基于在線規(guī)劃的高速動車組智能駕駛算法研究.pdf

1、隨著中國高速鐵路建設(shè)制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，中國高鐵“走出去”的步伐正加速助推“一帶一路”戰(zhàn)略的實現(xiàn)。相對于人工駕駛操縱的優(yōu)化，動車組自動駕駛技術(shù)能有效規(guī)避因人為操作失誤帶來的安全隱患，發(fā)揮高速高效的運營優(yōu)勢。未來在動車組自動駕駛方向的研究更符合鐵路智能化的新技術(shù)潮流。目前自動駕駛技術(shù)(Automatic Train Operation，ATO)在部分地鐵線上得到了很好的推廣應(yīng)用，如上海地鐵10號線以及北京在建的燕房線，已經(jīng)實現(xiàn)無人駕駛。而

2、動車組高速高密度地追蹤運行導(dǎo)致控制過程復(fù)雜，眾多學(xué)者致力于高速動車組的駕駛操縱優(yōu)化算法的研究，以同時滿足安全苛求性、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化、乘客舒適性以及準(zhǔn)時正點的多目標(biāo)控制要求。
　　多數(shù)的動車組的優(yōu)化操縱算法的研究以追蹤離線目標(biāo)速度曲線為核心，缺乏對復(fù)雜線路條件的靈活適應(yīng)性，而且離線優(yōu)化的目標(biāo)速度很難兼顧多目標(biāo)控制要求，主要依靠司機(jī)的操控水平和經(jīng)驗。本文擺脫追蹤目標(biāo)速度曲線的固定模式，根據(jù)優(yōu)秀司機(jī)的駕駛操縱規(guī)則以及駕駛數(shù)據(jù)建立專家知識庫，

3、通過在線學(xué)習(xí)算法進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到多目標(biāo)的控制要求。本文高速動車組的智能駕駛算法的研究從以下幾個方向展開:
　　首先，分析優(yōu)秀司機(jī)的駕駛操縱規(guī)律及動車組的牽引、制動特性曲線數(shù)據(jù)，建立專家經(jīng)驗知識庫，并采用單位移多質(zhì)點模型對動車組進(jìn)行建模仿真。
　　然后，綜合考慮線路限速、臨時限速、ATP監(jiān)控設(shè)備的限速值，操縱動車組不超速報警、不觸發(fā)制動，實現(xiàn)“貼限運行”。最大限度發(fā)揮高速動車組的速度優(yōu)勢，縮短追蹤時間間隔。建立計劃運營時間的動

4、態(tài)分配和調(diào)整策略，以達(dá)到準(zhǔn)點的控制要求。利用經(jīng)驗步長最速下降法和改進(jìn)隨機(jī)元下降法，不斷優(yōu)化控制器輸出，以達(dá)到減少工況切換次數(shù)，提高舒適度的目標(biāo)。
　　最后，利用Simulink動態(tài)仿真工具，搭建高速動車組智能駕駛仿真平臺。為方便用戶操作、直觀顯示仿真結(jié)果，還搭建了仿真用戶界面(Graphical UserInterface，GUI)。利用北京-天津南的實際線路數(shù)據(jù)，將Fuzzy PID算法作為參照，對本文提出基于精確在線規(guī)劃的智能