需求驱动的高速列车动力学参数优化设计方法研究及系统研制

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高速列车经过多年的发展,已经形成了一系列成熟的车型,如200、250、300等不同时速级的高速列车系列。但随着运用条件的变化,高速列车的动力学性能也会随之受到很大的影响,且不同运用条件(如运行环境、地形、气候等)对高速列车功能、特征(速度、轴重等)、性能的需求也不同。在高速列车动力学性能设计过程中,传统的设计模式不仅不能及时地响应用户需求,而且对设计人员的经验要求较高,难以实现对设计经验的重用,降低设计效率。因此,本文从需求的角度出发,针对高速列车动力学性能,开展了需求驱动的高速列车动力学参数优化设计方法的研究,实现对动力学性能的设计。通过需求与设计的映射机制,将需求映射到设计中:基于映射结果,通过基于知识的动力学参数优化设计方法来对设计问题进行求解,该方法基于知识库快速获取值得关注的设计空间,减少对设计者经验的依赖,结合智能优化算法对动力学参数进行迭代计算,获取设计结果,以满足设计需求。本文的主要内容如下:(1)通过需求采集获取高速列车动力学性能相关运用需求,建立设计需求库;分析需求项对高速列车动力学性能设计的影响;建立需求与动力学设计之间的映射机制。(2)探讨需求映射方法,结合映射机制,将需求映射到动力学性能设计中;基于映射结果,研究基于仿真工况集的高速列车动力学性能设计方法,通过对设计问题求解,获取设计结果,以满足多个仿真工况的动力学性能要求。(3)为实现设计问题的求解,研究基于知识的高速列车动力学参数优化设计方法。该方法基于知识库快速获取设计空间;运用LS-SVM建立多工况下动力学计算的近似模型;结合动力学性能多目标优化策略、DE算法,实现动力学参数的优化设计。(4)根据以上方法和流程,基于VS2008平台,研制了需求驱动的高速列车动力学参数优化设计系统,最后通过实例计算,验证了设计方法的可行性。通过以上研究,建立了一套需求驱动的动力学参数优化设计方法,基于该方法,研制了一套设计系统,并且通过实例计算验证了系统的功能,为获取满足需求的参数设计方案提供了有效的技术手段。
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