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摘 要：本文主要根据列车在实际线路上运行时的受力情况，进行受力分析。根据列车的受力情况，建立合适的模型。该模型巧妙的运用模糊控制原理，通过多目标函数优化以达到准确控制列车的运行的目的。综合考虑列车运行的安全性、跟随性、舒适性、准点性、节能性、停车精度这六个指标，利用先进的计算机技术的对列车的运行过程进行模拟计算和仿真，不断修改列车运行指标的隶属度函数以及控制方法，最终得到合理的优化操纵方案。该方案能够有效的控制列车的运行，同时还可以提高列车运行的质量和效率。
关键词：牵引计算 工况转换 模糊控制 自动化驾驶 计算机仿真
随着社会的进步和发展，交通运输行业也越来越发达，传统的交通运输已经不能满足现在社会的需要，因此，有轨交通的发展也显得越来越有必要。传统的列车都是由驾驶员驾驶的，凭借驾驶员的经验来驾驶列车。这样的列车操纵方式带来的一个问题是列车运行的质量跟列车驾驶员有很大的关系，如：驾驶经验、驾驶员的状态等。而且国家还要耗费大量的人力物力和财力来培养列车驾驶员。因此，为了提高我国列车驾驶的质量，节省人力物力，研究列车的自动化驾驶就就成为了一个必然的趋势。
列车的自动化驾驶就是利用先进的计算机技术，在计算机上通过编程、调试等手段模拟列车的运行，通过不断的调试修改得到最适合的列车运行方案。然后下载到列车的实际运行系统中，实现列车的自动驾驶。
一、列车运行时的受力分析
运行在轨道上的列车受到重力G、牵引力、轨道的支持力、列车的基本阻力、列车的附加阻力的作用，如图一所示。
牵引力分为指示牵引力、轮周牵引力和车钩牵引力，在本文中考虑列车的单质点模型，因此不考虑车钩牵引力。
列车在轨道上所受到的重力与许多因素有关，其中主要的是与列车运行速度有关，列车所受重力与运行速度是一对矛盾的量，运行速度越大，重力就越大。
列车的基本阻力由轴颈与轴承之间的摩擦阻力，车轮与轨道间的滚动摩擦阻力，空气阻力等构成。影响列车基本阻力的因素有很多，难以算的清楚。
列车的附加阻力主要包括坡道附加阻力、曲线附加阻力和隧道附加阻力。这些附加阻力在牵引计算中直接套用相应的经验公式来计算。
根据以上的受力情况，由牛顿第二定律可以计算出列车的加速度，进而计算出列车下一步的位置、工况等参量，实现列车的预测控制。
二、列车运行时的工况转换
列车运行在轨道上时，由于地理位置的原因，在不同的运行路段有不同的坡道限制和速度限制，而列车在不同坡道上运行时受力的大小也是不一样的。列车在不同的运行路段上通过不断的改变运行工况来达到运行的准确性和安全性等指标。
列车运行时一共有三种工况，分别是牵引、惰行、制动。它们之间的转换并不是任意的，转换关系如表一所示：
三、列车运行的模糊预测控制模型
模糊控制就是利用已知的对系统的粗略的知识描述系统，并在此基础上引入模糊控制算法。模糊控制最典型的三个特点是
⒈不用数学方程式，而是用语言为代表的模糊变量描述系统；
⒉用条件命题语句记述模糊变量间的关系；
⒊用模糊推理的方法实现系统的运算。
列车运行的模糊预测控制模型就是运用多个隶属度函数来描述列车的运行状态，根据多目标函数优化列车运行的方案，最终得到列车运行的最优方案的模型。此模型中的六个隶属度函数分别满足安全性、跟随性、舒适性、准点性、节能性、停车精度这六个列车运行的指标。这些列车运行指标之间存在着相互的矛盾。为了使列车在各个运行指标之间平衡到最佳的状态，根据列车驾驶的经验制定了相关的模糊控制集。
列车运行过程中的控制算法如下：
（1） 在起动加速阶段，列车以满级牵引，用最短的时间来达到线路段的限速。
（2）列车运行速度达到限速后，计算机的控制模块采集列车当前的位置、速度和当前的路况等运行信息。根据当前的位置、速度、加速度、级位、工况等参量，然后预测出下一步的位置、速度、加速度，然后根据模糊控制集计算出下一步的工况和级位。
（3）在列车进入停车控制区，先根据列车的运行路况通过反算计算出列车开始制动的位置，当列车到达此位置的时候，便开始满级制动（即按照列车的最大能力制动），直至列车停止。
将此算法下载到计算机上，先在计算机上进行仿真并不断的调整模糊控制集和列车牵引计算的参数，以达到列车准确运行的目的。这样可以做到较精确地控制整个列车的运行过程，达到较好的运行效果。
参考文献
1. 毛保华 主编 《列车运行计算与设计》 人民交通出版社
2. 单 冬 主编 《模糊预测控制理论及应用》 中国铁道出版社
3. 金建飞 著 《列车牵引计算系统研究》硕士学位论文
4. 谢联峻 宁滨 《模糊控制在列车自动化驾驶中的应用》 北方交通大学（北京，100044）
关键词：牵引计算 工况转换 模糊控制 自动化驾驶 计算机仿真
随着社会的进步和发展，交通运输行业也越来越发达，传统的交通运输已经不能满足现在社会的需要，因此，有轨交通的发展也显得越来越有必要。传统的列车都是由驾驶员驾驶的，凭借驾驶员的经验来驾驶列车。这样的列车操纵方式带来的一个问题是列车运行的质量跟列车驾驶员有很大的关系，如：驾驶经验、驾驶员的状态等。而且国家还要耗费大量的人力物力和财力来培养列车驾驶员。因此，为了提高我国列车驾驶的质量，节省人力物力，研究列车的自动化驾驶就就成为了一个必然的趋势。
列车的自动化驾驶就是利用先进的计算机技术，在计算机上通过编程、调试等手段模拟列车的运行，通过不断的调试修改得到最适合的列车运行方案。然后下载到列车的实际运行系统中，实现列车的自动驾驶。
一、列车运行时的受力分析
运行在轨道上的列车受到重力G、牵引力、轨道的支持力、列车的基本阻力、列车的附加阻力的作用，如图一所示。
牵引力分为指示牵引力、轮周牵引力和车钩牵引力，在本文中考虑列车的单质点模型，因此不考虑车钩牵引力。
列车在轨道上所受到的重力与许多因素有关，其中主要的是与列车运行速度有关，列车所受重力与运行速度是一对矛盾的量，运行速度越大，重力就越大。
列车的基本阻力由轴颈与轴承之间的摩擦阻力，车轮与轨道间的滚动摩擦阻力，空气阻力等构成。影响列车基本阻力的因素有很多，难以算的清楚。
列车的附加阻力主要包括坡道附加阻力、曲线附加阻力和隧道附加阻力。这些附加阻力在牵引计算中直接套用相应的经验公式来计算。
根据以上的受力情况，由牛顿第二定律可以计算出列车的加速度，进而计算出列车下一步的位置、工况等参量，实现列车的预测控制。
二、列车运行时的工况转换
列车运行在轨道上时，由于地理位置的原因，在不同的运行路段有不同的坡道限制和速度限制，而列车在不同坡道上运行时受力的大小也是不一样的。列车在不同的运行路段上通过不断的改变运行工况来达到运行的准确性和安全性等指标。
列车运行时一共有三种工况，分别是牵引、惰行、制动。它们之间的转换并不是任意的，转换关系如表一所示：
三、列车运行的模糊预测控制模型
模糊控制就是利用已知的对系统的粗略的知识描述系统，并在此基础上引入模糊控制算法。模糊控制最典型的三个特点是
⒈不用数学方程式，而是用语言为代表的模糊变量描述系统；
⒉用条件命题语句记述模糊变量间的关系；
⒊用模糊推理的方法实现系统的运算。
列车运行的模糊预测控制模型就是运用多个隶属度函数来描述列车的运行状态，根据多目标函数优化列车运行的方案，最终得到列车运行的最优方案的模型。此模型中的六个隶属度函数分别满足安全性、跟随性、舒适性、准点性、节能性、停车精度这六个列车运行的指标。这些列车运行指标之间存在着相互的矛盾。为了使列车在各个运行指标之间平衡到最佳的状态，根据列车驾驶的经验制定了相关的模糊控制集。
列车运行过程中的控制算法如下：
（1） 在起动加速阶段，列车以满级牵引，用最短的时间来达到线路段的限速。
（2）列车运行速度达到限速后，计算机的控制模块采集列车当前的位置、速度和当前的路况等运行信息。根据当前的位置、速度、加速度、级位、工况等参量，然后预测出下一步的位置、速度、加速度，然后根据模糊控制集计算出下一步的工况和级位。
（3）在列车进入停车控制区，先根据列车的运行路况通过反算计算出列车开始制动的位置，当列车到达此位置的时候，便开始满级制动（即按照列车的最大能力制动），直至列车停止。
将此算法下载到计算机上，先在计算机上进行仿真并不断的调整模糊控制集和列车牵引计算的参数，以达到列车准确运行的目的。这样可以做到较精确地控制整个列车的运行过程，达到较好的运行效果。
参考文献
1. 毛保华 主编 《列车运行计算与设计》 人民交通出版社
2. 单 冬 主编 《模糊预测控制理论及应用》 中国铁道出版社
3. 金建飞 著 《列车牵引计算系统研究》硕士学位论文
4. 谢联峻 宁滨 《模糊控制在列车自动化驾驶中的应用》 北方交通大学（北京，100044）