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节能坡与编组方案影响下的地铁列车运行能耗分析

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山东科学 2020年第1期33卷 99-108页

作者：陈磊冉昕晨刘葛辉北京交通大学交通运输学院

地铁列车在运行过程中,能耗受线路条件以及运营组织方案影响较大。为了更准确地模拟线路运营条件与列车运行能耗之间的关系,在列车运行计算的基础上,分析列车在运行过程中的特点,设计牵引-惰行-制动的站间运行模式下的列车仿真模型,研... 详细信息

地铁列车在运行过程中,能耗受线路条件以及运营组织方案影响较大。为了更准确地模拟线路运营条件与列车运行能耗之间的关系,在列车运行计算的基础上,分析列车在运行过程中的特点,设计牵引-惰行-制动的站间运行模式下的列车仿真模型,研究列车节能坡设计以及编组方案对列车运行能耗的影响。该模型主要由列车受力分析、站间操纵策略设计以及能耗计算3个部分组成,并在Visual studio平台上设计不同的线路条件及编组方案进行仿真实验,分析其对列车运行能耗的影响规律以及能耗的变化特点。研究发现,采取合理的节能坡设计以及编组方案有利于降低列车运行能耗。

关键词：地铁列车运行能耗操纵策略节能坡编组方案

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基于列车运行多模型的能耗仿真计算

都市快轨交通 2024年第2期37卷 47-53页

作者：刘钦生陈雅岚万欣付敏雪仪点中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对目前城市轨道交通系统能耗剧增导致能耗计算量大、计算不够精准的问题,通过考虑电机动态效率,精确计算实际列车侧能耗,并构建基于列车运行单质点和多质点模型的能耗仿真计算模型。首先分析列车牵引传动系统的能量流动过程,建立各部... 详细信息

针对目前城市轨道交通系统能耗剧增导致能耗计算量大、计算不够精准的问题,通过考虑电机动态效率,精确计算实际列车侧能耗,并构建基于列车运行单质点和多质点模型的能耗仿真计算模型。首先分析列车牵引传动系统的能量流动过程,建立各部件效率与列车运行状态的关系。然后,结合各部件效率转换,依据两表法推导基于电功率的实际列车能耗计算公式,综合分析影响能耗的因素,进一步提出考虑单质点和多质点列车模型的能耗仿真计算方法。最后,以国内某市域线路的四站三区间为例,验证本文所提能耗模型的准确性。研究结果表明:无论是单质点还是多质点列车运行模型下的运行能耗,与实际运行能耗相比,均能实现5%以内的偏差;在单质点模型的基础上,多质点模型的运行能耗进一步减小了1.66%的偏差。本文所提模型可以为列车节能优化提供理论支撑,助力我国绿色经济发展。

关键词：市域铁路列车运行模型列车运行能耗电机动态效率单质点列车模型多质点列车模型

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面向动态多列车运行场景的能耗计算方法

铁道标准设计 2020年第11期64卷 162-167页

作者：王凌高豪郭进张亚东林青西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 中铁二院工程集团有限责任公司地下铁道设计研究院成都610091

研究一个运行间隔内同一供电区间中列车数量及运行方向的动态特性影响下的地铁多列车运行能耗计算问题,充分考虑再生制动利用和牵引电网电压对制动过程影响,结合再生制动与电阻制动投入的切换机理,提出一种将列车动力学模型与牵引供电... 详细信息

研究一个运行间隔内同一供电区间中列车数量及运行方向的动态特性影响下的地铁多列车运行能耗计算问题,充分考虑再生制动利用和牵引电网电压对制动过程影响,结合再生制动与电阻制动投入的切换机理,提出一种将列车动力学模型与牵引供电模型相结合的多列车运行能耗计算模型,并给出一种基于高斯-赛德尔迭代法的模型求解算法,实现动态多列车运行场景下的能耗精准计算。基于上述研究思路搭建一个面向动态多列车运行场景的能耗仿真计算与分析平台,并利用成都地铁3号线线路数据进行仿真,仿真结果表明,该能耗计算方法能够对动态多列车的运行场景进行准确分析,并能从电能角度出发实现列车运行能耗的精准计算,能够对列车节能过程中的驾驶策略与运营安排起指导作用。

关键词：城市轨道交通列车节能动态特性列车运行能耗牵引供电潮流计算

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地铁多列车节能运行场景的仿真与能耗计算

地铁多列车节能运行场景的仿真与能耗计算

作者：王凌西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国城市化进展的逐步加快,城市交通拥堵问题与城市空气污染问题日益严重,地铁系统因为其运量大、安全高效以及节能环保等特点得到了极大的发展。尽管地铁系统已经是陆地交通方式中最节能的交通运输方式,但是随着其运营里程的快速增... 详细信息

随着我国城市化进展的逐步加快,城市交通拥堵问题与城市空气污染问题日益严重,地铁系统因为其运量大、安全高效以及节能环保等特点得到了极大的发展。尽管地铁系统已经是陆地交通方式中最节能的交通运输方式,但是随着其运营里程的快速增长,地铁系统的能耗在爆发式增长且其总能耗已经很巨大,能耗增加不仅增加了运营单位的压力也对国家的节能减排策略带来影响。其中列车运行能耗在地铁系统能耗中占到了很重要的部分,因此如何对地铁列车运行能耗进行详细的分析与计算,对地铁系统能耗的优化有着重要的意义。本文研究一个运行间隔内同一供电区间中列车数量及运行方向的动态特性影响下的地铁多列车运行能耗计算问题,本文首先对单列车动力学模型详细分析,给出了不同列车牵引策略下的单列车运行曲线的仿真方法,并结合列车牵引制动特性曲线对不同状态下的列车进行功率需求分析,并针对地铁牵引供电系统的特点,建立了地铁牵引供电系统各组成部分的电路基本等效模型。然后利用地铁系统运行的动态时变特性将单列车运行场景构成动态多列车运行场景,并将相应的场景与地铁牵引供电系统等效模型相结合,充分考虑再生制动利用和牵引电网电压对制动过程影响,结合再生制动与电阻制动投入的切换机理,提出一种将列车动力学模型与牵引供电模型相结合的动态多列车运行场景能耗计算模型,并根据电路潮流计算方法给出一种基于高斯-赛德尔迭代法的模型求解算法,实现动态多列车运行场景下的能耗精准计算。最后本文基于上述研究思路搭建一个面向动态多列车运行场景仿真与能耗计算分析的平台,通过仿真平台的列车运行能耗实例仿真与分析结果,表明了本论文所设计的动态多列车运行场景能耗计算方法与仿真平台,能够对一个运行间隔内同一供电区间所存在的所有列车运行场景进行了分析,并能从电力能耗角度出发实现列车运行能耗的精准计算,对于节能过程中列车操纵策略的选择和列车调度安排有着重要指导意义。

关键词：城市轨道交通列车节能动态特性列车运行能耗牵引供电潮流计算

基于滚动优化的地铁列车节能运行协同控制方法

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中国铁道科学 2020年第3期41卷 163-170页

作者：柏赟袁博李佳杰周雨鹤冯旭杰北京交通大学综合交通运输大数据应用技术交通运输行业重点实验室北京100044 交通运输部科学研究院城市交通与轨道交通研究中心北京100029

针对地铁列车节能运行问题,提出基于滚动优化的列车协同控制方法,将系统整体最优问题分解为基于时间推进的局部优化问题。考虑列车每次停站时同一供电分区内其它列车的操纵方案,实时计算下一站间运行净能耗最小的操纵方案。在计算操纵... 详细信息

针对地铁列车节能运行问题,提出基于滚动优化的列车协同控制方法,将系统整体最优问题分解为基于时间推进的局部优化问题。考虑列车每次停站时同一供电分区内其它列车的操纵方案,实时计算下一站间运行净能耗最小的操纵方案。在计算操纵方案时,对传统的列车4阶段操纵策略进行改进,允许列车在运行途中进行2次牵引,减小列车牵引能耗并提高再生能的利用率。结果表明:相比列车基于传统4阶段的个体最优控制策略,采用本文提出的列车协同控制方法在不同发车间隔下均可提高再生能利用率并节约列车运行净能耗,平均节能率达8.37%。

关键词：城市轨道交通列车操纵方案列车运行能耗节能优化再生能协同控制

基于遗传算法的城市轨道交通列车节能操纵方法研究

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基于遗传算法的城市轨道交通列车节能操纵方法研究

作者：李丹北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国城市轨道交通发展迅速,在缓解城市道路拥堵、为居民出行提供便利的同时,也产生了巨大的能源消耗和极高的运营成本。列车运行能耗是城市轨道交通系统运营能耗的重要组成部分,而列车节能操纵是降低列车运行能耗的有效途径。因... 详细信息

近年来,我国城市轨道交通发展迅速,在缓解城市道路拥堵、为居民出行提供便利的同时,也产生了巨大的能源消耗和极高的运营成本。列车运行能耗是城市轨道交通系统运营能耗的重要组成部分,而列车节能操纵是降低列车运行能耗的有效途径。因此,在满足城市轨道交通系统运营需求的前提下,研究列车节能操纵策略,具有重要的现实意义。本文在借鉴国内外已有研究成果的基础上,建立考虑先行列车影响的列车节能操纵优化模型,设计针对模型特点的多种群遗传算法,并利用仿真手段进行求解。论文主要研究内容如下。(1)城市轨道交通列车节能操纵优化模型的建立。充分考虑线路条件和先行列车对列车运行能耗的影响,以列车操纵序列为控制变量,以列车运行能耗最小为目标函数,以列车运行距离、速度、工况转换为约束条件,建立城市轨道交通列车节能操纵优化模型。(2)基于进化阶段的多种群遗传算法研究与设计。针对列车节能操纵优化模型特点,对列车操纵序列采用实数矩阵编码方式,引入染色体长度变异算子,进行多种群并行优化及子种群间个体迁移,利用基于进化阶段的概率因子进行概率控制,实现算法的快速有效收敛。(3)遗传算法的仿真实现。以Microsoft Visual C++6.0为程序设计平台,将基于进化阶段的多种群遗传算法嵌入至城市列车运行计算系统,进行基于遗传算法的仿真流程设计、数据结构设计和重点模块设计,以仿真手段实现列车节能操纵优化模型的求解。(4)案例设计与仿真结果分析。在既有线路和列车条件、先行列车影响状态和不同技术设备条件三类情况下进行列车运行仿真,验证模型和算法的有效性、优化效果和适用范围,探讨受先行列车影响条件下的列车节能操纵方法,并对不同技术设备条件下列车运行能耗的变化趋势和不同操纵方法对能耗的影响进行研究,为合理进行城市轨道交通系统的线路设计、车辆选型和列车节能操纵等规划设计和运营管理活动提供参考。

关键词：城市轨道交通列车运行能耗节能操纵遗传算法

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基于GSO算法的列车运行节能操纵优化研究

基于GSO算法的列车运行节能操纵优化研究

作者：熊超彬西南交通大学

学位级别：硕士

铁路作为我国重要的交通运输方式,具有客货运周转量大的特点,极大地促进了国民经济的发展。然而随着铁路规模和运输量的增加,铁路能耗日益增大,带来了一定的能源问题和环境问题。从可持续发展的角度来看,研究列车运行节能问题具有重大... 详细信息

铁路作为我国重要的交通运输方式,具有客货运周转量大的特点,极大地促进了国民经济的发展。然而随着铁路规模和运输量的增加,铁路能耗日益增大,带来了一定的能源问题和环境问题。从可持续发展的角度来看,研究列车运行节能问题具有重大意义。列车运行能耗是铁路能耗的主体,也是研究铁路节能问题的关键。列车运行过程中,操纵方式对运行能耗的影响最大。为有效降低列车运行能耗,可从研究列车操纵方式入手,通过智能优化算法寻求合理的节能优化操纵方式。论文在分析列车牵引计算模型和列车运行能耗计算模型的基础上,对列车节能运行的基础理论进行了深入探讨,重点分析了列车节能操纵优化问题的基本方法。论文借鉴了国内外已有研究成果,对基于GSO算法的列车节能操纵优化进行了研究,将GSO算法与操纵工况序列相结合,通过优化计算确定列车操纵工况关键转换点最优位置,在满足运行速度、时间以及距离等约束条件下,达到列车节能操纵优化的目的。论文结合实际优化问题,对GSO算法列车节能操纵优化模型进行了分析和建立,并对求解过程中的关键步骤进行了优化,使算法获得更好的优化性能。最后编程完成了优化模型的仿真系统。通过具体的运行实例计算,分析验证了算法的有效性,列车节能操纵离线优化效果良好。

关键词：列车运行能耗节能操纵操纵工况序列 GSO算法