书名：列车运行操纵优化理论、方法与应用
定价：139.0
ISBN：9787030683748
作者：王青元,黄德青,孙鹏飞
版次：1
出版时间：2026-03

内容提要：

随着轨道交通的规模化、常态化和成网运营，在保障列车安全的前提下实现平稳、正点和节能运行已成为提升轨道交通效能的关键。本书总结团队过去二十余年的理论研究和工程应用成果，针对高速、重载和地铁等轨道交通移动装备，从列车运行精细建模、操纵优化方法、运行轨迹快速求解算法等方面，系统阐述列车运行优化技术。

目录：
目录
第1章 绪论 1
1.1 轨道交通能耗现状与发展特征 1
1.2 国内外轨道交通节能项目介绍 4
1.2.1 欧盟科研项目 4
1.2.2 中国“先进轨道交通”重点专项 7
1.2.3 中国“交通载运装备与智能交通技术”重点专项 7
1.2.4 其他国家与地区 8
1.3 轨道交通节能途径 9
1.3.1 用能特征 9
1.3.2 节能途径 10
1.4 列车运行优化研究进展 14
1.4.1 通用列车运行建模 14
1.4.2 重载列车纵向动力学建模 15
1.4.3 列车运行控制优化的研究现状 16
1.5 混合动力列车节能驾驶优化 17
1.5.1 分层优化方法 17
1.5.2 协同优化方法 18
1.6章节安排 18
参考文献 19
第2章 列车运行过程建模基础 25
2.1 列车受力分析 26
2.1.1 列车牵引力 26
2.1.2 列车阻力 29
2.1.3 列车制动力 33
2.2 运动学方程及其应用 35
2.2.1 列车运动方程 35
2.2.2 控制工况 36
2.2.3 单位力与加速度、动力性能间的关系 37
2.3 列车运行能耗 37
2.3.1 列车运行能耗标准形式 37
2.3.2 效率三维特性 38
2.3.3 列车运行能耗统一性 38
参考文献 39
第3章 基于极大值原理的高速列车准点节能优化 40
3.1 高速列车准点节能…控制模型 40
3.1.1 列车运行控制系统控车机理 40
3.1.2 高速列车运行过程受力分析 41
3.1.3 高速列车运动学模型建立 41
3.1.4 模型假设 42
3.1.5 优化模型建立 42
3.2 节能…控制的必要条件 43
3.3 列车控制工况之间的…切换 47
3.3.1 伴随变量的解析式 47
3.3.2 基本定义及概念延伸 48
3.3.3 车速不触及限速时的…切换 50
3.3.4 车速触及限速时的…切换 51
3.3.5 均质棒模型对…切换的影响 54
3.3.6 …切换、局部…连接和全局…连接之间的关系 54
3.3.7 仿真分析 55
3.3.8 …切换在手动操纵中的工程应用 56
3.4 列车准点节能优化操纵策略的影响因素分析 57
3.4.1 …控制工况的应用条件 58
3.4.2 再生制动能量利用率对工况应用的影响 59
3.4.3 牵引动力系统效率对工况应用的影响 62
3.4.4 区间运行时间对工况应用的影响 63
3.4.5 综合影响因素引起的极端情况 68
3.5 列车节能…控制算法设计、验证与工程应用 69
3.5.1 基于局部…连接的全局寻优算法 69
3.5.2 区间内存在电分相时的处理 70
3.5.3 工程应用中的工况修正方法 71
3.5.4 仿真平台软件设计 73
3.5.5 高速列车优化操纵算例仿真 75
3.5.6 优化操纵策略和算法的工程应用 77
参考文献 80
第4章 基于伪谱法的高速列车节能速度…线优化 81
4.1 问题描述 81
4.2 优化模型建立与求解 82
4.2.1 动态效率模型 82
4.2.2 列车…控制模型 84
4.2.3 多阶段优化控制模型 85
4.2.4 算法求解 86
4.3 仿真分析 87
4.3.1 模型有效性验证 88
4.3.2 案例验证与分析 90
第5章 基于二次规划的货运列车运行…线多目标优化 93
5.1 列车单区间多目标优化操纵连续模型 93
5.1.1 目标函数 93
5.1.2 列车运动学方程 94
5.1.3 边界约束 94
5.1.4 端点值约束 94
5.2 模型离散化与线性近似 95
5.2.1 目标函数 95
5.2.2 列车基本阻力 96
5.2.3 运动学方程 97
5.2.4 列车牵引/电制动特性 97
5.2.5 其他约束 99
5.3 基于二次规划的模型求解 100
5.3.1 矩阵推导 100
5.3.2 满足时间约束的算法设计 102
5.4 基于二次规划求解的案例分析 103
5.4.1 仿真条件 103
5.4.2 与未改进QP方案比较 105
5.4.3 与实车数据比较 107
第6章 基于混合整数二次规划的多目标优化模型重构 109
6.1 列车多区间优化操纵连续模型 109
6.2 模型离散化与线性近似 110
6.2.1 运动学方程：时间微分方程 110
6.2.2 列车牵引/电制动特性 113
6.2.3 列车空气制动力特性 113
6.3 混合逻辑动态模型 114
6.4 基于混合整数二次规划的模型求解 116
6.5 基于混合整数二次规划求解的案例分析 119
6.5.1 与实车数据比较 119
6.5.2 与TCQP方法比较 120
6.5.3 通通时分对各站通过速度影响分析 121
第7章 重载列车空电联合制动的模式化操纵优化方法 122
7.1 重载列车空气制动精细模型 122
7.1.1 《牵规》空气制动模型局限性分析 122
7.1.2 空气制动模型改进 124
7.1.3 空气制动特性参数分析 127
7.1.4 空气制动模型验证 133
7.2 基于二次规划的列车操纵优化 135
7.3 模式化操纵优化仿真验证 136
7.3.1 仿真方案设计 137
7.3.2 实际案例仿真分析 139
7.3.3 基于二次规划优化仿真分析 142
参考文献 147
第8章 基于惰行控制的列车速度…线节能优化 148
8.1 问题描述 148
8.2 列车速度…线优化模型 149
8.2.1 列车运动模型 149
8.2.2 基于位置离散的列车运动模型 151
8.2.3 列车站间运行约束 152
8.2.4 以最小化列车运行牵引能耗为目标的速度…线优化模型 152
8.3 基于惰行控制的列车速度…线优化算法设计 153
8.4 仿真案例 158
8.4.1 仿真参数 158
8.4.2 单站间运行仿真分析 159
8.4.3 多站间运行仿真分析 163
参考文献 165
第9章 基于动态规划的列车节能运行优化 166
9.1 动态规划算法理论 166
9.2 基于动态规划的列车速度…线优化算法 167
9.3 改进动态规划算法 172
9.3.1 方法概述 172
9.3.2 状态空间求解 173
9.3.3 状态转移成本计算及权重系数迭代 174
9.4 仿真验证 175
9.4.1 仿真条件及参数 176
9.4.2 仿真分析 177