出現(xiàn)的“維度災(zāi)”問題。
　　(7)依據(jù)列車運(yùn)行仿真基本原理與數(shù)據(jù)處理方法、牽引供電計(jì)算方法、單列高速鐵路列車運(yùn)行仿真計(jì)算方法、高速列車追蹤運(yùn)行仿真方法、基于運(yùn)行圖的高速列車群運(yùn)行過程全息優(yōu)化仿真方法，