Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования

Валинский Олег Сергеевич; Евстафьев Андрей Михайлович; Сычугов Антон Николаевич; Суханов Евгений Владимирович

doi:10.20295/2223-9987-2026-2-7-21

УДК

629.4.053

ПОСТРОЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЭЛЕКТРОПОЕЗДА НА ОСНОВЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО РАССЧИТАННЫХ ПЕРЕХОДОВ И ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования

АА Аа

Опубликовано в Бюллетень результатов научных исследований · Страницы 7–21 · Рубрика: Проблематика транспортных систем

DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-2-7-21

Получено: 10.04.2026 Одобрено: 06.05.2026 Опубликовано: 29.06.2026

Авторы

ВА

Валинский Олег Сергеевич

ЕВ

Евстафьев Андрей Михайлович

СЫ

Сычугов Антон Николаевич

СУ

Суханов Евгений Владимирович

ВА

Валинский Олег Сергеевич

Ученая степень: кандидат технических наук

Ученое звание: профессор

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Ректор · Россия · Санкт-Петербург

ЕВ

Евстафьев Андрей Михайлович

Ученая степень: доктор технических наук

Ученое звание: профессор

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Заведующий кафедрой · Кафедра Электрическая тяга · Россия

СЫ

Сычугов Антон Николаевич

Ученая степень: кандидат технических наук

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Доцент · Россия · Санкт-Петербург

СУ

Суханов Евгений Владимирович

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Аспирант · Россия · Санкт-Петербург

АННОТАЦИЯ

Цель: построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда по заданному пути следования, обеспечивающей согласованное соблюдение графика движения, ограничений скорости и остановочных условий на основе разработанной модели автоведения, предварительного расчета переходных характеристик движения и рекуррентной процедуры динамического программирования. Методы: использованы разработанная модель автоведения электропоезда, сегментное представление пути следования, предварительный расчет переходных характеристик движения и метод динамического программирования. Предлагаемый подход позволяет отделить этап предварительного формирования переходных характеристик движения от этапа оптимизационного выбора решений. Для каждого сегмента пути и набора допустимых входных состояний предварительно определяются результаты прохождения участка в виде времени хода и скорости на выходе, после чего выполняется поэтапный выбор управляющих ограничений скорости по рекуррентному соотношению Беллмана. Результаты: сформирован алгоритм построения оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда, обеспечивающий согласованное соблюдение графика движения при сохранении исполнительной модели автоведения в качестве вычислительной основы. Показано, что использование предварительно рассчитанных переходов позволяет связать сложную модель продольного движения с процедурой оптимизационного выбора решений и получить расчетную модель, пригодную для дальнейшего применения в составе алгоритмов автоведения. Представлены результаты моделирования, подтверждающие незначительное расхождение между расчетом, полученным методом динамического программирования, и прямым моделированием движения на модели автоведения. Практическая значимость: предложенный подход может быть использован при построении алгоритмов автоведения высокоскоростных электропоездов, ориентированных на соблюдение графика движения, повышение устойчивости управления движением и формирование обоснованной модели движения поезда по заданному пути следования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

высокоскоростной электропоезд, график движения, система автоведения, динамическое программирование, соотношение Беллмана, ограничение скорости, оптимизация движения

Текст

Текст (PDF)

Читать Скачать

1. Внедрение системы автоведения для повышения точности управления и энергоэффективности высокоскоростного электропоезда / О. С. Валинский [и др.] // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2025. Т. 22, № 1. С. 7–18. DOI:https://doi.org/10.20295/1815-588X‑2025- 1-7-18

2. Юренко К. И., Фандеев Е. И. Принципы построения и имитационное моделирование систем автоведения электроподвижного состава // Известия ЮФУ. Технические науки. 2016. № 8 (181). С. 88–102. DOI:https://doi.org/10.18522/2311-3103-2016-8-88102

3. Юренко К. И., Савоськин А. Н., Фандеев Е. И. Математическое моделирование энергооптимальных режимов ведения поезда с учетом возмущений // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2015. № 3 (184). С. 34–44. DOI:https://doi.org/10.17213/0321-2653-2015-3-34-44

4. ГОСТ Р 70059-2022. Системы управления и контроля железнодорожного транспорта для перевозок пассажиров в пригородном сообщении. Принципы построения и основные функциональные требования. М.: Российский институт стандартизации, 2022. 16 с.

5. Bellman R. Dynamic Programming. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1957. 339 p.

6. Haahr J. T., Pisinger D., Sabbaghian M. A Dynamic Programming Approach for Optimizing Train Speed Profiles with Speed Restrictions and Passage Points // Transportation Research. Part B: Methodological. 2017. Vol. 99. Pp. 167–182. DOI:https://doi.org/10.1016/j.trb.2016.12.016

7. Аблялимов О. С. Выбор оптимальных траекторий движения методом динамического пошагового программирования // Universum: технические науки. 2020. № 10 (79). С. 35–39.

8. Jong J.-C., Chang S. Algorithms for Generating Train Speed Profiles // Journal of the Eastern Asia Society for Transportation Studies. 2005. Vol. 6. Pp. 356–371. DOI:https://doi.org/10.11175/easts.6.356

9. Li Z., Chen L., Roberts C., Zhao N. Dynamic Trajectory Optimization Design for Railway Driver Advisory System // IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine. 2018. Vol. 10, no. 1. Pp. 121–132. DOI:https://doi.org/10.1109/MITS.2017.2776134

10. Gao H., Zhang Y., Guo J. A Novel Dynamic Programming Approach for Optimizing Driving Strategy of Subway Trains // MATEC Web of Conferences. 2020. Vol. 325. Art. 01002. DOI:https://doi.org/10.1051/matecconf/202032501002

ГОСТ

Валинский О. С., Евстафьев А. М., Сычугов А. Н., Суханов Е. В. Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования // Бюллетень результатов научных исследований. 2026. №. 2. С. 7-21. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-2-7-21. (дата обращения: 15.09.2026).

MLA

Валинский Олег Сергеевич, Евстафьев А. М., Сычугов А. Н., Суханов Е. В.. "Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования." Бюллетень результатов научных исследований 2026.2 (2026): 7-21. DOI: https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-2-7-21.

APA

Валинский О. С., Евстафьев А. М., Сычугов А. Н., Суханов Е. В. (2026). Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования. Бюллетень результатов научных исследований, 2026(2), 7-21. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-2-7-21

Chicago

Валинский Олег Сергеевич, Евстафьев А. М., Сычугов А. Н., Суханов Е. В.. "Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования." Бюллетень результатов научных исследований 2026, no. 2 (2026): 7-21. https://doi.org/10.20295/2223-9987-2026-2-7-21.

WIKI

{{cite journal | author = Валинский О. С., Евстафьев А. М., Сычугов А. Н., Суханов Е. В. | title = Построение оптимальной модели движения высокоскоростного электропоезда на основе предварительно рассчитанных переходов и динамического программирования | journal = Бюллетень результатов научных исследований | year = 2026 | volume = 2026 | issue = 2 | pages = 7-21 | doi = 10.20295/2223-9987-2026-2-7-21 }}

Скопировать

Экспорт: BibTeX EndNote RefMan RusMARC

Подтверждение