基於遺傳演算法的高速列車執行多目標優化

2022-10-14 04:33:05 字數 1027 閱讀 7186

【摘要】隨著我國高速鐵路的迅速發展,人們不僅要求列車安全、正點、執行過程舒適的同時, 能耗和執行時間達到鐵路運營部門和旅客都可以接受的程度。同時也對列車的低能耗和舒適性提出了更高的要求。針對這一情況,本文將遺傳演算法運用於列控系統中對高速列車的執行過程進行優化。

通過研究列車的運動方程和約束條件,對列車的準點性、能耗和舒適性進行數學描述;而後結合多目標優化理論建立高速列車執行的多目標優化模型;根據建立的模型,運用遺傳演算法對高速列車執行過程實施優化,經過種群初始化後,建立適應度函式,並選擇、交叉和變異操作,最後**結果表明,較之於優化前,遺傳演算法在高速列車執行的節能性、舒適性和準點性方面有一定的優化效果。

【關鍵詞】遺傳演算法;多目標優化;高速列車

目前,隨著我國高速鐵路的迅速發展,列車執行速度和執行密度都在不斷加大。而由於高速列車的執行過程是非常複雜的,是集安全、舒適、節能、正點、精確停車等多個目標於一體的複雜控制系統[1],如何從多種列車執行控制方式中找出能滿足高速列車執行的安全、舒適、節能等多目標的最優策略,成為當今高速鐵路需要研究的重點課題之一。

制轉換為以能耗為目標的最優化問題, 以列車動能作為了找出列車的最優執行控制方式,近些年國內的學者們運用了多種方法對這一課題進行了不同的嘗試[2-4]。文獻[3]將混合微粒群演算法運用到列車執行優化中。文獻[6]對列車的節能操縱進行了建模和**。

而在多目標優化領域,也有很多專家學者進行了研究[7-9]。

由於目前將智慧型優化演算法運用於高速列車控制的研究較少,並且大多只是對某乙個目標進行優化,這種情況下並不能得到較好的優化效果。所以本文從列車執行過程中的多項效能指標入手,建立多目標優化模型,並將轉殖選擇演算法對列車執行多目標模型進行優化,最後進行**。

1 高速列車執行的多目標模型

高速列車的執行過程非常複雜,受到限速、坡道、機車狀況等諸多因素的制約和影響。同時由於給定的列車執行時分總是多於目標區間上的最少執行時間,所以存在著無窮多滿足執行時分要求的列車執行控制策略。不同控制策略在能耗、安全性、舒適性等方面的表現各不相同。

高速列車執行的優化目標就是要盡可能地找出給定執行區間、執行時間和列車編組條件下滿足安全、舒適、低能耗等約束的最優控制策略。

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