基于微粒群算法的节能优化研究 ——城市轨道交通运行与供电仿真

作     者：吴超飞 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡文斌

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0811[工学-控制科学与工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：轨道交通 运行仿真 牵引供电仿真 节能 微粒群 并行 

摘      要：轨道交通运行与供电系统的仿真计算对轨道交通的设计及运行都具有重要的指导及参考意义,而且轨道交通运量多,能耗大,迫切需要对其进行节能研究。论文主要完成以下几个方面的工作： 1.依据南京地铁一号线的线路及机车数据,建立了列车运行的多质点仿真模型,将模型计算结果与实测数据对比,调整模型计算参数,获得更接近实际的仿真模型。 2.研究了改变列车牵引控制策略的节能方案,引入实数编码的微粒群算法,优化以工况序列表及工况转换点描述的列车运行控制模态,实现显著的站间运行节能。 3.建立了包含牵引变电所、接触网、列车及回流轨道的直流牵引网模型,以十字链表表征该复杂时变网络的节点导纳矩阵,兼顾列车电阻制动时模型的变化,结合各节点模型方程构建非线性方程组,使用拟牛顿法解算方程组获得网络参数。 4.引入了整数编码的微粒群算法优化列车运行时刻表,通过对两个简单模型的优化,验证了方案能有效提高制动能量的回收效率,实现节能的目的。 5.分析了微粒群算法的异步模式及并行实现方法,利用多台计算机以客户机-服务器模式实现了优化计算过程的并行处理,成倍提高优化速度。将优化方案的并行执行模型用于南京地铁一号线及南延线,实现供电系统净节能大于3%的目标。 最后,设计了仿真与优化方案的软件系统构架,分析了程序的主要执行流程、技术实现手段及结果输出显示等,完成了“城市轨道交通仿真与节能优化软件的设计。