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电气化铁路接触网系统维修计划的多目标优化研究

作　者: 刘晓民
导　师: 吴俊勇
学　校: 北京交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 接触网系统可靠性维修多目标优化混沌初始种群分组选择算法自适应遗传算法
分类号: U226.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 140次
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内容摘要

中国高速铁路的快速发展对电气化铁道的供电可靠性及接触网系统维修提出了更高的要求。本文首先将电气化铁路接触网系统及部件的维修方式分为三类,不同维修方式下系统的可靠性和维修费用不同,并在此基础上建立了不同维修方式组合下接触网系统的动态可靠性模型和维修费用模型。为实现提高接触网系统的可靠性并降低维修费用的目标,本文提出了一种混沌自适应进化算法(CESA)来求解这一多目标优化问题,新算法的混沌初始种群算子提高了初代种群的多样性,分组选择策略保证了各代中一定数量的劣势个体能参与进化,自适应遗传算子增加了劣势个体的交叉和变异概率,从而避免算法早熟,增强了算法的全局搜索能力。计算结果表明,CESA在种群多样性保持和帕雷托(Pareto)最优解收敛方面均优于流行的NSGA-Ⅱ多目标算法。采用CSEA算法得到的优化维修计划,不但可以显著提高接触网系统的可靠性,同时也大大降低了维修费用。最后,将本文提出的多目标优化算法与传统的单目标优化算法进行了比较,也验证了多目标优化算法的优越性。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
第1章绪论  10-20
  1.1 研究背景及意义  10-13
    1.1.1 我国电气化铁路发展概况  10-11
    1.1.2 电气化铁路接触网维修情况简介  11-12
    1.1.3 本文研究的内容及意义  12-13
  1.2 研究方法及现状  13-18
    1.2.1 系统可靠性分析概述  13-14
    1.2.2 系统维修策略概述  14-15
    1.2.3 最优化问题简介  15-17
    1.2.4 系统维修策略优化研究现状  17-18
  1.3 论文的结构  18-20
第2章电气化铁路接触网可靠性及维修策略分析  20-34
  2.1 接触网系统可靠性模型  20-27
    2.1.1 电气化铁路接触网系统及其主要设备概述  20-22
    2.1.2 系统可靠性模型  22-27
  2.2 接触网维修策略  27-28
    2.2.1 以可靠性为中心的维修  27
    2.2.2 周期预防性维修  27-28
  2.3 周期预防性维修活动下的接触网系统可靠性模型  28-33
    2.3.1 设备可靠性及故障率模型  28-31
    2.3.2 系统可靠性及维修费用模型  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章接触网系统维修计划的多目标优化  34-50
  3.1 多目标优化方法及其关键问题  34-41
    3.1.1 问题描述  34-35
    3.1.2 与单目标优化的比较  35-36
    3.1.3 多目标进化方法及其关键问题  36-39
    3.1.4 NSGA-Ⅱ简介  39-41
  3.2 可靠性-维修费用的接触网系统维修计划优化  41-49
    3.2.1 问题描述  41-42
    3.2.2 可靠性-维修费用的接触网系统维修计划优化求解算法  42-43
    3.2.3 CSEA的初始种群算子  43
    3.2.4 CSEA进化个体的选择算子  43-45
    3.2.5 CSEA的遗传算子  45-46
    3.2.6 混沌自适应进化算法(CSEA)流程  46-49
  3.3 本章小结  49-50
第4章算例及分析  50-62
  4.1 算例  50-51
  4.2 结果及算法分析  51-56
    4.2.1 混沌初始种群的效果  51-52
    4.2.2 算法改进的效果  52-55
    4.2.3 与单目标优化算法的比较  55-56
  4.3 不同维修次数时的优化结果及维修计划的选择  56-60
  4.4 本章小结  60-62
第5章总结  62-64
参考文献  64-68
作者简历  68-72
学位论文数据集  72

电气化铁路接触网系统维修计划的多目标优化研究

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