列车应急自走行最优控制研究

在牵引网故障等原因引起的高速列车失电情况下,动车组应具备自我救援能力,依靠车载储能设备供电应急运行至就近车站等安全救援点,避免影响整个系统正常运行。列车应急自走行的运行时间自由但受到车载储能容量限制,因此采用节能控制策略降低运行过程能耗,可提高列车到达救援点成功率。文章针对列车应急自走行节能运行问题进行研究。首先建立考虑辅助功率的列车应急自走行模型,基于极大值原理分析得到列车在应急自走行下的最优控制工况,并推导得到部分牵引工况对应的最优恒定保持速度解析公式,该速度对应的恒速策略曲线总能耗最低。在此基础上,提出基于最优恒速速度曲线的惰行节能优化算法,进一步降低运行能耗,实现列车节能应急自走行运行。最后基于实际线路设计了仿真案例,进行不同恒定速度下的恒速运行策略曲线求解,验证了文章推导的最优恒速速度解析公式的正确性;进一步基于最优恒速速度曲线进行惰行曲线优化,对比运行能耗,验证了算法的正确性和有效性。设计的基于最优恒速下的惰行算法可以有效降低列车应急自走行的运行总能耗,从而提高高速列车的自救援成功率。