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Optimizing passengers’ experience: A goal-oriented reinforcement learning speed control approach for urban railway trains

火车 加速度 计算机科学 能源消耗 速度限制 模拟 弹道 控制(管理) 汽车工程 工程类 运输工程 人工智能 物理 地图学 经典力学 天文 电气工程 地理
作者
Wangyang Liu,Qingsheng Feng,Hong Li
出处
期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit [SAGE Publishing]
卷期号:238 (10): 1283-1295
标识
DOI:10.1177/09544097241278012
摘要

Prolonged vibration can be uncomfortable for passengers utilizing urban rail transit systems. This study proposes an automatic speed control framework for urban railway trains to reduce vertical vibrations experienced by passengers. We suggest the concept of the “segmented comfort speed limit” to represent the vertical passing comfort of oncoming sections. This speed limit is calculated from 1/3 octave band acceleration and smoothed through lag-type speed control mode. The deep deterministic policy gradient algorithm with hindsight experience replay mechanism (HER-DDPG) is designed, to balance safety, comfort, and energy efficiency driving. Verify the speed control framework based on HER-DDPG through the rail data collected from Dalian Metro Line 12. Compared with the DDPG-based model, the vertical comfort is improved by 2.34%, and the longitudinal acceleration and total energy consumption are reduced by 45% and 8.1%. Compared with the real-world train control trajectory, HER-DDPG improves vertical comfort by 9.76% and reduces energy consumption by 12.4%. The results show that the proposed framework can effectively improve the ride experience of passengers.
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