【摘 要】
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我国高速铁路的发展进入了提速阶段,为我国经济社会升级发展打下强劲的基础,CTCS-3级列车运行控制系统能够保证高速铁路安全可靠运行,自动驾驶技术应用于CTCS-3级列控系统可
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我国高速铁路的发展进入了提速阶段,为我国经济社会升级发展打下强劲的基础,CTCS-3级列车运行控制系统能够保证高速铁路安全可靠运行,自动驾驶技术应用于CTCS-3级列控系统可以使列车运行策略更加合理。国内相关铁路高校纷纷研究列控教学系统,并亟待将自动驾驶技术引入其中。相对于实际列控系统,在列控教学系统中应用自动驾驶技术可行性更高。本文在分析了国内外针对自动驾驶技术研究的基础上,将自动驾驶技术与CTCS-3列控系统车载设备进行了结合。本文具体的研究内容如下。首先,论文以"高速铁路CTCS-3级虚拟仿真实验系统"为研究平台,在分析了中国列车运行控制系统车载设备和列车自动驾驶功能需求的基础上,主要研究了以车载安全计算机为代表的车载设备,开发了车载子系统的软硬件。其次,本文选取CRH380A型电力动车组为研究对象。通过分析该列车的牵引特性和制动特性等性能指标,研究了列车的动力学模型,提出了列车自动驾驶的模型。同时综合列车运行过程中能耗性、准时性和乘客舒适度等性能指标设计了列车运行优化目标模型,以此来分析列车自动驾驶曲线的优劣性。再次,为了优化列车自动驾驶曲线,根据列车运行优化目标模型,提出了遗传算法、遗传-蚁群融合算法以及精英选择遗传算法三种算法。针对相同的列车运行参数和列车运行优化目标模型,运用MATLAB进行仿真计算,对三种算法进行了验证与分析。结果表明,精英选择遗传算法在优化结果方面具有明显的优势,遗传算法和精英选择遗传算法均适用于求解列车自动驾驶曲线优化问题。最后,本文将理论与实践相结合,将列车自动驾驶曲线的优化结果与车载子系统相结合,使之更具有现实指导意义。通过测试车载子系统软件和硬件两种实现方式,结果表明车载子系统具备列车自动驾驶的功能。
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