路网中的列车节能操纵优化方法研究

交通运输系统工程与信息 ›› 2009, Vol. 9 ›› Issue (4): 90-96 .

路网中的列车节能操纵优化方法研究

付印平;高自友^*;李克平

北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 100044

收稿日期:2008-10-28 修回日期:2009-01-17 出版日期:2009-08-25 发布日期:2009-08-25
通讯作者: 高自友
作者简介:付印平（1973-），男，江西南丰人，博士生.
基金资助:
国家自然科学基金（60634010,60776829）；长江学者和创新团队发展计划（IRT0605）；新世纪优秀人才支持计划（NCET-06-0074）

Optimization Method of Energy Saving Train Operation for Railway Network

FU Yin-ping; GAO Zi-you; LI Ke-ping

State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China

Received:2008-10-28 Revised:2009-01-17 Online:2009-08-25 Published:2009-08-25
Contact: GAO Zi-you

摘要/Abstract

摘要： 在铁路网络中，列车运行通过车站时可能会受到其他运行线列车运行的干扰，本文对列车运行受干扰时的节能操纵优化进行了研究。根据问题的数学描述和列车运行动力学方程，建立了最优化模型，并采用变长度染色体遗传算法，结合工况序列表，对问题进行了求解。通过仿真计算，给出了受干扰时列车运行的速度距离曲线，与无干扰时的速度距离曲线进行了比较，分析了速度、时间之间的相互变化，并结合能耗距离曲线，揭示了列车节能操纵的一些原则，最后将运算结果与其他方法计算出的结果进行了比较。比较结果表明，变长度染色体遗传算法是一个有效的算法，可以很好地应用在列车节能操纵优化的研究中。

关键词: 列车节能操纵, 遗传算法, 工况序列表, 列车运行干扰

Abstract: In railway network, trains running through stations may be disturbed by trains in other lines. This paper investigates energy saving train operation under disturbance condition. According to the mathematical description of the problem and dynamic equation for train movement, the authors propose an optimization model of energy saving train operation. A changeable chromosome length genetic algorithm and table of control modes list are applied to solve the optimization problem. The simulation is carried out and the speed-position curve of disturbed train is compared with that of train which moves normally. The variation of speed with time is analyzed. Some principles for energy saving are revealed in speed-position curve and energy-position curve. At last, the simulation result is compared with that obtained by other methods. The comparison shows that the changeable chromosome length genetic algorithm is an effective method to be applied in energy saving train operation.

Key words: energy saving train operation, genetic algorithm, table of control modes list, train running disturbance

中图分类号:

U268.6

付印平,高自友,李克平. 路网中的列车节能操纵优化方法研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2009, 9(4): 90-96 .

FU Yin-ping, GAO Zi-you, LI Ke-ping. Optimization Method of Energy Saving Train Operation for Railway Network[J]. Journal of Transportation Systems Engineering and Information Technology, 2009, 9(4): 90-96 .

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参考文献

[1] Cheng J X，Howlett P G. Application of critical velocities to the minimisation of fuel consumption in the control of trains[J]. Automatic，1992，28：165-169

[2] Howlett P G. Optimal strategies for the control of a train[J]. Automatica， 1996，32(4)：519-532.

[3] 丁勇.列车运行计算与操纵优化模拟系统的研究[D]. 北京交通大学博士学位论文，2004.[Ding Y. Study on train movement calculation and operation optimization simulation system [D]. Beijing Jiaotong University, 2004]

[4] 丁勇，毛保华，刘海东，等. 定时约束条件下列车节能操纵的仿真算法研究[J]. 系统仿真学报，2004，16(10)：2241-2244.[DING Y, MAO B H, LIU H D et al. An algorithm for energy-efficient train operation simulation with fixed running time[J]. Journal of System Simulation, 2004, 16(10): 2241-2244.]

[5] 金炜东，王自力，李崇维，等. 列车节能操纵优化方法研究[J]. 铁道学报，1997，19(6)：58-62.[JIN W D, WANG Z L, LI C W et al. Study on optimization method of train operation for saving energy[J]. Journal of the China Railway Society, 1997, 19(6): 58-62.]

[6] 金炜东，靳蕃，李崇维，等. 列车优化操纵速度模式曲线生成的智能计算研究[J]. 铁道学报，1998，20(5)：47-52.[JIN W D, JIN F, LI C W, et al. Study on intelligent computation of velocity schema curve of optimization operation for train[J]. Journal of the China Railway Society, 1998, 20(5): 47-52.]

[7] Chang C S ，Sim S S . Optimising train movements through coast control using genetic algoritnms[J]. IEE Proc.-Electr. Power Appl.，1997，144(1)：65-73.

[8] 石红国. 列车运行过程仿真及优化研究[D]. 西南交通大学，2006.[SHI H G. Study on train operation and movement process simulation and it’s optimization[D]. Southwest Jiaotong University, 2006.]

[9] 饶忠. 列车牵引计算（第二版）[M]. 北京：中国铁道出版社，2002[RAO Z. Train traction calculation (the second edition)[M]. Beijing: China Railway Press, 2002]

[10] 冯晓云，何鸿云，朱金陵. 列车优化操纵原则及其优化操纵策略的数学描述[J].机车电传动，2001，(4)：13-16[FENG X Y, HE H Y, ZHU J L. Train optimized handling principles and mathematical description on optimized handling strategies[J]. Electric Drive for Locomotives, 2001, (4): 13-16.]

[11] 刘勇，康立山，陈毓屏. 非数值并行算法（第二册）——遗传算法 [M]. 北京：科学出版社，1997.[LIU Y, KANG L S, CHEN Y P. Nonnumerical parallel algorithm (the second volume) —genetic algorithm[M]. Beijing: Science Press, 1997.]

[1]	刘忠波, 王淇娴, 郑红星. 海空协同的远海岛礁战储物资供给优化模型与算法[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(2): 268-279.
[2]	靳志宏, 焉红, 王小寒, 邢磊, 徐奇. 滚装甩挂运输牵引车调度优化及作业模式类比分析[J]. 交通运输系统工程与信息, 2022, 22(1): 142-151.
[3]	薛运强, 郭军, 钟蒙, 安静. 基于不确定理论的常规公交车辆调度优化[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(6): 115-122.
[4]	珠兰, 马潇, 刘卓凡. 时间依赖型绿色车辆路径问题研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(6): 187-194.
[5]	吕彪, 管心怡, 高自强. 地铁网络服务韧性评估与最优恢复策略[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(5): 198-205.
[6]	楚金华, 李俊鹤, 王春娟, 陈超. 排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(4): 230-238.
[7]	赵旭，张汇妍，黄瑞. 节点中断与需求不确定下的港口供应链整合[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(3): 34-39.
[8]	徐智勇. 铁路电分相布设及纵断面协同优化研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(3): 170-175.
[9]	刘显贵, 王晖年, 洪经纬, 郝雷. 网联环境下信号交叉口车速控制策略及优化[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 82-90.
[10]	汪茜，柏赟，李佳杰，朱巧珍，冯旭杰. 城市轨道交通地下线车站选址与平面线形优化[J]. 交通运输系统工程与信息, 2021, 21(2): 119-125.
[11]	成英，赵建有，汪磊. 基于多车协作优化的冲突消解模型[J]. 交通运输系统工程与信息, 2020, 20(6): 205-211.
[12]	郭野晨风，胡明华，张颖，谢华. 改进的协同航路分配优化模型及算法研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2020, 20(6): 226-232.
[13]	邵斐，真虹. 准班轮模式下干散货船枢纽港转运及联营优化[J]. 交通运输系统工程与信息, 2020, 20(4): 21-27.
[14]	杨飞，姜海航，刘好德，姚振兴，霍娅敏，周子一. 基于GPS轨迹数据的不同交通状态下交通方式识别流程优化方法[J]. 交通运输系统工程与信息, 2020, 20(4): 83-89.
[15]	武旭，杨义静. 技术站间货物列车协同配流方案研究[J]. 交通运输系统工程与信息, 2020, 20(4): 194-201.