吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (8): 2223-2228.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230324

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    下一篇

序列二次规划算法下城市智能交通运行节能优化控制

杨楠(),肖军   

  1. 东北大学 信息科学与工程学院实验中心,沈阳 110819
  • 收稿日期:2023-04-07 出版日期:2024-08-01 发布日期:2024-08-30
  • 作者简介:杨楠(1988-),男,实验师.研究方向:模拟电子技术,数字电子技术,电工电子技术,智能交通等.E-mail:yn958447@yeah.net
  • 基金资助:
    国家青年科学基金项目(61802152);辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目(辽教办[2021]254号,编号:204)

Energy saving optimization control of urban intelligent transportation under sequential quadratic programming algorithm

Nan YANG(),Jun XIAO   

  1. College of Information Science and Engineering,Experiment Center,Northeastern University,Shenyang 110819,China
  • Received:2023-04-07 Online:2024-08-01 Published:2024-08-30

摘要:

针对交通基础设备、牵引电机、制动装置等会产生大量能耗的问题,提出基于序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)算法的城市智能交通运行节能优化控制方法。基于城市智能交通运行过程,对交通列车开展运动学分析;根据交通运行牵引总能耗,构建交通运行节能控制模型,并采用SQP算法对模型求解,从而实现城市智能交通运行在线节能优化控制。实验结果表明,该方法的实用性强、鲁棒性高。

关键词: 序列二次规划算法, 城市智能交通运行, 动力学分析, 能耗计算, 节能优化控制

Abstract:

Aiming at the problem of large energy consumption caused by traffic infrastructure equipment, traction motor, brake device, etc., an energy-saving optimization control method based on Sequential quadratic programming (SQP) algorithm for urban intelligent transportation operation was proposed. Based on the operation process of urban intelligent transportation, kinematics analysis of traffic train is carried out. According to the total energy consumption of traffic operation traction, a traffic operation energy-saving control model is constructed, and SQP algorithm is used to solve the model, so as to realize online energy-saving optimization control of urban intelligent traffic operation. The experimental results show that the method carries out energy saving optimization control performance test and regeneration energy utilization test, which verifies the practicability and robustness of the method.

Key words: sequential quadratic programming algorithm, urban intelligent transportation operation, dynamic analysis, energy consumption calculation, energy saving optimization control

中图分类号: 

  • TP273

图1

城市智能交通运行惰行组合"

表1

工况转换约束"

当前工况转换工况
牵引惰行制动
牵引YYN
惰行YYY
制动NYY

图2

不同方法的列车控制速度曲线示意图"

图3

不同坡道线路上运行对比结果"

图4

再生能利用率对比"

1 谭玮, 颜小锋, 杨思谋, 等.既有运营城市轨道交通线路增设高架车站结构设计[J]. 建筑结构, 2020, 50(15): 53-57.
Tan Wei, Yan Xiao-feng, Yang Si-mou, et al. Structural design of adding elevated stations to existing urban rail transit lines[J]. Building Structure, 2020, 50(15): 53-57.
2 李思杰, 王磊, 潘寒川, 等. 大小交路条件下的城市轨道交通线路多站协同限流优化[J]. 铁道科学与工程学报, 2022, 19(12): 3536-3545.
Li Si-jie, Wang Lei, Pan Han-chuan, et al. Optimization of multi-station collaborative passenger flow control for an urban rail transit line with full-length and short-turn routings[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2022, 19(12): 3536-3545.
3 柏赟, 袁博, 李佳杰, 等. 基于滚动优化的地铁列车节能运行协同控制方法[J]. 中国铁道科学, 2020, 41(3): 163-170.
Bai Yun, Yuan Bo, Li Jia-jie, et al. Cooperative control strategy for energy saving operation of metro train based on rolling optimization[J]. China Railway Science, 2020, 41(3): 163-170.
4 李晶, 荀径, 尹晓宏, 等. 北京市轨道交通列车运行节能控制方案研究与应用[J]. 铁道运输与经济, 2022, 44(6): 136-141.
Li Jing, Xun Jing, Yin Xiao-hong, et al. Research and application of energy conservation program for train operation control of Beijing rail transit[J]. Railway Transport and Economy, 2022, 44(6): 136-141.
5 张明锐, 李俊江, 林永乐, 等. 基于免疫退火遗传算法的城市轨道交通列车节能运行策略[J]. 城市轨道交通研究, 2021, 24(12): 28-33, 37.
Zhang Ming-rui, Li Jun-jiang, Lin Yong-le, et al. Research on energy-saving operation strategy of urban rail transit train based on immune annealing genetic algorithm[J]. Urban Mass Transit, 2021, 24(12):28-33, 37.
6 杜子学, 黄龙. 不同载荷工况下有轨电车动力学特性分析[J].重庆交通大学学报: 自然科学版, 2020, 39(7): 132-137.
Du Zi-xue, Huang Long. Dynamic characteristics analysis of tramcars under different load conditions[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University (Natural Science Edition), 2020, 39(7): 132-137.
7 白红刚, 唐虎, 米宏广, 等. 丰台火车站轨道层结构不同加载模式受力分析[J]. 建筑科学, 2020, 36(9): 168-174.
Bai Hong-gang, Tang Hu, Mi Hong-guang, et al. Force analysis of track layer structure under different loading modes of Fengtai railway station[J]. Building Science, 2020,36 (9): 168-174.
8 杨志发, 孙勃, 樊贤俊, 等.车路协同背景下高速公路货车车队的能耗仿真[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2023, 53(12): 3452-3457.
Yang Zhi-fa, Sun Bo, Fan Xian-jun, et al. Simulation on energy consumption of truck fleet on expressway under background of vehicle⁃infrastructure cooperative environment[J].Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2023, 53(12): 3452-3457.
9 李浩, 俞璐, 丁晓华, 等. 基于实际运行数据的混合动力汽车能耗分析[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2021, 49(4): 544-553.
Li Hao, Yu Lu, Ding Xiao-hua, et al. Energy consumption analysis for parallel PHEVs with identifying working modes based on real-world longitudinal travel data[J]. Journal of Tongji University (Natural Science Edition), 2021, 49(4): 544-553.
10 纪少波, 李洋, 李萌, 等. 纯电动共享汽车驾驶行为对能耗的影响[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2022, 52(4): 754-763.
Ji Shao-bo, Li Yang, Li Meng, et al. Influence of driving behavior on energy consumption of pure electric shared vehicles[J].Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2022, 52(4): 754-763.
11 朱丽叶, 张勇. 基于MFD的模拟超饱和路网交通控制策略优化[J]. 武汉科技大学学报, 2020, 43(1): 74-80.
Zhu Li-ye, Zhang Yong. Optimization of traffic control strategy for simulated ultra-saturated road network based on MFD[J]. Journal of Wuhan University of Science and Technology, 2020,43(1): 74-80.
12 柴杨, 刘成, 孙鹏飞, 等.城际列车多区间节能运行优化方法研究[J]. 计算机仿真, 2020, 37(3): 106-111.
Chai Yang, Liu Cheng, Sun Peng-fei, et al. Energy-saving operation optimization method for inter-city train in multi-interstation[J]. Computer Simulation, 2020, 37(3): 106-111.
[1] 汤小红,龚永健. 考虑能耗与负载因素的抓取机械臂运动轨迹规划算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(7): 1862-1868.
[2] 关亮亮,田国红. 基于动力学分析的汽车减震器示功图故障检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2024, 54(5): 1221-1226.
[3] 谢守勇,张小亮,刘凡一,刘军,苑晓亮,刘伟,王鹏. 基于钵苗力学特性取投苗装置动力学分析与试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2023, 53(11): 3293-3304.
[4] 程亚兵,陈璐翔,葛平玉,杨泽宇,曹鹏宇. 双相正时套筒链的动力学仿真分析及磨损失效[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52(4): 781-788.
[5] 陈传海,姚国祥,金桐彤,申桂香,于立娟,田海龙. 基于响应面与遗传算法的主轴系统动力学建模及参数修正[J]. 吉林大学学报(工学版), 2022, 52(10): 2278-2286.
[6] 刘坤, 赵建琛, 曹恩国, 韩宣. 基于下肢动力学检测分析的站起康复训练机器人控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(3): 837-843.
[7] 程亚兵,王洋,李磊,安立持,殷帅兵. 汽车V型发动机用正时链传动系统的设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2015, 45(1): 139-144.
[8] 隗海林, 赖祥翔, 黄朝胜, 施树明, 王海洲. 基于速度和加速度概率分布的电动汽车能耗计算模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(6): 1591-1595.
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[1] 李寿涛, 李元春. 在未知环境下基于递阶模糊行为的移动机器人控制算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2005, 35(04): 391 -397 .
[2] 刘庆民,王龙山,陈向伟,李国发. 滚珠螺母的机器视觉检测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(04): 534 -538 .
[3] 李红英;施伟光;甘树才 .

稀土六方Z型铁氧体Ba3-xLaxCo2Fe24O41的合成及电磁性能与吸波特性

[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(06): 856 -0860 .
[4] 张全发,李明哲,孙刚,葛欣 . 板材多点成形时柔性压边与刚性压边方式的比较[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 25 -30 .
[5] 杨树凯,宋传学,安晓娟,蔡章林 . 用虚拟样机方法分析悬架衬套弹性对
整车转向特性的影响
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 994 -0999 .
[6] 冯金巧;杨兆升;张林;董升 . 一种自适应指数平滑动态预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1284 -1287 .
[7] 车翔玖,刘大有,王钲旋 .

两张NURBS曲面间G1光滑过渡曲面的构造

[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 838 -841 .
[8] 刘寒冰,焦玉玲,,梁春雨,秦卫军 . 无网格法中形函数对计算精度的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 715 -0720 .
[9] .

吉林大学学报(工学版)2007年第4期目录

[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(04): 0 .
[10] 李月英,刘勇兵,陈华 . 凸轮材料的表面强化及其摩擦学特性
[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(05): 1064 -1068 .