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。     

地铁车辆牵引仿真计算

介绍了地铁车辆仿真系统的建模和计算过程,建立了列车牵引、电制动特性模型和仿真计算模型,以基本动力性能要求和列车运行能力要求为输入,仿真得到列车牵引、电制动特性曲线,并对典型区间及实际线路进行模拟运行,通过对比分析仿真和实际运行数据,为地铁牵引系统国产化研制提供参考。     

有轨电车长大坡道线路牵引供电方案研究

结合丽江城市综合轨道交通项目一期工程1号线沿线自然坡度大、列车运行工况为持续爬坡和持续下坡的特点,研究有轨电车长大坡道线路牵引供电方案。通过分析计算列车上下坡能耗数据的严重不对称性,建议对正线上下行接触网在每个牵引供电区间中部并联一次,并设置并联开关。分析长大坡道上下行接触网并联后,牵引变电所的布点与接触网导线组合及重联列车追踪方式之间的关系。结果表明:重联列车紧密追踪对牵引变电所的布点有较大影响,同时接触网采用链形悬挂可以减少牵引变电所的设置。     

无线传能/储能混合动力有轨电车运营能耗需求研究

为降低有轨电车的运行能耗,基于列车牵引计算模型,对无线传能/储能混合动力有轨电车在不同运行工况下的能耗进行分析。首先通过机车动力学模型和线路数据建立列车牵引计算模型,然后分析不同最大加/减速度、最大运行速度(匀速运行时的速度)和载客量对每公里能耗和平均功率的影响,最后讨论不同充电倍率下的能量回收率。仿真结果表明:最大运行速度对车辆每公里能耗和平均功率影响最大,载客量次之,而最大加速度的影响最小;锂电池在20C充电时能够回收所有制动能量。     

超级电容储能装置容量配置影响因素分析

在城轨交通系统中加入超级电容储能装置,可有效抑制列车的再生制动失效问题。为模拟加入储能装置后城轨供电网络的能量流动情况,从全局、动态的角度搭建地面式超级电容储能系统仿真平台,针对国内某地铁线路进行仿真分析,探讨发车间隔、上下行发车时间差以及超级电容控制特性对容量配置结果的影响,并最终确定一套较为合理的容量配置方案。     

现代有轨电车超级电容供电的充电参数分析

介绍了高能超级电容的工作原理及其在现代有轨电车领域的应用情况。针对超级电容的充电特性,结合实际工程案例中现代有轨电车运营交路的需求,分析计算在现代有轨电车运行过程中超级电容剩余的电量。提出了对车载超级电容充电参数配置的建议。     

现代城市储能式有轨电车运行建模与仿真研究

研究基于"接触网+超级电容"为动力源的储能式有轨电车运行仿真系统。通过对超级电容储能式有轨电车进行建模、计算及运行分析,给出了仿真系统软件架构及各功能模块,并利用Qt软件开发该储能式有轨电车运行仿真系统,通过现场实验数据对仿真结果的有效性进行验证。     

现代有轨电车储能式供电能耗与配套供电

储能式供电是现代有轨电车的重点技术发展研究方向和热点问题,列车自带储能装置可为车辆提供牵引电源和辅助电源而脱网运行。通过对储能式供电的技术特点、能耗与充电、供电需求的关系的分析研究,对有轨电车储能式供电车辆与供电系统的配合提出思路。     

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％.     

南昌地铁1号线车辆牵引计算与仿真分析

介绍了南昌地铁1号线车辆的基本情况,对车辆的动力性能以及牵引制动特性进行了计算和仿真,并对列车的救援能力和能耗情况进行了计算分析。计算和仿真结果表明该电传动系统特性和性能满足设计要求。南昌地铁1号线地铁列车及其牵引电传动系统已通过线路型式试验和运行考核,目前已载客运营,运行情况良好。     

新型轨道交通再生制动能量吸收装置研究

城市轨道交通具有站间距离短、车辆运行密度高等特点,列车在频繁的起动与制动过程中会产生数量可观的制动能量。目前再生制动能量回收较多采用电阻吸收或逆变回馈加电阻的形式,能量回收率和利用率都较低。根据逆变回馈和电容储能的特点,组成逆变+储能的新型再生制动能量吸收装置:直流母线制动电能通过逆变器接入400 V车站低压配电系统,超级电容通过DC/DC双向变换器并联在直流母线上,较平稳的制动功率直接经逆变器给车站负荷供电,较大的尖峰功率由超级电容吸收,再供负荷或车辆起动加速用。根据列车的制动特性,以某地铁线路实际数据为例,计算了列车实际的制动功率和能量,给出了逆变器和储能的功率及容量配置方案。所提方案能够完全吸收利用再生制动能量,且所需储能容量较小。     

储能式有轨电车充电站布局优化研究

车载储能装置与接触网搭配的混合供电方式已成为有轨电车供电技术的发展趋势。结合有轨电车线路实际条件与列车特征参数合理设计地面充电方案至关重要。提出了一种基于遗传算法的储能式有轨电车充电站布局优化方法。建立了有轨电车运行模型,结合列车的区间运行过程对充电站布局进行分析。在此基础上,依据充电站布局的优化目标和优化约束条件,推导得到充电站布局的优化评价函数,并结合实际有轨电车线路数据进行充电站布局优化仿真计算。在保证列车正常运行的情况下,优化后的充电站数量仅为优化前的一半。仿真结果表明,采用该优化方法能够极大地降低工程建设成本。     

基于大数据的地铁列车能耗仿真和节能操纵

介绍了地铁车辆大数据特性,建立了列车多质点运动学模型和能耗模型,开发了一套基于大数据的地铁列车能耗仿真算法,并进行了实际线路仿真模型和算法验证;探讨了列车牵引特性下的节能操纵问题,提出了能满足列车安全、平稳、定时约束等要求的节能操纵方法。仿真结果验证了该方法的可行性。     

城市轨道车辆牵引仿真平台的研究

分析了城市轨道车辆牵引计算的动态数学模型,以及牵引仿真计算的若干技术问题及处理.设计开发了基于Visual Basic 2008的城市轨道车辆牵引仿真平台.通过对城市轨道车辆运行进行仿真,提供对城市轨道车辆、运行线路、列车负载和列车运行控制策略的模拟,来获得机车车辆的运行速度、能耗、牵引电机电流等参数,以及针对仿真结果...     

考虑冲击限制的地铁列车牵引计算算法

地铁列车牵引计算往往沿用铁路列车的牵引计算方法,忽略了地铁车辆对控制加速度的"缓变式"处理过程,给牵引计算的控制加速度、速度和运行时间计算带来偏差。给出了考虑冲击限制情况下,地铁列车最大能力运行及节能运行时的牵引计算算法,并采用实际列车和线路数据对算法进行了验证。计算结果表明,考虑冲击限制的地铁列车牵引计算算法可以提高牵引计算中列车速度、加速度和时间的仿真精度,使速度和加速度的仿真计算结果更符合地铁列车运行实际,区间运行时间的计算精度可提高2%以上。     

高速列车应急自走行辅助驾驶研究

当牵引供电网发生故障,高速列车应急自走行系统受车载储能装置容量限制,特别是在线路条件复杂时,如何操纵列车实现就近停车变得异常困难。为了解决高速列车应急自走行系统的速度曲线规划问题,进行了应急自走行辅助驾驶装置的功能设计和系统结构设计。根据列车应急运行的特点,设计了应急自走行优化算法。以CR400BF复兴号动车组列车运行于国内某高速铁路线路为例进行仿真,仿真结果表明,该装置可在能量受限的情况下规划列车自走行的运行速度曲线,与司机巡航驾驶相比实现了良好的节能性;同时,基于节能优化操纵策略,采用不同的牵引目标恒速速度进行仿真,仿真结果表明,根据线路条件选择合适的牵引目标恒速速度,对于车载储能装置容量受限的高速列车应急自走行驾驶具有重要的指导意义。     

有轨电车储能式系统配置方案及供电系统研究

超级电容能量密度低,以超级电容为储能元件的储能式有轨电车储能能量较少,有可能出现由于能量不足而故障停车。为解决该类问题,基于对有轨电车超级电容系统和供电系统的分析,提出车载储能系统配置改进方案。通过对改进方案的仿真分析及经济性分析,认为基于锂离子电池的储能系统方案在满足有轨电车原有牵引特性不变的前提下,具有更好的经济性。在有轨电车全寿命周期(30年)内,该方案供电系统的建设成本、储能系统一次性采购及更换成本,以及运营成本都大幅下降,全寿命周期成本降低了51.14%,具有良好的工程应用前景。     

基于KH算法的高速列车ATO控制策略优化研究

针对传统高速列车自动驾驶(ATO)控制策略优化时简化线路参数、列车牵引计算采用单质点模型等问题,将列车通过牵引供电分相区断电惰行纳入运行工况,建立动车组多质点模型。在满足列车运行图固定运行时间条件下,以能耗、准点性、停车准确性及舒适性为指标建立高速列车ATO控制策略优化模型。利用磷虾群(KH)算法对高速列车ATO控制策略进行优化。以兰新高速铁路某区间线路数据为例,仿真测试表明KH算法可以在较少的迭代次数下获得较粒子群算法更优的ATO控制策略,且列车过分相区断电惰行会对优化结果产生影响,验证了所提算法在优化高速列车ATO控制策略中的优越性及将列车过分相区断电惰行纳入运行工况的合理性。     

现代有轨电车供电方式的研究与对比

针对超级电容有轨电车的用电特性,研究在不同牵引网络下有轨电车充电装置的主电路,分析其在DC1500V供电电压、AC10kV供电电压以及AC380V供电电压下的充电状况及控制策略。分别从架设专有线路、城市电力需求、供电质量和供电可靠性方面进行对比。研究可知,储能式充电装置能良好适应各种充电环境,对电网容量需求低、具有实用、经济、可靠等优点,能有效促进储能式有轨电车的建设发展。     

基于整流机组外特性的地铁车辆短路电流计算

结合实际运行的地铁线路、车辆电气参数,重点研究了整流机组电气特性,提出基于整流机组外特性的地铁车辆短路电流的计算方法,建立"变电所-牵引网-地铁车辆"模型并进行了仿真分析,得出地铁车辆短路暂态过程计算结果与仿真对比,波形误差小于5%。对实际运行工况进行应用分析,结果表明,模型计算可校验"车-网"保护配置的可靠性。研究工作为选择直流快速断路器、确定系统保护配置以及评估系统供电能力提供理论依据及数据支持。