بهينه سازي مصرف سوخت قطار ديزل - الكتريك با استفاده از كنترل فازي آينده نگر

Fuel Consumption Optimization for a Diesel-Electric Locomotive Using Fuzzy Look-Ahead Control

قطارهاي ديزل-الكتريك يكي از مهمترين اركان صنعت حمل و نقل محسوب مي شوند و بخش قابل توجهي از مصرف سوخت را به خود اختصاص مي دهند.. يكي از عوامل موثر در ميزان مصرف سوخت اين وسيله نقليه، نحوه شتاب گيري و ترمزگيري يا به عبارت ديگر، منحني تغييرات سرعت قطار با زمان مي باشد. هر چند روش هاي عددي موجود در محاسبه منحني بهينه سرعت، نتايج قابل قبولي را بدست مي دهند، و ليكن استفاده از اين روش ها در انجام محاسبات، امري بسيار زمانبر خواهد بود. به منظور كاهش زمان محاسبات، استفاده از منطق فازي به عنوان يك روش كارآمد مورد توجه واقع شده است. در مقاله حاضر رويكرد كنترل فازي آينده نگر جهت بهبود مصرف سوخت قطار ديزل-الكتريك به كارگرفته شده است. يك كنترل كننده فازي با در نظر گرفتن شيب مسير پيش رو، براي تغييرات سرعت تصميم گيري مي نمايد. بدين ترتيب يك منحني تغييرات نزديك به منحني تغييرات سرعت بهينه به دست خواهد آمد.مضافا با آناليز حساسيت پارامترهاي كنترل آينده نگر پياده سازي شده، عملكرد الگوريتم كنترل بهبود داده شده است. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه درصورت پياده سازي الگوريتم توسعه داده شده، مصرف سوخت قطار به ميزان2/7 درصد كاهش خواهد يافت.

Diesel-electric locomotives are one of the foremost elements of transportation systems and they consume significant portion of transportation fuel usage. One of the effective parameters in fuel consumption of these vehicles is acceleration and braking strategy according to train speed profile. Although the available numerical methods for calculating the optimal speed profiles present acceptable results، the use of these methods in the calculation is too time-consuming. To reduce the computation time، using fuzzy logic as an efficient method has been suggested. In this paper، a fuzzy look-ahead control approach is implemented to optimize fuel consumption of diesel-electric locomotives. A fuzzy controller will decide the speed changing by considering the gradient of the path ahead. Hence، a speed profile close to optimal speed profile will be achieved. Furthermore، the performance of control algorithm has been improved by a sensitivity analysis of look-ahead controller parameters. The simulation results of developed algorithm show that at least 2.7 percents reduction in fuel consumption of diesel-electric locomotives can be achieved.