Метод расчета энергооптимальных траекторий движения поезда

• Автор: Ябко, Израиль Аврумович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА.

2. ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ

ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА.

2.1. Формулировка задачи оптимального управления.

2.2. Теоретическое обоснование основного алгоритма оптимизации

2.3. Конкретизация основного алгоритма оптимизации применительно к его эффективной численной реализации на ЭВМ

2.3.1. Конкретизация основных расчетных соотношений

2.3.2. Численная реализация основного алгоритма оптимизации

2.3.2.1. Блоксхемы алгоритмов.

2.3.2.2. Алгоритм интегрирования уравнений движения поезда.

2.3.2.3. Мероприятия по повышению эффективности
3. АЛГОРИТМ ПОДБОРА ПОЗИЦИЙ КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТР АЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА.
3.1. Аппроксимация дискретных тяговых характеристик непрерывными функциями
3.2. Аппроксимация непрерывного управления с помощью дискретных тяговых позиций.
4. ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА ЭНЕРГООПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ Л УЖЕНИЯ ПОЕЗДА 4
4.1. Методика опытной проверки эффективности использования энергооптимальных траекторий движения
4.2. Опытная проверка энергооптимальных режимов управления на участке Н. Новгород Владимир Горьковской железной дороги
4.2.1. Общие сведения об участке.
4.2.2. Цели поездных испытаний.
4.2.3. Общие сведения по испытаниям
4.2.4. Выбор участков сравнения
4.2.5. Результаты сравнения опытных поездок
4.2.6. Оценка влияния вынужденных задержек езда на желтый и выполнения ограничений скорости на расход энергии на тягу.
4.3. Опытная проверка энергооптимальных режимов управления на участке Орехово Владимир Московской железной дороги
4.3.1. Общие сведения об участке.
4.3.2. Результаты поездных испытаний.
4.3.3. Общие сведения по испытаниям
4.3.4. Выбор участков сравнения
4.3.5. Результаты сравнения опытных поездок
4.3.6. Оценка влияния выполнения ограничений скорости на расход энергии
4.4. Опытная проверка энергооптимальных режимов, полученных в ходе сравнительных опытных поездок на ЮгоВосточной, Октябрьской, ЮжноУральской, ЗападноСибирской и Забайкальской ж.д.
4.4.1. Результаты проведения опытных поездок на участке Челябинск Курган ЮжноУральской железной дороги.
4.4.2. Результаты проведения опытных поездок на участке Инская Тайга ЗападноСибирской железной дороги
4.4.3. Результаты проведения опытных поездок на участке ЧитаХипок Забайкальской железной дороги
4.4.4. Результаты проведения опытных поездок на участке С.Петербург Сорт. Волховстрой Октябрьской железной дороги
4.4.5. Результаты проведения опытных поездок на участке Лиски Поворино ЮгоВосточной железной дороги
5. МЕТОДИКА ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА .
5.1. Техническое обеспечение работы с ПК .
5.2. Программная структура ПК
5.3. Организация ввода исходных данных.
5.4. Расчет энергооптимальных траекторий движения
5.5. Результаты расчетов.
5.6. Интегрированная справочная система.
6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДА НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ
6.1. Использование ПК для обучения машинистов энергооптимальным методам управления движением поездов в локомотивных депо.
6.2. Использование модифицированной программы в бортовых системах автоведения4
6.3. Использование модифицированной программы в автоматизированной системе нормирования, анализа и контроля за расходованием топливноэнергетических ресурсов на тягу поездов АРМТ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Среди таких методов следует отметить методы локальных вариаций, дуг , бегущей волны и блуждающей трубки, а также алгоритм киевский веник. Основное содержание алгоритма киевский веник состоит в формулировке правил последовательного сжатия множества конкурентоспособных вариантов Алгоритм представляет собой многошаговый процесс, на каждом шаге которого производится отметание некоторого множества вариантов, о котором в процессе работы алгоритма становится известно, что оно не содержит оптимального варианта. В частности, этот алгоритм использовался А. М Костроминым ,. А.Н Горбачев применил данный метод для выполнения расчетов оптимальных программ ведения поезда. Алгоритм киевский веник дает возможность отыскать глобальный экстремум. Однако, реализация алгоритма киевский веник требует больших затрат ресурсов ЭВМ как в части машинного времени, так и что оперативной памяти. Багаевым, И. А. Крыловым и Моисеевым , был разработан алгоритм, в котором ценой отказа от решения задачи отыскания глобального минимума удалось значительно сократить число операций. Однако, в работе показано, что отказ от поиска глобального минимума применительно к решению задачи оптимизации управления поездом, не дает значительного выигрыша машинного времени и оперативной памяти ЭВМ. Метод локальных вариаций был разработан И. А.Крыловым и Ф. Л. Черноусько и применен для расчета оптимальной траектории управления движением поезда А. М. Костроминым . Этот метод является многошаговым методом оптимизации, который использует идеи последовательных приближений траектории к оптимальной. Метод локальных вариаций можно рассматривать одновременно как метод покоординатного спуска с фиксированным шагом на фиксированной сетке, заданной в области, определенной ограничениями. Данный метод более прост для программирования, чем метод блуждающей трубки. Однако, как отмечено в , этот метод весьма чувствителен к локальным экстремумам, которые зачастую оказываются следствием погрешностей процесса вычислений. Метод бегущей волны можно трактовать как обобщение метода локальных вариаций, когда по заданному начальному приближению осуществляется последовательное его улучшение на основе конечномерной аппроксимации непрерывной задачи. Недостаток метода бегущей волны тот же, что и метода локальных вариаций, чувствительность к локальным экстремумам. Аналитические методы основаны на классическом вариационном исчислении и на принципе максимума Л. С.Понтрягина. Классическое вариационное исчисление для рассматриваемых задач использовано в работах ,,, где решалась задача Лагранжа с закрепленным правым концом. Э.С. Почаевец использовал достаточные условия оптимальности в форме В. Ф. Кротова, однако, полное решение задачи получено не было. В этой связи следует отметить также работы ,,. Несомненным достоинством данного подхода является его эффективность, а основным недостатком необходимость привлечения некоторых априорных предположений, упрощающих модель. Другой метод, используемый для решения поставленной задачи, основан на принципе максимума I Понтрягина 7,. Милютиным и А . Я. Дубовицким в предложена формулировка принципа максимума, которая применительно к решению задачи оптимального ведения поезда по участку позволяет учитывать ограничения не только на управляющие воздействия, но и на фазовые координаты. Анализ оптимальных траекторий движения с помощью принципа максимума позволяет получить необходимые условия оптимальности в виде аналитических соотношений, которые могут быть использованы при отыскании оптимальных траекторий. Так, В. М. Максимов ,, а затем Я. Б. Кудрявцев показали, что в предположении постоянства коэффициента полезного действия одним из оптимальных режимов является режим движения поезда с постоянной скоростью стабилизации. Задача оптимального управления движением поезда решалась также в предположении постоянства уклона на всем участке 1. В предположении, что максимальные силы тяги и торможения постоянны, удалось получить достаточно простые соотношения оптимальной траектории движения . Барановым и Я. М. Головичером 3,4,8.