面向节能的重载列车辅助驾驶模型预测控制研究

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作   者：

李紫宜;  周艳丽;  杨辉;  李光伟;  张智; 

作者机构：

华东交通大学电气与自动化工程学院;  中国铁路广州局集团有限公司 株洲机务段;  大秦铁路股份有限公司 科学技术研究所; 

关键词：

模型预测控制;  重载列车;  自适应控制;  节能优化;  辅助驾驶; 

期刊名称：

铁道科学与工程学报

i s s n：

1672-7029

年卷期：

2024 年 21 卷 008 期

页   码：

3107-3118

摘   要：

近年来随着重载铁路运输的快速发展,列车的能耗问题日益突出.目前大多通过改造列车设备来达到节能的效果,但列车驾驶人员操作的差异性所产生能耗却常被忽视,特别是重载货运列车的高载重、列车长、惯性大等因素导致驾驶操纵不易,造成列车运行能耗差异更大.因此,研究重载列车辅助驾驶节能技术变得至关重要.对此,通过分析重载电力机车牵引列车的运行能耗与驾驶操纵的关系,在当前列车驾驶操纵控制的基础上研究了辅助智能驾驶节能控制方法,提出列车辅助驾驶系统,通过优化列车运行曲线并通过模型预测控制自适应调整列车的运行工况序列来实现.系统结合线路条件、运行环境、列车控制、LKJ安全监控防护以及地面指挥调度,基于列车运行曲线实时跟随预测、协同智能控制基础上融合模型预测控制,自适应调整列车控制牵引/制动特性,进行滚动寻优控制,优化列车操纵运行速度曲线,精准控制重载机车的牵引/制动力的发挥,从而优化车?环境?线路中列车协同运行的能耗控制.最后,以模拟京广线路区段的部分线路进行仿真对比实验.结果表明,采用模型预测的重载列车辅助驾驶可降低列车运行能耗约12.4%,验证了本文提出的列车辅助驾驶控制方法的有效性,助力了重载列车的节能、绿色、安全操纵运行.