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%。     

朔黄铁路再生制动能量利用及节能分析

为研究朔黄铁路神池南至定州西段再生制动能量利用情况,本文根据实际运行的两种车型分析了再生制动能量产生原理和流向,利用OpenTrack和OpenPowerNet软件建立牵引供电系统模型,以50％ HXD1机车上线比例作为初始值,对6种工况进行仿真,得到HXD1、SS4B机车实际运行功率曲线以及6种工况下牵引变电所总功率曲线和能耗,分析得出再生制动能量利用率和节能情况,并针对优化再生制动能量技术方案提出明确建议.     

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。     

基于列车制动功率的地面式储能系统阈值优化研究

对地面式储能系统与制动电阻联合工作时的阈值设定进行优化研究.以降低再生制动能量的线路损耗与稳定列车受电弓处牵引网压为目标,提出了一种根据列车最大制动回馈功率的阈值优化方法.采用地铁实际线路参数进行仿真,结果表明:阈值优化后,单车制动时再生制动能量回收率得到有效提升;多车制动时列车受电弓处网压得到抑制,避免再生制动失效情况的发生.     

基于车-网同步测试的牵引变电所馈线保护误动分析

大功率高速动车组密集开行,与牵引供电系统之间引起的车-网耦合匹配问题愈发凸显。牵引供电系统作为高速铁路的唯一动力来源,车-网耦合系统的匹配性直接关系运行安全和质量。采用车-网同步测试方法,研究动车组牵引负荷特性变化规律,分析牵引负荷对牵引变电所馈线出口处等效测量阻抗的影响,探究牵引变电所馈线保护阻抗Ⅰ段误动的原因,为车-网耦合系统优化设计提供重要参考。     

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。     

地铁牵引供电系统交-直流潮流算法研究

地铁牵引供电网采用双边供电方式,使得相邻牵引变电所换流器之间相互影响.本文分上、下行线路进行直流功率分配,考虑换流器之间的联系以及再生制动工况,计算各牵引变电所的有功功率输出;考虑换流器特性,将牵引变电所视为PQ节点,进行交流潮流计算;将直流功率分配收敛为最终指标,将交流潮流计算嵌入其中,并用其结果来修正直流潮流的输入量,最终达到收敛的目的.该混合迭代算法收敛性能好,实例验证了该算法的准确性和可靠性.     

轨道交通列车综合节能研究综述

碳达峰、碳中和目标是世纪大考，作为用电大户的轨道交通系统，其综合节能任务艰巨，挑战巨大。在全面分析轨道交通能耗现状和用能特征基础上，总结国内外相关理论研究成果和技术发展趋势。从列车运营节能优化、多能源接入牵引供电、负荷匹配与效能提升、基础设施节能设计等维度开展系统性思考，突破车机工电辆条块分割，以全寿命周期综合节能为目标，以信息化和数字化为基础，以智能技术和先进装备为手段，探讨并提出“车-图-网-线”综合和“源-荷-储-运-网-维”贯通的大系统综合节能解决方案。     

超级电容有轨电车多区间节能优化研究

超级电容有轨电车具有高效环保的优点，研究其多区间运行时刻表和运行策略能够进一步降低运行能耗。文章首先介绍车载超级电容能量流动模型，建立列车动力学模型与超级电容模型，以列车系统总能耗最小为目标，建立协同优化列车运行时刻表和运行策略的节能控制模型；设计动态规划算法，求解列车多区间运行时刻表和运行策略；最后通过实车线路进行仿真验证。结果表明，在各区间均采用节能运行策略，相比于标准时刻表，优化时刻表能够进一步降低运行能耗；同时分析了多区间总运行时间与能耗的关系，可综合考虑列车运行能耗与效率制定运行时间，采用协同优化方法确定时刻表与运行策略，从而达到节能的目的。     

考虑再生制动能利用的城市轨道交通列车节能运行优化方法研究

对列车运行过程的优化是实现城市轨道系统交通节能的重要途径之一。列车节能运行优化主要包括两个层面的问题:一是单列车站间运行策略优化;二是多列车运行协调的时刻表优化。从上述角度出发,分别建立以能耗最低为目标的单列车站间运行优化模型和以再生制动能利用最大为目标的多列车运行时刻表优化模型,设计相应算法进行求解,并提出将二者结合协同优化的方法。采用北京地铁某线路数据,验证所建模型适用性和优化效果,提出针对全线能耗最小的全局优化方案。     

城轨列车再生制动能量回馈系统研究

为了对城轨列车再生制动能量回馈系统的功能及系统可靠性进行验证,阐述了能馈变流器数学模型、双闭环控制策略及SVPWM调制模式,进行仿真及现场带车试验。仿真及试验结果表明:该方案能够很好地稳定直流母线电压,保证车辆的安全运行,能可靠、稳定地实现制动能量回馈功能,回馈的交流电能质量良好。     

适用于多列车运行的轨道交通再生能馈装置容量优化配置方法

为了实现再生能馈装置在城市轨道交通供电系统中的优化配置,提出一种适用于多列车运行情况的再生能馈装置容量优化配置方法。利用DCTPS软件和PSCAD软件搭建一套包含能馈装置的地铁系统等值仿真模型,在此基础上以能馈装置综合收益最大为目标,利用遗传算法对容量配置进行求解。算例结果表明,所提方法能够保证牵引变电所直流网压处于安全水平,满足牵引供电和再生制动电能吸收的需求,同时也将吸收更多的再生电能,有利于提高城市轨道交通系统的综合收益。     

计及牵引负荷不确定性的同相供电系统随机优化运行策略

为克服列车高速行驶中取流波动性而加剧的同相供电系统安全高效运行的不确定性，建立包括牵引变压器、潮流控制器、储能元件的同相供电系统数学模型。以牵引负荷功率为随机变量，形成刻画运行不确定性的潮流机会约束条件；以电压不平衡补偿、系统安全运行边界为确定性约束，计及混合储能服役性能退化影响，以牵引变电所电费成本和储能元件老化成本组成的日运行成本最小为优化目标，以潮流控制器控制方案和混合储能充放电策略为决策变量，建立同相供电系统随机优化运行模型，并将该模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。算例分析结果表明：提出的优化运行策略在不确定性条件下可有效降低运行成本约13%，且混合储能循环寿命提高了约3 a。     

城市轨道交通智慧牵引供电系统

新一轮产业革命促使我国城市轨道交通行业步入智能化发展阶段,逐渐改变了轨道交通传统的建设和运营服务模式。然而受地理环境、经济水平和人口密度等差异的影响,国内各地城市轨道交通发展不均衡。为确保我国城市轨道交通行业智能化建设的有序健康推进,需要开展行业层面的顶层设计,统筹发展战略,明确建设目标,确定重点任务,谋划实施路径。利用先进信息通信技术实现牵引变电所、双向变流器、车辆、信号系统和能量运控系统等多个系统的实时数据交互,从牵引电网源荷匹配、能源利用率、电能质量和系统安全等维度出发,进行了系统级的车网能量调度、列车负荷预测、电网故障测距和列车运行图优化,构建了一体化协同共享的城市轨道交通智慧牵引供电系统,并以某城市地铁2号线为例,在"路—网—车"一体化仿真平台上验证了其有效性,基于此给出了工程化实践亟待研究解决的关键问题。     

轨道交通新型电-电混合动力驱动能量包技术研究

绿色、低碳、节能成为未来轨道交通装备的重要发展方向。文章针对轨道交通的运行需求和各种储能元件的特性分析,介绍了超级电容和蓄电池匹配集成的新型电-电混合动力驱动技术,提出了一种超级电容和蓄电池的新型匹配结构,并详细说明了该技术的功率分配方法以及部件关键技术要求,并针对再生制动能量回馈利用,提出DC/DC电压控制优化方法。该能量包方案可以有效提升轨道交通运行性能,可以为其他绿色动力驱动系统设计提供参考。     

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%。     

高速铁路车-网电气耦合匹配特性研究

高速铁路车-网电气耦合匹配特性直接关系到安全、高质和高效运营,具有重要意义。以某高铁线路为例,采用专业电能质量监测设备,对典型区段牵引变电所、AT所和分区所开展供电品质综合测试,同步分析高压侧与馈线侧电压分布、谐波畸变率以及功率因数等变化过程。同时,对新型动车组用电特性进行测试,基于相关标准定量评估牵引供电系统和动车组之间的电气耦合匹配关系,为优化车-网耦合系统相关设计提供重要依据。     

多车场响应型接驳公交运行线路与调度的协调研究

为提高响应型接驳公交运行效率,提出响应型接驳公交系统多车场协同运行、多车型协调调度、线路与调度协调设计的思想。引入虚拟车场将多车场设计问题转换为单一车场设计问题;建立混合需求问题的两阶段法来分阶段处理预约需求和实时需求;构建预约需求下车辆路径与调度的协调优化模型及其求解算法。计算结果表明:在给定相同的预约需求和混合需求下,与独立运行相比,协同运行的总费用分别降低了8.6%和13.0%,车辆总运行时间分别减少了5.7%和12.5%;多车场的协同运行有效地提高了运营效率。小型车比例增加50%,大型车比例同时减少50%时,系统总费用的变化率在独立运行和协同运行下分别达到11.2%和5.9%,车型比例对系统总费用具有显著影响。     

城市轨道交通飞轮储能系统 控制策略研究

为了解决城轨列车频繁牵引、制动造成的网压波动和能量浪费问题,针对应用于城市轨道交通的飞轮储 能系统,提出一种基于牵引网直流侧电压的充放电控制策略,采用均速控制方法调节飞轮阵列因工艺与环境不同 造成的转速差异,并在现有控制策略的基础上提出空载网压辨识算法,确保飞轮在中压环网电压波动时仍能正确 动作。最后以北京地铁房山线为例,对含飞轮储能系统的牵引供电系统进行建模和仿真分析,并在牵引变电所接 入飞轮储能装置进行现场实验。研究结果表明：接入飞轮后,牵引网压峰谷差值降低了 33.2%,牵引变电所输出 能量减少了 23%,验证了控制策略的可行性和飞轮储能系统的稳压节能效果,为飞轮储能系统在城市轨道交通领 域的进一步应用提供参考和借鉴。     

基于车-地通信的朔黄铁路列车追踪优化研究

为优化朔黄铁路列车追踪,通过增加地面调度优化系统和车载辅助智能操控系统,建立基于LTE-R网络的连续车-地通信,使车载设备获得更多的前方线路信息,并实时监督列车的追踪间隔,从而实现列车精确定位以及临时限速和行车许可即时传递,通过比对分析,优化后不仅能提高效益,更能保证列车运行安全。