复杂地形的动车组正点、节能优化

龙真真 刘鸿恩 王锐东

摘  要：实现铁路的高安全性、高正点率以及节能环保是铁路部门一直致力追求的目标，而川藏铁路线路地形复杂、运行环境多变，要想同时满足安全、正点、节能的要求，是摆在科研工作者面前的重大难题。本文依据动车组在复杂环境下的外部条件特征，通过实时获取动车组运行限速、速度、位置等数据，对动车组正点、节能进行实时优化。同时通过某型号高速动车组运行过程仿真实验，验证该优化方法的有效性。

关键词： 动车组;复杂地形;优化控制;正点;节能

1. 引言

针对铁路的正点、节能，国内外都有很多研究，但大多是在单一的环境条件，以及单目标的研究，对于像川藏铁路这种复杂环境条件下的安全、正点、节能的在线实时研究却很少，本文先通过对线路特征进行分析，在其基础上，再进行安全、正点、节能的在线分析与研究，通过实时获取列车运行速度、位置、临时限速等信息，同时对动车组运行过程、线路特征进行分析，完成对动车组运行安全、正点、能源消耗的指标分析与研究，实现正点，节能的优化[1]。

2.复杂地形动车组运行分析

川藏铁路地形复杂、山多，列车穿越如同一辆巨大的过山车，而动车组的运行情况很大程度受实际运行线路的影响，因此，建立准确的线路模型，是实现高速列车正点、节能优化控制的基础。

本文建立的线路特征模型主要考虑了川藏铁路实际的线路特性以及牵引供电。线路特性充分考虑了川藏铁路线路纵断面、曲线、桥隧;牵引供电主要考虑电气化铁道牵引供电区之间的分相区，且惰行通过分相区的线路特征表达式如下：

5.仿真及结果分析

本文以京沪高铁上运营的某型号动车组为参数选择对象，基于“泰安—徐州东”的实际线路、运行数据进行实验。

本文选用基本特性参数一致、运营限速为 的两列动车组动车组进行追踪运行优化实验。为了更好的展示操纵优化的效果，设定追踪间隔时间为 ，动车组紧急/常用制动空走时间分别为 和 ，信息获取周期小于 。

由上图可知，在动车组B追踪动车组A运行过程中，当动车组A突然减速导致两车间隔距离 时，本文的优化方法能使后面的动车组B及时进入惰行或制动状态，并进行合理惰行，既保证了两车的安全间隔距离，同时又可以降低牵引能耗。详见上图及其局部放大图所示：①出站加速阶段，在保证两车安全追踪间隔距离的前提下，本文的优化方法能使得动车组B进行充分的牵引加速;②匀速牵引/惰行阶段，动车组B频繁受到来自动车组A的信号影响，本文的优化方法通过合理的惰行来代替部分不必要的制动减速，以降低运行能耗，同时保证动车组牵引/制动更加平稳，准点率更高;③在进站停车阶段，由于前行动车组已侧线停车，后行动车组B不再受前行动车组A信号影响，动车组B进行惰行降速，操纵手柄切换频率更低，既保证了动车组平稳停车又减少了机械制动造成的能量损耗[3]。

綜上对比、分析可知，运用本文提出的复杂地形下动车组运行正点、节能优化方法，能够在保证动车组运行过程安全性的同时，使其能耗、准点率相对更优。

7. 结    语

本文针对复杂地形条件下动车组正点、节能运行优化问题进行了研究，对实际复杂地形、安全、正点、节能一一进行了分析，并通过这些分析及相关实时数据，建立了复杂地形下的动车组正点、节能的优化模型，同时采用仿真，验证了优化策略的有效性。然而，本文优化算法的实时性有待进一步改善，在接下来的研究中将考虑采用更高效的实时优化算法，以进一步提高速动车组的运行特性。

参考文献

[1]龙真真，王锐东.高速列车追踪运行安全性分析[J].中国高新技术企业，2016（12）：90-91.

[2]杨辉. 动车组追踪运行多目标实时优化策略[C]. 中国自动化学会过程控制专业委员会.第25届中国过程控制会议论文集.中国自动化学会过程控制专业委员会：中国自动化学会，2014：708-712.

[3]杨辉，刘鸿恩，李中奇. 动车组追踪运行多目标实时优化策略[J]. 控制工程，2015，22（2）：257-261.

作者简介：

龙真真，1988，女，湖南衡阳人，本科 ，讲师，研究方向：铁道信号自动控制

刘鸿恩，1987，男，江西赣州人，博士在读，研究方向：自动控制

王锐东，1986，男，湖南衡阳人，硕士，讲师，研究方向：计算机技术