基于混合整数规划的高速列车多区间节能优化研究

当今巨大的能源消耗成为高速铁路发展不可忽视的问题,节能优化显得格外重要。从列车优化操纵与区间运行时分分配两方面出发,在总运行时分约束下,探讨全程最节能的运行时分分配方案及所对应的列车操纵策略。在列车运动方程基础上,引入经停站约束,建立列车运行能耗和区间运行时分分配同步优化的非线性连续节能优化模型。通过离散化与线性变换,将节能优化模型重构为混合整数规划模型,并利用Cplex求解。以高速铁路线路为背景设计算例,验证模型的有效性。仿真结果证明在列车优化操纵策略的基础上,优化区间运行时分分配方案可以进一步降低列车总运行能耗。在不改变总运行时间的情况下,运行总能耗可降低1.03%。

城际列车多区间节能运行优化方法研究

为了提高城际列车运行的节能性与准点性,研究了一种城际列车多区间节能优化方法。将中间停车站点作为关键点约束,同时以总运行时间约束为边界条件,将列车多区间节能运行优化问题转换为广义上的单区间节能运行优化问题。设计了一种基于极大值原理分析结论的动态规划算法,在保证列车总运行时间不变情况下,实现了全线的最优节能运行操纵策略与时刻表的同步优化。与传统动态规划算法相比,上述算法无需对位置和速度进行双重离散化,只对速度进行离散,有效避免了速度轨迹波动。算法对电分相区内无牵引工况的操纵约束具有很好的兼容性。最后以CRH6A型动车组运行于莞惠线为例进行仿真验证,结果表明,与实车运行数据相比,提出的优化方法节能率可达19.92%。

基于遗传算法的追踪列车节能优化

为了研究追踪列车的节能优化操纵策略,提出了四显示固定闭塞系统下的列车静态速度约束条件和追踪列车动态速度约束条件.在此基础上,建立了以列车操纵手柄级位和工况转换点为控制变量的追踪列车节能优化模型.采用染色体长度可变多目标遗传算法,结合外部惩罚函数对该模型进行了求解,并利用遗传算法中的染色体变长算子对列车操纵手柄变换策略进行了优化.在四显示固定闭塞平台上的仿真结果表明,该方法可在安全、准点的前提下,使追踪列车的能耗下降4.3%,运行时间误差减小1.7%.