面向節(jié)能的城市軌道交通列車運行圖優(yōu)化研究.pdf

1、城市軌道交通因其運量大、安全高效、快速準(zhǔn)時等優(yōu)點在全世界范圍內(nèi)得到快速發(fā)展。同等運力條件下，城市軌道交通人公里能耗約相當(dāng)于公共汽車的三分之一、小汽車的九分之一，因此是各種交通方式中最節(jié)能、最綠色的。盡管如此，隨著其運營里程快速增長、規(guī)模不斷擴大，城市軌道交通的能耗總量很大且在快速攀升。能耗多帶來了高運行成本和高碳排放，給運營部門帶來一定的壓力，因此研究如何降低城市軌道交通能耗的問題，不僅是運營單位關(guān)注，也對國家的節(jié)能減排有重要意義。

2、r>　　本文主要研究如何優(yōu)化城市軌道交通列車運行圖，來降低城市軌道交通列車的牽引能耗從而降低系統(tǒng)的總能耗。從降低列車牽引損耗和提高再生制動能量回收利用量兩個角度，探討了優(yōu)化列車運行圖的模型和算法。詳細來說，開展了以下研究工作:
　　1.介紹城市軌道交通系統(tǒng)能耗的構(gòu)成，并分析了與列車運行密切相關(guān)的列車牽引能耗和再生制動能量，從介紹城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的組成開始，到詳細描述列車運行過程中牽引能量的消耗過程，再到介紹城市軌道交通列車

3、再生制動的原理，最后總結(jié)了當(dāng)前城市軌道交通系統(tǒng)中再生能量的處置方式。得到優(yōu)化運行圖是降低列車牽引能耗和提高再生能量利用量的有效方式。
　　2.提出以最大化同一供電區(qū)間內(nèi)相鄰列車牽引、制動工況的重疊時間為目標(biāo)的列車運行圖節(jié)能優(yōu)化方法。從而提高再生能量的直接利用量來降低列車的牽引能耗。構(gòu)建整數(shù)規(guī)劃模型，并設(shè)計遺傳算法求解。基于北京地鐵亦莊線運營數(shù)據(jù)的數(shù)值算例結(jié)果表明:此節(jié)能優(yōu)化方法可在運營高峰期和非高峰期顯著提高相鄰列車牽引、制動工況

4、的重疊時間。
　　3.在以上優(yōu)化方法基礎(chǔ)上，進一步提出基于同一供電區(qū)間內(nèi)所有列車協(xié)同的列車運行圖節(jié)能優(yōu)化方法。從僅考慮相鄰列車間再生能量的匹配，擴展到考慮同一供電區(qū)間內(nèi)所有列車之間再生能量的匹配，并在模型中增加約束保證列車的全程運行時間及線路上列車的總數(shù)量在優(yōu)化前后保持不變。數(shù)值算例結(jié)果表明:相比于上一點中的優(yōu)化方法，新的節(jié)能優(yōu)化方法可進一步提高再生能量直接利用量，即減少列車牽引能耗。
　　4.從直接降低列車牽引能耗的角度，