牽引力計(jì)算[一類教學(xué)]

1、列車牽引調(diào)整實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 實(shí)驗(yàn)名稱： 列車牽引計(jì)算調(diào)整分析實(shí)驗(yàn) 學(xué)生姓名： 班號： 實(shí)驗(yàn)日期： 2實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笸ㄟ^列車牽引計(jì)算調(diào)整分析實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解列車牽引計(jì)算的影響因素，并通過調(diào)整各種影響因素來分析計(jì)算結(jié)果，從而更深入的領(lǐng)會(huì)牽引計(jì)算的過程，以及列車牽引計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域。3實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備與材料“列車牽引計(jì)算”實(shí)驗(yàn)軟件、微機(jī)50臺(tái),Excel軟件,U盤等存儲(chǔ)介質(zhì)。4實(shí)驗(yàn)原理列車牽引計(jì)算系統(tǒng)在線路數(shù)據(jù)、機(jī)車車輛數(shù)據(jù)以及一定的計(jì)算參數(shù)確定后，才能進(jìn)行計(jì)算。列車牽引計(jì)算的結(jié)果受到線路平縱斷面、坡段長度等線路參數(shù)、機(jī)車牽引特性、制動(dòng)特性、有功電流、車輛編組等車輛參數(shù)、計(jì)算步長、調(diào)速大小等計(jì)算參數(shù)的綜合

2、影響。通過調(diào)整線路參數(shù)可以分析牽引計(jì)算運(yùn)行時(shí)分和線路設(shè)計(jì)的相互關(guān)系，深入領(lǐng)會(huì)線路選線、參數(shù)設(shè)計(jì)對列車運(yùn)營的影響；同樣，通過車輛參數(shù)的調(diào)整可以影響牽引計(jì)算的結(jié)果，反過來牽引計(jì)算結(jié)果可以反饋車輛設(shè)計(jì)的更新。牽引計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)的變化同樣影響到列車牽引計(jì)算的結(jié)果，這些參數(shù)體現(xiàn)了列車牽引計(jì)算系統(tǒng)自身參數(shù)對牽引計(jì)算結(jié)果的影響?？傊?，通過調(diào)整線路、車輛和計(jì)算參數(shù)的調(diào)整進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生深入領(lǐng)會(huì)牽引計(jì)算的影響因素，明確牽引計(jì)算的實(shí)際用途，加深對牽引計(jì)算學(xué)科領(lǐng)域的認(rèn)識。5實(shí)驗(yàn)步驟（1）線路數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備1)在“線路編輯”模塊，通過“線路數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出”功能，導(dǎo)出一份空白線路數(shù)據(jù)到Excel表格中，在其中錄入和編輯

3、數(shù)據(jù)，然后導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，保存為系統(tǒng)線路數(shù)據(jù)文件。或者直接錄入線路數(shù)據(jù)：2)直接在“線路編輯”模塊中進(jìn)行操作，錄入線路數(shù)據(jù)，并保存數(shù)據(jù)。具體操作方法，參考系統(tǒng)操作說明和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書關(guān)于“線路數(shù)據(jù)編輯”部分內(nèi)容。（2）機(jī)車車輛數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備1）在“車輛數(shù)據(jù)編輯”模塊，分別錄入動(dòng)車數(shù)據(jù)，拖車數(shù)據(jù)，并保存。然后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行編組，形成對照編組，用于和調(diào)整后的編組文件對應(yīng)。保存為對照組車輛文件。2）在“車輛數(shù)據(jù)編輯”模塊，分別錄入調(diào)整組動(dòng)車數(shù)據(jù)，拖車數(shù)據(jù)，并保存。然后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行編組，形成與對照編組相同或不同的調(diào)整編組。保存為調(diào)整后的編組文件。具體操作方法參考系統(tǒng)操作說明和實(shí)驗(yàn)指

4、導(dǎo)書關(guān)于“機(jī)車車輛數(shù)據(jù)編輯”部分內(nèi)容。（3）對照組的牽引計(jì)算1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”按鈕，進(jìn)入牽引計(jì)算初始化界面，選擇對照組線路文件、列車文件，采用系統(tǒng)默認(rèn)的計(jì)算參數(shù)，然后點(diǎn)擊“下一步”進(jìn)入計(jì)算界面。2）點(diǎn)擊“快速計(jì)算”按鈕進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，以及將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。具體操作方法參考系統(tǒng)操作說明和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書關(guān)于“列車牽引計(jì)算”部分內(nèi)容。（4）線路調(diào)整組的牽引計(jì)算1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇對照組的列車文件，以及調(diào)整后的線路文件，默認(rèn)的系統(tǒng)參數(shù)完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“快速計(jì)算”完成計(jì)算。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)

5、算過程數(shù)據(jù)，以及將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。（5）車輛調(diào)整組的牽引計(jì)算1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇調(diào)整組的列車文件，對照組的線路文件，默認(rèn)的系統(tǒng)參數(shù)完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“快速計(jì)算”完成計(jì)算。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，以及將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。（6）車輛與線路同時(shí)調(diào)整時(shí)的牽引計(jì)算1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇調(diào)整組的列車文件，調(diào)整組的線路文件，默認(rèn)的系統(tǒng)參數(shù)完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“快速計(jì)算”完成計(jì)算。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，以及將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。這一

6、計(jì)算，線路和編組數(shù)據(jù)都和對照組不同，但和線路調(diào)整組及列車調(diào)整組有所重疊，所以可以對比調(diào)整不同程度下的列車牽引計(jì)算結(jié)果。3）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，每次分別調(diào)整線路參數(shù)或者列車參數(shù)或者同時(shí)調(diào)整這些參數(shù)，分別觀察和保存計(jì)算結(jié)果。（7）計(jì)算參數(shù)調(diào)整組的牽引計(jì)算1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇對照組或某一調(diào)整組的列車文件，對照組或與相同調(diào)整組的線路文件，更改系統(tǒng)“列車調(diào)速波動(dòng)”參數(shù)，完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“快速計(jì)算”完成計(jì)算。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，以及將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。3）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，每次調(diào)整計(jì)算參數(shù)，分別觀察和保存計(jì)算結(jié)果。6實(shí)驗(yàn)原始記錄（

7、1）線路數(shù)據(jù)：（2）機(jī)車車輛數(shù)據(jù)：7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果 對照組的牽引計(jì)算VsTs線路調(diào)整組vsTs車輛調(diào)整組vsTs車輛與線路同時(shí)調(diào)整VsTs8實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)一是同過牽引計(jì)算的不同模型進(jìn)行對比列車牽引計(jì)算的結(jié)果與牽引計(jì)算的模型有很大關(guān)系。牽引計(jì)算模型是列車牽引計(jì)算目的和實(shí)現(xiàn)方式的反映。列車牽引計(jì)算的通常模型是以計(jì)算列車最大牽引運(yùn)行能為為前提，所以啟動(dòng)階段采用最大牽引力，制動(dòng)階段采用最大值動(dòng)力，中間過程則沒有要求，一般情況以線路限速為目標(biāo)采用調(diào)速方式運(yùn)行。但是這一計(jì)算模式是固定的、靜態(tài)的，計(jì)算結(jié)果是沒有變化的。如果采用遺傳算法等優(yōu)化算法，可以優(yōu)化列車運(yùn)行過程中調(diào)速模式，即調(diào)整列車惰行點(diǎn)的位置和制

8、動(dòng)點(diǎn)的位置，從而產(chǎn)生不同的列車控制方案，得到不同的計(jì)算結(jié)果。這種模式下，可以通過優(yōu)化方法得到優(yōu)于靜態(tài)自動(dòng)運(yùn)行模式，在運(yùn)行時(shí)分不變的情況下產(chǎn)生更低的能耗。對于客運(yùn)專線動(dòng)車組而言，列車運(yùn)行到目標(biāo)速度附近后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)楹闼贍恳Ｊ剑瑥亩a(chǎn)生與普通機(jī)車運(yùn)行模式不同的自動(dòng)恒速運(yùn)行模式。實(shí)驗(yàn)中通過設(shè)計(jì)基于自動(dòng)恒速的牽引計(jì)算模型，可以比較不同牽引計(jì)算模式下列車牽引計(jì)算結(jié)果的差異。從而理解牽引計(jì)算模型對牽引計(jì)算結(jié)果的影響。普通線路上機(jī)車采用人工操作，因此牽引計(jì)算還可以完全基于手動(dòng)計(jì)算的模式。牽引、惰行還是制動(dòng)完全基于人工確定。因此這一計(jì)算模式得到的結(jié)果千差萬別。其計(jì)算結(jié)果并不具備實(shí)際價(jià)值，但是可以用于體驗(yàn)不同

9、的駕駛模式對列車牽引效果的影響。軟件中的牽引模式有四種，首先是簡單算法，這種算法模型首先是機(jī)車進(jìn)行牽引階段，在速度達(dá)到了牽引最大速度之后保持勻速，最后制動(dòng)到達(dá)車站，這種方式可以說是一種理想模式下的模型，要想達(dá)到完全的勻速運(yùn)行在現(xiàn)實(shí)中是很難實(shí)現(xiàn)的，所以后者的人工優(yōu)化模型是比較靠譜的一種模型算法，這一模型首先是列車用最大牽引能力加速，到達(dá)牽引最大速度之后惰行，在最大速度向下波動(dòng)幅度的范圍內(nèi)繼續(xù)牽引加速，然后又惰行，如此反復(fù)最后再快到車站的一段距離內(nèi)制動(dòng)減速，這一方式并不能讓能耗運(yùn)行時(shí)間達(dá)到最優(yōu)化，要想實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化必須通過之后的一種模型來實(shí)現(xiàn)，即GA遺傳算法模型。按照理想的情況來看，當(dāng)機(jī)車惰行時(shí)最好是

10、在上坡的時(shí)候，可以重復(fù)利用慣性來節(jié)省能耗，列車牽引的時(shí)候最好在下坡的時(shí)候，同樣可以達(dá)到減少能耗的作用。中間恒速牽引模式即為簡單算法模型，是一種理想的狀態(tài)，所以所得到的數(shù)據(jù)要比現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)優(yōu)一些。列車牽引計(jì)算分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告2. 實(shí)驗(yàn)名稱： 列車牽引計(jì)算模型分析實(shí)驗(yàn) 學(xué)生姓名： 班號： 實(shí)驗(yàn)日期： 2實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵笸ㄟ^列車牽引計(jì)算不同計(jì)算模型的對比分析實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)列車牽引電算的差異，以及產(chǎn)生這些差異的原因。使學(xué)生對不同牽引計(jì)算模型的設(shè)計(jì)思想比較和思考，從而激發(fā)學(xué)生對牽引計(jì)算領(lǐng)域研究的興趣。3實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備與材料“列車牽引計(jì)算”實(shí)驗(yàn)軟件，微機(jī)50臺(tái),Excel軟件,U盤等存儲(chǔ)介質(zhì)。4實(shí)驗(yàn)原理列車牽

11、引計(jì)算的結(jié)果與牽引計(jì)算的模型有很大關(guān)系。牽引計(jì)算模型是列車牽引計(jì)算目的和實(shí)現(xiàn)方式的反映。列車牽引計(jì)算的通常模型是以計(jì)算列車最大牽引運(yùn)行能為為前提，所以啟動(dòng)階段采用最大牽引力，制動(dòng)階段采用最大值動(dòng)力，中間過程則沒有要求，一般情況以線路限速為目標(biāo)采用調(diào)速方式運(yùn)行。但是這一計(jì)算模式是固定的、靜態(tài)的，計(jì)算結(jié)果是沒有變化的。如果采用遺傳算法等優(yōu)化算法，可以優(yōu)化列車運(yùn)行過程中調(diào)速模式，即調(diào)整列車惰行點(diǎn)的位置和制動(dòng)點(diǎn)的位置，從而產(chǎn)生不同的列車控制方案，得到不同的計(jì)算結(jié)果。這種模式下，可以通過優(yōu)化方法得到優(yōu)于靜態(tài)自動(dòng)運(yùn)行模式，在運(yùn)行時(shí)分不變的情況下產(chǎn)生更低的能耗。對于客運(yùn)專線動(dòng)車組而言，列車運(yùn)行到目標(biāo)速度附近

12、后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)楹闼贍恳Ｊ剑瑥亩a(chǎn)生與普通機(jī)車運(yùn)行模式不同的自動(dòng)恒速運(yùn)行模式。實(shí)驗(yàn)中通過設(shè)計(jì)基于自動(dòng)恒速的牽引計(jì)算模型，可以比較不同牽引計(jì)算模式下列車牽引計(jì)算結(jié)果的差異。從而理解牽引計(jì)算模型對牽引計(jì)算結(jié)果的影響。普通線路上機(jī)車采用人工操作，因此牽引計(jì)算還可以完全基于手動(dòng)計(jì)算的模式。牽引、惰行還是制動(dòng)完全基于人工確定。因此這一計(jì)算模式得到的結(jié)果千差萬別。其計(jì)算結(jié)果并不具備實(shí)際價(jià)值，但是可以用于體驗(yàn)不同的駕駛模式對列車牽引效果的影響?？傊?，通過不同牽引模式和牽引模型的變化，進(jìn)行對比試驗(yàn)，可以讓研究生體會(huì)牽引計(jì)算系統(tǒng)中不同牽引模型的差異，對他們理解牽引計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)，理解牽引計(jì)算目的和價(jià)值提供深層次的

13、鍛煉和培養(yǎng)。5實(shí)驗(yàn)步驟（1）常規(guī)列車牽引計(jì)算模型的對照組實(shí)驗(yàn)1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇對照組的列車文件，對照組的線路文件，采用系統(tǒng)默認(rèn)計(jì)算參數(shù)，完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“快速計(jì)算”，完成牽引計(jì)算過程。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，并將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。這一組計(jì)算結(jié)果作為后面實(shí)驗(yàn)的對照結(jié)果，用于分析不同牽引計(jì)算模型下的計(jì)算結(jié)果變化。（2）調(diào)整牽引方案產(chǎn)生新的牽引計(jì)算模型1）準(zhǔn)備好對照組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括線路文件名、列車編組文件名、計(jì)算參數(shù)、計(jì)算結(jié)果（列車運(yùn)行時(shí)分、運(yùn)行能耗）。然后進(jìn)入第2步。2）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。

14、選擇和對照組完全相同的線路數(shù)據(jù)、編組數(shù)據(jù)及計(jì)算參數(shù)，完成系統(tǒng)初始化。3）點(diǎn)擊“遺傳優(yōu)化”，引入遺傳算法計(jì)算模塊。在遺傳算法界面，錄入第1步得到的列車運(yùn)行時(shí)分和運(yùn)行能耗，給出停站誤差參數(shù)（第一次采用默認(rèn)值）。4）點(diǎn)擊“開始計(jì)算”，計(jì)算遺傳算法參數(shù)優(yōu)化下的列車牽引運(yùn)行過程。如果計(jì)算能夠收斂出結(jié)果，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，并將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。如果計(jì)算不能收斂（長時(shí)間結(jié)果不更新，死機(jī)狀態(tài)），則重新啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，重復(fù)3和4，直至成功。5）改變對照組數(shù)據(jù)，重復(fù)步驟2、3、4，得到其它計(jì)算數(shù)據(jù)經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化后的結(jié)果。（3）中間恒速運(yùn)行的列車牽引計(jì)算模型1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)

15、入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇對照組的列車文件，對照組的線路文件，采用系統(tǒng)默認(rèn)計(jì)算參數(shù)，完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“恒速計(jì)算”，完成牽引計(jì)算過程。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，并將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。3）修改對照組數(shù)據(jù)，重復(fù)1、2計(jì)算過程，觀察和保存多組計(jì)算結(jié)果。（4）手工牽引模式下的列車牽引計(jì)算實(shí)驗(yàn)1）點(diǎn)擊“牽引計(jì)算”進(jìn)入牽引計(jì)算系統(tǒng)初始化界面。選擇對照組的列車文件，對照組的線路文件，采用系統(tǒng)默認(rèn)計(jì)算參數(shù)，完成系統(tǒng)初始化。2）點(diǎn)擊“手動(dòng)計(jì)算”，完成牽引計(jì)算過程。計(jì)算完成后，保存計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)和計(jì)算過程數(shù)據(jù)，并將計(jì)算出的VS、TS等曲線保存為圖片格式。3）手動(dòng)牽引

16、計(jì)算模式如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，重復(fù)多次1和2，觀察和保存多組計(jì)算結(jié)果。6實(shí)驗(yàn)原始記錄（1）線路數(shù)據(jù)：（2）機(jī)車車輛數(shù)據(jù)：7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果 常規(guī)調(diào)整牽引方案GA第六代的結(jié)果中間恒速簡單手工8實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，討論實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中提出的思考題，寫出心得與體會(huì)，形成實(shí)驗(yàn)論文。 列車牽引計(jì)算系統(tǒng)在線路數(shù)據(jù)、機(jī)車車輛數(shù)據(jù)以及一定的計(jì)算參數(shù)確定后，才能進(jìn)行計(jì)算。列車牽引計(jì)算的結(jié)果受到線路平縱斷面、坡段長度等線路參數(shù)、機(jī)車牽引特性、制動(dòng)特性、有功電流、車輛編組等車輛參數(shù)、計(jì)算步長、調(diào)速大小等計(jì)算參數(shù)的綜合影響。通過調(diào)整線路參數(shù)可以分析牽引計(jì)算運(yùn)行時(shí)分和線路設(shè)計(jì)的相互關(guān)系，深入領(lǐng)會(huì)線路選線、參數(shù)設(shè)計(jì)對列車運(yùn)營的影響；同樣，

17、通過車輛參數(shù)的調(diào)整可以影響牽引計(jì)算的結(jié)果，反過來牽引計(jì)算結(jié)果可以反饋車輛設(shè)計(jì)的更新。牽引計(jì)算系統(tǒng)參數(shù)的變化同樣影響到列車牽引計(jì)算的結(jié)果，這些參數(shù)體現(xiàn)了列車牽引計(jì)算系統(tǒng)自身參數(shù)對牽引計(jì)算結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)建立了一個(gè)對照組，通過對比對照組和實(shí)驗(yàn)組的數(shù)據(jù)我們可以看出，當(dāng)我們將平均坡度從0.5增加到0.7之后很多數(shù)據(jù)都發(fā)生了改變，但是改變最為明顯的是牽引耗能和牽引時(shí)間，可以看出這兩個(gè)數(shù)據(jù)都上升了許多，所以坡度大會(huì)導(dǎo)致牽引困難，在選擇線路的時(shí)候應(yīng)該權(quán)衡這一指標(biāo)。當(dāng)我們將列車編組從之前的廣州地鐵B型車改為廣3號_050530之后，對照最終計(jì)算結(jié)果，從結(jié)果中可以看出，兩者的最終數(shù)據(jù)其平均速度牽引能耗都有明顯的區(qū)別，即可以得出不同的機(jī)車具有不同的牽引能力，所以在考慮了線路問題之后車輛的編組也是必須考慮的一個(gè)重要指標(biāo)。之后我們又做了多次的調(diào)整，改變了之前控制單一變量的做法，我們同時(shí)改變線路數(shù)據(jù)和車輛編組企圖找到最佳方案，想達(dá)到這一目標(biāo)是非常困難的，經(jīng)過多次調(diào)整最終結(jié)果的總能耗為1.2kwh。之后我們又通過控制單一變量的方法改變了“速度接近限速后向下波動(dòng)的幅度”這一參數(shù)