城市軌道交通列車節(jié)能運(yùn)行模型及算法研究.pdf

1、城市軌道交通依靠其容量大、速度快、安全可靠、污染少等優(yōu)點(diǎn)，在城市公共交通系統(tǒng)中扮演著不可替代的角色。截止到2015年12月底，我國內(nèi)地已有累計(jì)25個(gè)城市建成并投入運(yùn)營的線路達(dá)到112條，運(yùn)營總里程達(dá)到3286公里。伴隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，隨之而來的就是巨大的能量消耗問題。如何減少城市軌道交通的能量消耗對(duì)于維持城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。
　　本文在傳統(tǒng)遺傳算法的基礎(chǔ)上，采用動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的方法對(duì)交叉算子和變異算子進(jìn)行調(diào)

2、整，進(jìn)一步提升了算法的搜索能力以及減少早熟現(xiàn)象的發(fā)生。然后以改進(jìn)后的遺傳算法為核心算法，從能量的消耗和供給兩個(gè)角度出發(fā)，進(jìn)行單車和多車節(jié)能運(yùn)行問題的分析、分步與集成求解方法的研究。本論文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，對(duì)列車的運(yùn)行過程進(jìn)行分析，描述列車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型;分析影響能耗的主要因素，建立牽引能耗的計(jì)算模型。
　　其次，利用極大值原理的方法推導(dǎo)出列車節(jié)能控制的必要條件。結(jié)合城市軌道交通的特點(diǎn)，選取了“牽引-惰行-制動(dòng)”的三階

3、段模式進(jìn)行列車節(jié)能控制，建立固定時(shí)分下以牽引能耗最小為目標(biāo)的單車單區(qū)間模型，采用控制單一變量的方法，針對(duì)不同的站間距、限速類型以及坡道等線路條件進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明這三個(gè)因素與能耗成比例關(guān)系。
　　然后根據(jù)牽引能耗和時(shí)間的反比關(guān)系，求得列車在不同區(qū)間的能耗與運(yùn)行時(shí)間的擬合曲線，建立固定時(shí)分下以牽引能耗之和最小為目標(biāo)的單車多區(qū)間模型，對(duì)于列車在各個(gè)區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了重新分配并且計(jì)算區(qū)間總能耗。
　　進(jìn)而利用第二階段新時(shí)刻

4、表的生成方法，對(duì)同一供電區(qū)間的線路運(yùn)行時(shí)間再分配，然后利用第一階段的優(yōu)化控制方法求得列車在各個(gè)站間的牽引持續(xù)時(shí)間和制動(dòng)持續(xù)時(shí)間。以高峰時(shí)間的車輛為研究對(duì)象，從再生制動(dòng)能量的利用率出發(fā)，建立以牽引和制動(dòng)的重疊時(shí)間最大為目標(biāo)的多車多區(qū)間模型，應(yīng)用遺傳算法求解優(yōu)化后的發(fā)車間隔和停站時(shí)間。
　　最后選用北京地鐵線路的真實(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)上述優(yōu)化算法進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明，單車在新時(shí)刻表下優(yōu)化后總能耗在計(jì)劃時(shí)刻表的優(yōu)化后總能耗基礎(chǔ)上又降低2.8％，