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由于能源价格的不断上涨和对环境保护的日益重视,人们对于提高交通系统能源使用效率的呼声越来越高。以节能为目标的列车优化驾驶,在满足节能的同时,还可以减少运营成本,因此引起政府、运营商、工程人员和学者等各个方面广泛的研究兴趣。作为列车运行节能优化的理论研究成果应用于实际系统的主要方式之一,列车辅助驾驶系统DAS(Driver Advisory System)在国际上已经展开了许多研究,并且在实际应用中有了一系列的成果,但我国在这方面的研究成果相对较少,因此我国列车驾驶辅助系统的研究具有很大的意义。
本文设计了一套列车辅助驾驶仿真平台,旨在以软件方式开发一款辅助驾驶系统DEMO,系统具备离线速度曲线优化、在线生成驾驶辅助信息对驾驶员进行行车指导的功能,通过案例研究证明其具有降低列车运行能耗、简化驾驶员操作负担的作用。
首先,论文进行列车辅助驾驶系统的特征分析,首先从驾驶员的行为特征入手,剖析了列车辅助驾驶系统的功能特点,并进一步对其系统结构,技术特征等进行了研究,通过对列车辅助驾驶系统的特征分析明确了本文研究的仿真平台的主要功能。
其次,论文研究了单列车定时运行节能优化问题。本节首先讨论了研究问题的不同场景需要考虑的因素并明确本章研究范围,然后列车的牵引力、制动力、车重等自身因素及阻力、坡高、限速、曲线段等线路因素,从单列车的动力学特性建立了单列车定时节能运行优化模型,并提出了一种区间节能速度曲线反推的方法,将节能运行速度曲线的求解转化为列车在区间运行能耗分配和巡航速度的求解,最后选择遗传算法对模型进行了求解,并用一个算例验证了算法的有效性。
再次,论文进行了仿真平台的系统设计。根据系统的功能需求以及设计原则给出了面向节能的列车驾驶辅助仿真平台的具体功能设计方案。
最后,通过Python程序设计语言对本文提出的仿真平台进行了软件实现,对平台的参数配置功能、离线速度曲线优化功能、驾驶辅助信息生成功能进行了详细设计和开发,通过模拟列车运行情景,验证了仿真平台的有效性。
本文设计了一套列车辅助驾驶仿真平台,旨在以软件方式开发一款辅助驾驶系统DEMO,系统具备离线速度曲线优化、在线生成驾驶辅助信息对驾驶员进行行车指导的功能,通过案例研究证明其具有降低列车运行能耗、简化驾驶员操作负担的作用。
首先,论文进行列车辅助驾驶系统的特征分析,首先从驾驶员的行为特征入手,剖析了列车辅助驾驶系统的功能特点,并进一步对其系统结构,技术特征等进行了研究,通过对列车辅助驾驶系统的特征分析明确了本文研究的仿真平台的主要功能。
其次,论文研究了单列车定时运行节能优化问题。本节首先讨论了研究问题的不同场景需要考虑的因素并明确本章研究范围,然后列车的牵引力、制动力、车重等自身因素及阻力、坡高、限速、曲线段等线路因素,从单列车的动力学特性建立了单列车定时节能运行优化模型,并提出了一种区间节能速度曲线反推的方法,将节能运行速度曲线的求解转化为列车在区间运行能耗分配和巡航速度的求解,最后选择遗传算法对模型进行了求解,并用一个算例验证了算法的有效性。
再次,论文进行了仿真平台的系统设计。根据系统的功能需求以及设计原则给出了面向节能的列车驾驶辅助仿真平台的具体功能设计方案。
最后,通过Python程序设计语言对本文提出的仿真平台进行了软件实现,对平台的参数配置功能、离线速度曲线优化功能、驾驶辅助信息生成功能进行了详细设计和开发,通过模拟列车运行情景,验证了仿真平台的有效性。