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1、列车牵引制动及操纵优化大作业列车牵引制动及操纵优化大作业一、对单一下坡道编程计算惰行进坡速度 （坡度、坡长及线路限速作为输入条件）。本文选取的基本参数如下线路限速：v=108Km/h,108/3.6=30m/s步长：dt=0.5s，重力加速度：g=9.81m/s2，坡道坡度：i=0.005，列车单位阻力：R=(6.796+0.062*v+0.00143*v2)/9.81（N/KN），单列列车M=10t=100KN。坡道长度：L=6000m。列车运动方程： a=F/M，F=mgsin- mR=ma100*103*gsin-10ar=10*103*a，sin=i令r=(6.796+0.062*v+
2、0.00143*v2)/9.81/1000。所以a=g*i-r。图1 下坡道示意图图2 计算框图图3 计算程序及计算结果由计算结果可得，在迭代循环474次得到的坡道长度s=6000.8mL=6000m，进坡速度V=20.5898m/s。若以此速度从L坡道进坡点进坡，最终的出坡速度一定小于线路的限速度Vx=108km/h，此时进坡速度V=20.58983.6 =74.123km/h。二、对平直道，取无限大加、减速度操纵，编程计算分析：惰行程度对列车运行能耗的影响。解：最佳惰行系数： Vc / W = W2r(W) / r(W)+Wr(W) T1 + T2 = T （时间约束）X1 + X2 =
3、S （距离约束）x1/w+vcwdvrv=Tx1+vcwvdvrv=S取 r(v) = 1.07 + 0.0011v + 0.000236v2 (N/kN) S = 9775.53 (m) ； r(W)+Wr(W)=1.07 + 0.0022W + 0.000708W2 T = 571.1 (s) ； W2r(W)=0.0011W2+ 0.000472W3 M=1 (t) ；Vc=W30.0011+ 0.000472W/1.07 + 0.0022W + 0.000708W2R，(v) = 0.0011+ 0.000472v将得到的各个已知条件带入到，对进行编程计算。可以得到最佳惰性系数。或者带
4、入Vc / W=0:0.1:1进行计算，步长为0.1。图4 部分MATLAB计算程序及计算结果表1 不同惰行比下的能耗惰行比进坡速度Km/h出坡速度Km/h花费时间S总能耗J01001001001090.110096.497100.19965409842.050.2100.2493.2396100.4985937084470.990.3101.1890.7088100.4936923273976.510.4102.5288.573100.4952917775946.900.5104.2686.8242100.487920429089.720.6106.3985.4363100.38759309
5、09472.510.7108.9184.3943100.4957949189588.200.8111.8283.6863100.4959975355049.400.9115.0983.2727100.49891009002145.891118.7483.1525100.491050676343.70图5 能耗曲线三、对平直道，取有限大加、减速度操纵（牵引a=1.5m/s2、制动a=-2.0m/s2 ），编程计算分析：惰行程度对列车运行能耗的影响 图6 部分MATLAB计算程序及结果图9 能耗曲线附件第一题程序function firstu=90;v=u/3.6;dt=0.5;s=0;sx=50
6、00;g=9.8;i=0.005;a=g*i;k=0;r=(6.796+0.062*v+0.00143*v2)/9.81/1000;while(ssx) r=(6.796+0.062*v+0.00143*v2)/9.81/1000; v=v-(a-r*g)*dt; s=s+v*dt+0.5*(a-r*g)*dt2; k=k+1;endsvkend第二题程序clc;cleartm=0;t=100;t_ys=0;L=10000;js=100;h=0.01; %迭代计算的步长，单位为秒（s）e=0;e2=0;input(请输入线路长(单位为米）n);input(请输入列车运行的控制时间(单位(s)n
7、); % DXXS=input(请输入惰行系数);j=1;for DXXS=0:0.1:1;ysjl=L*(1-DXXS); %匀速运行距离,单位为秒(s)dxjl=L*DXXS;m=10; %列车重量while (tm+t_ys)(t+0.02)=1 tm=0; %惰行时间 x=0; t_ys=ysjl/js; %匀速行驶的时间,单位秒 v=js; a=(1.07+0.0011*js+0.000236*js(2)/10; %迭代计算的加速度 while x20000 break; end end if tm+t_ys1.1*t js=js+2.5; elseif tm+t_ys1.1*t j
8、s=js+0.5; elseif tm+t_yst+0.5 js=js+0.01; else jinposudu=js; chuposudu=v; T=tm+t_ys; break; end e=0; e2=e2+1; if e210000 disp(错误提示：超出范围); break; end enddisp(惰行比为,num2str(DXXS),时，进坡速度应为,num2str(jinposudu),千米/小时);disp(出坡速度为,num2str(chuposudu),千米/小时);disp(花费的时间为,num2str(T),秒);tm=0;t_ys=0;e2=0;zongnengh
9、ao(j)=1/2*100000*(jinposudu(2)+chuposudu(2);disp(总能耗为,num2str(zongnenghao(j),焦耳);j=j+1;plot(zongnenghao);end第三题程序clc;clear;S=input(请输入列车运行距离n);T=input(请输入线路允许时间n);j=1;for A=0:.1:1;Vmin=0;Vmax=36*3.6;v2=1000;W=0;e=0;while abs(v2-W)30 W=0.5*(Vmin+Vmax); W2=W; U=A*W; v1=0; x1=0; t1=0; x3=0; t3=0; x4=0;
10、 t4=0; a1=1.5; a2=2; h=0.01; %计算步长 a=(1.07+0.0011*v1+0.000236*v1(2)/10; %迭代计算的加速度while v1U W=W-a*h; x3=x3+W*h; t3=t3+h; a=(1.07+0.0011*W+0.000236*W(2);end%开始制动a=(1.07+0.0011*W+0.000236*W(2)/10; %迭代计算的加速度while U0 U=U-(a2+a)*h; x4=x4+U*h; t4=t4+h; a=(1.07+0.0011*U+0.000236*U(2)/10; endx2=S-x1-x3-x4;t2=T-t1-t3-t4;v2=x2/t2;if x20 disp(匀速行驶的距离为负，停止计算); break;endif abs(v2-W2)=10; retur
