基于再生制動能量利用的地鐵列車運(yùn)行優(yōu)化模型.pdf

1、隨著城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營里程和客運(yùn)量的快速增長，如何減少能源消耗逐漸成為運(yùn)營企業(yè)日益關(guān)心的重要問題。在城市軌道交通系統(tǒng)總電力消耗中，列車牽引用電所占比例最大，因此通過對列車運(yùn)行過程的優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)城市軌道交通節(jié)能運(yùn)行的重要途徑之一。
　　列車運(yùn)行過程中的節(jié)能優(yōu)化主要包括兩個層面:一是單列車站間運(yùn)行策略的優(yōu)化;二是多列車運(yùn)行的協(xié)調(diào)優(yōu)化。本文分別從上述兩個角度出發(fā)，建立了以能耗最低為目標(biāo)的單列車站間運(yùn)行優(yōu)化模型和以再生制動能利用最大為目標(biāo)

2、的多列車運(yùn)行協(xié)同優(yōu)化模型。通過采用北京地鐵某線路的實(shí)際線路與運(yùn)營數(shù)據(jù)開展案例研究，驗(yàn)證所建模型的優(yōu)化效果，并提出面向全線能耗最小的全局優(yōu)化方案。論文主要工作包括以下方面。
　　首先，分析了列車按照“四階段”控制策略運(yùn)行過程中牽引能耗的變化情況及計(jì)算方法，建立以牽引能耗最小為目標(biāo)的單列車站間定時節(jié)能運(yùn)行優(yōu)化模型，求解得到列車在各個站間的最優(yōu)節(jié)能運(yùn)行策略，案例研究表明優(yōu)化效果可達(dá)8.99％。進(jìn)一步分析列車載客量、線路站間距和加權(quán)平均坡

3、度三個影響因素與能耗的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)載客量越大、站間距越長、加權(quán)平均坡度越大時，列車運(yùn)行能耗越大，且三者的作用強(qiáng)度存在疊加效應(yīng)。
　　其次，考慮多列車之間再生制動能的相互利用關(guān)系，以牽引階段持續(xù)時間、停站時間和發(fā)車間隔為自變量，以發(fā)生再生制動能利用的重疊時間最大化為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建多列車運(yùn)行的協(xié)同優(yōu)化模型，通過遺傳算法求解所建模型。采用北京地鐵某號線的實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的有效性，將優(yōu)化方案和初始方案對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的重疊時間增加44.6

4、％，優(yōu)化效果較為理想。此外，通過對三個自變量的靈敏度分析可得到如下結(jié)論:(1)在發(fā)車間隔小于210s時，重疊時間隨發(fā)車間隔的增大而增大，前者對后者的變化較為敏感，發(fā)車間隔在210s～300s范圍內(nèi)變化時，其對重疊時間影響較小，但當(dāng)發(fā)車間隔繼續(xù)增大時，重疊時間隨之下降;(2)平均牽引時間和停站時間的增大均可使重疊時間增加。
　　最后，將單車站間運(yùn)行優(yōu)化模型與多車協(xié)同優(yōu)化模型結(jié)合，提出全局優(yōu)化策略，比較三種優(yōu)化策略（單獨(dú)優(yōu)化單列車站間