地鐵列車(chē)節(jié)能型運(yùn)行圖優(yōu)化研究.pdf

1、隨著運(yùn)營(yíng)里程規(guī)模的增長(zhǎng)，近年各大城市地鐵系統(tǒng)能源消耗總量也在快速增長(zhǎng)。電力是地鐵系統(tǒng)能源消耗的主要形式，北京、上海等大城市地鐵系統(tǒng)的每年運(yùn)營(yíng)電力消耗已達(dá)10億度以上，其中列車(chē)運(yùn)行能耗所占比重一般達(dá)50％。運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)表明，在不同運(yùn)行圖下，同一線路相同列車(chē)的能耗有一定差異。因此，研究列車(chē)節(jié)能運(yùn)行圖優(yōu)化問(wèn)題，在安全、正點(diǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)地鐵系統(tǒng)的節(jié)能，具有重要的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　論文首先考慮能力供給和運(yùn)輸需求匹配，構(gòu)建了以減少列車(chē)走行

2、公里為目標(biāo)的初始運(yùn)行圖。在此基礎(chǔ)上考慮列車(chē)節(jié)能操縱行為和列車(chē)運(yùn)行限速、供電系統(tǒng)能力限制和服務(wù)水平等約束，以列車(chē)區(qū)間運(yùn)行時(shí)分、發(fā)車(chē)間隔、最大允許的牽引力和制動(dòng)力使用系數(shù)為決策變量，建立列車(chē)運(yùn)行圖節(jié)能優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了求解算法。論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.列車(chē)走行公里數(shù)對(duì)運(yùn)行能耗有較大影響。為此，本文提出了考慮能力供給和運(yùn)輸需求匹配的運(yùn)行圖編制方法。通過(guò)各時(shí)段發(fā)車(chē)間隔的計(jì)算與時(shí)段銜接算法的設(shè)計(jì)，編制了全日列車(chē)運(yùn)行圖。案例分

3、析表明:與實(shí)際運(yùn)行圖相比，編制的運(yùn)行圖在滿足客流需求的條件下，列車(chē)總走行公里數(shù)降低了9％，有助于減少地鐵系統(tǒng)列車(chē)運(yùn)行能耗。
　　2.列車(chē)操縱行為對(duì)運(yùn)行能耗也有很大影響，運(yùn)行圖的節(jié)能優(yōu)化需要考慮列車(chē)操縱行為。既有研究認(rèn)為列車(chē)節(jié)能操縱由牽引、巡航、惰行和制動(dòng)四個(gè)相位依次組成。然而，在有長(zhǎng)大下坡道的區(qū)間上，傳統(tǒng)四階段法可能會(huì)在巡航階段采用制動(dòng)工況。制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致能量損失，不利于列車(chē)節(jié)能運(yùn)行。為此，本文基于傳統(tǒng)四階段法提出一種盡量避免在巡航階

4、段采用制動(dòng)的列車(chē)定時(shí)節(jié)能操縱模型，并設(shè)計(jì)了遺傳算法進(jìn)行求解。案例分析表明:在含有大下坡的坡道上，恒限速和變限速下列車(chē)定時(shí)節(jié)能操縱模型比傳統(tǒng)四階段模型可分別節(jié)能15.5％和7.95％。
　　3.在給定各時(shí)段列車(chē)開(kāi)行對(duì)數(shù)的基礎(chǔ)上，本文考慮了列車(chē)定時(shí)節(jié)能操縱行為，構(gòu)建了節(jié)能運(yùn)行圖優(yōu)化模型。通過(guò)優(yōu)化發(fā)車(chē)間隔、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分和最大允許的牽引力和制動(dòng)力使用系數(shù)，減少列車(chē)牽引能耗并充分利用再生制動(dòng)能，使運(yùn)行能耗最小并降低瞬時(shí)供電峰值。針對(duì)上述模型