基于滚动优化的地铁列车节能运行协同控制方法

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%。     

地铁列车再生制动能量利用分析与时刻表优化方法研究

城市轨道交通站间距较短、列车启停多,能够频繁地利用再生制动能量,使得对再生制动能量利用方法的研究愈加迫切。既有研究存在能量利用率因素考虑不全和模型精确度较低的问题,基于大量仿真实验分析得出与再生能量利用相关的两项因素:前后车牵引制动重叠时间分布以及前后车距离,指出重叠时间与再生制动能量利用呈现非线性关系和前后车距离对再生制动能量利用的影响存在规律性。在此基础上,提出以多车协同运行总能耗最低为目标的列车时刻表优化模型,使用遗传算法求解。最后,以北京某地铁线为例验证了本文模型与算法的准确性和优化效果,发现使用该方法较现行时刻表,高峰小时与平峰小时能耗分别降低5.28%和5.42%,节能效果更佳。     

地铁列车追踪运行的节能控制与分析

为了研究地铁列车再生能量利用,分析给定运行图的节能潜力,以牵引变电所处总能耗最小为目标,依据再生制动等效电路和牵引计算模型,获得地铁列车两车追踪运行约束。在假设前行列车运行状态已知的条件下,采用二次规划算法,优化追踪列车操纵序列,提高再生制动能量的吸收利用,降低系统总能耗。仿真算例与仅考虑单车优化运行策略的方案对比结果表明:给出的算法能够在保证追踪列车正点、准确停站的前提下,节约3.8%的系统总能耗。通过该算法获得的节能效率与列车追踪间隔密切相关,同时调整追踪间隔和采用该优化算法可获得更好的节能效果。     

基于再生制动能量利用的地铁列车时刻表设计方法研究

结合线路参数、列车运行工况以及时刻表等因素,分析了同一供电区段内列车再生制动能量的利用情况,建立基于再生制动能量利用与运行时刻表设计的多车节能优化模型。通过引入浓度免疫算法,调整列车时刻表中发车间隔、停站时间、运行时间等要素并优化列车操纵工况,求解出实际线路下的节能运行时刻表及多车节能驾驶策略。结合南宁地铁1号线某供电区段的仿真数据证明,采用优化的节能运行时刻表在满足正点运行的前提下,提高再生制动能量的利用率达11.4%,降低列车运行的总能耗达16.9%。     

城市轨道交通追踪列车定时节能操纵优化

研究在给定站间运行时分前提下的城市轨道交通追踪列车节能操纵优化模型,模型以两列车在两站间运行的总能耗最小为目标,通过同时优化前行列车和追踪列车的操纵策略以提高再生制动能的利用。在一定的制动停车距离、线路平纵断面和限速条件下,将站间区间划分为若干个子区间,建立两列车在各个子区间的运行工况序列选择模型,通过遗传算法优化两列车在每个子区间的牵引力使用系数、末速度和运行时间,提高列车牵引时对再生制动能的利用率。算例表明,在给定的站间区间上,本文模型在保证正点前提下比单列车定时节能算法的能耗降低5.8%。当区间存在陡下坡时,两列车在途中运行过程中比在进出站过程中协同利用再生制动能效果更显著。     

网压上限值对地铁列车再生制动能量利用影响

以南京地铁2号线为例进行直流牵引供电仿真,计算出不同发车间隔下网压上限值为1 750 V和1 800 V时地铁牵引供电系统各部分能量消耗,得出系统总再生能量制动利用率和节电率的变化。仿真结果表明,提高网压上限值能够提高再生制动能量利用比例,达到一定节能的效果。     

基于再生制动的地铁列车开行策略研究

当今节能减排、低碳发展已成为地铁交通网络化综合化发展的重中之重。着眼于再生制动技术在多列车节能运行过程中日益突出的效用,将如何提高多列车运行的再生制动能量利用率作为研究重点,利用地铁列车发车间隔与停站时间的可控性,提出一种基于再生制动的地铁多列车节能运行策略模型,并给出一种有效求解此类问题的算法以及设计出一种解析解方程可快速求解此类问题。最后以北京地铁线路亦庄线为例,验证优化模型的可靠性与算法的高效性。结果表明:在保证该线14站13区间列车准点运行的情况下,采用多列车节能运行策略优化模型后,列车平均再生制动能量利用率提高0.15左右,运行总能耗降低5.01%。将本文的研究成果应用于平峰期间多列车节能运行上具有一定的指导意义。     

INNOVIA 300 跨座式单轨系统在芜湖单轨交通的折返性能分析

介绍 INNOVIA 300 跨座式单轨系统车辆、道岔和信号的主要特点和性能参数。针对芜湖单轨交通 2 号线万春湖路站至梦溪路站区段线路,建立多质点列车模型进行列车牵引仿真计算。在列车牵引仿真计算的基础上,根据站前、站后折返的作业流程进行基于通信的列车控制(communication based train control,CBTC)下的折返运行分析。结果表明,采用 R100 m 渡线和 R69 m 渡线的站前折返发车间隔分别为 128.7 s 和 132.6 s,站后折返发车间隔分别为 80.4 s 和 83.5 s;停站时间直接影响发车间隔,当停站时间不超过 65 s 时,站后折返时间均满足远期 2 min的发车间隔要求。利用 INNOVIA 300 跨座式单轨系统良好的折返性能可以有效提高系统运能,缩短乘客等待时间,并为线路的运营组织和优化奠定基础。     

面向列车节能控制的时刻表优化

列车牵引运行能耗是铁路运输中的主要能源消耗,直接由列车运行操作决定。时刻表是列车运行操作的依据,与运行控制密切相关。结合时刻表优化与节能控制的相关因素,以列车能耗值和列车时刻表稳定性综合最优为目标,在满足列车安全追踪间隔等约束的条件下,制定面向列车节能控制的时刻表优化模型,针对模型特点设计一种采用迭代寻优的富余时间分配求解算法,实现时刻表的优化过程。实验结果表明,该算法在保证列车时刻表稳定性在一定范围的前提下,通过调整列车在中间车站的到发时间,可以减少列车在站间运行的能耗,节约能耗占总能耗的4.04%。     

基于免疫退火遗传算法的城市轨道交通列车节能运行策略

为降低城市轨道交通列车站间运行能耗,提出了一种基于免疫退火遗传算法(IAGA)的列车节能运行策略.在区间运行时间固定的情况下,该策略能实现列车能耗的最小化.IAGA算法通过免疫补充和建立疫苗库缩短算法收敛时间,并借助退火机制避免算法提前进入早熟状态.求解模型以寻找列车站间运行工况转换点为约束,牵引能耗最小为目标,建立列车节能运行策略.以实际线路数据和车辆参数为基础,对单区间及三站两区间的节能策略进行仿真验证.结果表明,在保证站间列车定时运行的情况下,与传统遗传算法相比,IAGA算法具有更快的收敛速度,其计算的策略可使单区间列车运行能耗降低10.2％,三站两区间列车运行总能耗降低16.0％.     

长沙地铁1号线永磁同步牵引列车能耗分析

介绍长沙地铁1号线列车能耗记录以及能耗数据统计和分析,对长沙地铁1号线永磁同步牵引系统列车的牵引能耗、再生能量和总能耗与异步牵引系统的列车进行对比,并从永磁电机结构上分析其节能原因,最后探讨永磁同步牵引系统的经济效益和未来发展趋势。     

再生制动条件下的城轨列车节能驾驶综合模型

当供电区段内有列车进行电力再生制动时,所产生的再生电能会向牵引供电网反馈,若邻近无处于牵引状态的列车吸收此部分再生电能,则会造成牵引变电所两端的电压升高。由此提出通过检测牵引供电网第三轨电压并在牵引供电网网压升高时适当提高邻近列车运行速度,以充分利用再生电能,从而实现城轨列车的节能运行。基于此思路建立列车节能运行优化控制与牵引供电系统相配合的城轨列车节能驾驶综合模型。该模型由列车节能运行优化控制算法和牵引供电模型组成。前者为牵引供电模型提供列车运行动态信息;后者基于牵引供电系统特性生成列车运行控制最佳策略所需的数据,供列车节能运行优化控制算法使用。以北京地铁亦庄线为例,验证综合模型的可行性和有效性。结果表明:在该线4站3区间10个列车全部准点运行的情况下,采用综合模型后列车的运行能耗降低了7.18%。     

基于遗传优化算法的城市轨道交通多列车运行节能计算方法

针对地铁列车多列车节能问题,提出一种基于遗传优化算法的多列车运行节能计算方法。分析多列车运行过程中制动能量传递使用过程;建立以能耗最少、旅行时间准点为目标,以全天列车运行对数、高/低峰行车对数为约束的多列车运行节能模型;采用遗传算法获得各站最优的停站时间和发车间隔序列,并计算出全线能耗、列车能耗和线路损耗。同时,以我国某地铁线路4个区间组成的短线进行多列车节能仿真,优化得到各站的停站时间和发车间隔时间。     

基于免疫粒子群算法的地铁列车节能优化研究

在综合考虑地铁列车动力学特性、线路条件、区间限速以及准点运行等条件的基础上,建立基于再生制动能量利用的多约束能耗模型。通过免疫粒子群组合算法求解列车能耗模型,得到列车节能操纵工况序列及各工况转换点,最终求得列车站间运行的最低能耗。为验证该方法的有效性,以南宁地铁1号线为仿真实例,计算得出优化后的列车能耗降低6.62%。     

现代有轨电车时刻表与操纵节能协同优化

为保证有轨电车快速和准点的优势,通常采用绿波控制协调各信号灯的相位差,使有轨电车在交叉口间按规定时间运行时能连续获得绿灯。然而,目前编制时刻表时一般未考虑列车在车站启停操纵引起的时间损失,导致列车赶点运行而增加牵引时间甚至遇上红灯,从而导致牵引能耗增加。以总牵引能耗最小为目标,建立时刻表和列车操纵双层节能优化模型。上层为有轨电车在各交叉口间运行时间的优化调整模型,下层为列车在给定运行时间下的节能操纵模型。同时,设计相应的双层遗传算法进行求解。研究结果表明:通过该方法可以在总运行时间不变的情况下减少超过16.5%的牵引能耗。     

基于多目标仿真技术的牵引节能优化关键算法及应用研究

城市轨道交通供电系统中牵引供电能耗受列车运行策略、运行时刻表编制和线路断面设计等多种因素影响.利用多列车仿真技术开发了一套牵引能耗仿真分析模型和多车牵引供电模型,研究了单车驾驶策略和基于运行时刻表的多车协同牵引节能优化技术.基于合肥轨道交通1号线列车运行数据的仿真结果表明,该优化技术效益较为明显,综合节能效果可达5％.     

基于FAPSO的地铁列车节能运行优化研究

以地铁列车节能、准点运行为研究目标,在充分考虑实际运行线路条件下,构建满足约束条件下的多质点列车运行能耗模型,并在此基础上,将萤火虫算子引入到标准粒子群算法中,构建一种包含萤火虫算子的粒子群优化算法(FAPSO),进而提出基于FAPSO算法的双层结构一体化优化控制方法。上层结构优化通过使用FAPSO算法对获得的总冗余时间进行分配,进而得出各站间最佳运行时间,优化列车运行时刻表;下层结构优化在上层结构优化所得站间最佳运行时间下,对不同运行策略下列车运行能耗进行比较,进而优化整条线路的列车运行策略。最终,获得列车站间节能、准点运行的最优驾驶方案。以广州地铁站间线路为例,通过MATLAB进行实例仿真,仿真结果表明,经双层结构一体化优化后列车运行能耗降低10.8%,且满足列车准点运行的要求。     

一种城市轨道交通节能优化控制算法设计

城市轨道交通系统能耗包括列车牵引、通风空调、电梯、给排水等设备产生的能耗,其中列车牵引能耗占轨道交通系统总能耗40%以上,最大化地降低列车牵引能耗成为了日益关注的问题。主要针对复杂路况下列车的运行控制,设计出一套基于递归思想的优化算法,能够得到在特定时间、路况等约束条件下的最优行驶控制策略,能够有效降低牵引能耗。同时研究了多列车运行时,如何通过协同控制最大化利用制动再生能量的问题,并给出了相关的解决方案。     

高速列车节能运行优化控制方法研究

高速列车节能运行控制对高速列车节能降耗至关重要。基于现代最优控制理论,考虑列车再生制动能量反馈,建立高速列车在定时约束条件下最小能耗计算模型,利用极小值公式推导得到最佳控制原则为最大牵引、匀速、惰行及最大制动这4种运行方式组合。在此基础上,依据高速列车牵引特性和阻力特性曲线,提出一种列车节能运行控制方法,基于此方法求解得到列车运行能量消耗最低所对应的最大速度值,从而计算得出整个运行过程中列车运行能量消耗最小时最大牵引、匀速、惰行及最大制动的转换点。为验证所提方法的有效性,以京津城际CRH3型动车组为例,采用本文所提出的节能运行控制方法,列车运行能耗比试验测试值降低了约14%。研究结果为高速列车节能运行控制提供了依据。     

轨道交通牵引系统再生能量利用方案研究

研究目的:城市轨道交通普遍采用VVVF动车组列车,在列车制动时,将再生大量能量,如果能够对这部分能量加以有效利用,则对于整个轨道交通的节能降耗将意义重大。目前工程上有几种再生电能利用方案,但不同方案的节能效果相差较大,部分方案甚至浪费能量。因此,有必要将理论计算和工程实际测量相结合,对现有再生电能利用方案的节能效果进行综合分析。研究结论:本文通过构建轨道交通牵引供电系统模型,并将计算结果与工程实际测量结果进行比较分析,结果表明:(1)当牵引变电所不设置再生制动装置时,车辆间的再生能量相互利用率很高;(2)传统的将再生制动电阻置于牵引变电所不但不会节省能量,相反会浪费能量;(3)当再生电能利用装置的容量达到一定值时,再增加容量,对于节能效果影响已经很小;(4)该研究结果可应用于轨道交通牵引供电系统的设计中。