城軌列車節(jié)能駕駛策略與儲能式再生能量利用研究.pdf

1、城市軌道交通系統(tǒng)能夠?yàn)槌丝吞峁┌踩?、高效的服?wù)，具有單位能耗低、運(yùn)量大等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于城軌系統(tǒng)的大規(guī)模運(yùn)營以及高頻率的服務(wù)，城軌系統(tǒng)的整體能耗十分巨大，節(jié)能減排勢在必行。城軌系統(tǒng)中再生制動能量轉(zhuǎn)化效率高、利用潛力大，因此成為近年來備受關(guān)注的節(jié)能方式之一。本文在傳統(tǒng)的列車節(jié)能駕駛策略基礎(chǔ)上，結(jié)合再生制動能量的利用，分析了軌旁和車載儲能裝置對列車牽引能耗的影響，并提出了再生制動能量優(yōu)化利用的模型及算法。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　

2、(1)首先提出了一種列車節(jié)能駕駛模型，模型中考慮了與列車速度相關(guān)的最大牽引力、最大制動力和基本阻力、與列車位置相關(guān)的坡道附加阻力，以及區(qū)間限速、總運(yùn)行時分、舒適度等約束條件。接著，設(shè)計了一種基于動態(tài)規(guī)劃的列車節(jié)能駕駛策略求解方法。該方法根據(jù)實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)對動態(tài)規(guī)劃中階段劃分?jǐn)?shù)量和狀態(tài)點(diǎn)設(shè)置個數(shù)進(jìn)行了限定，有效地降低了算法的空間復(fù)雜度，縮短了計算時間。
　　(2)建立了具備儲能系統(tǒng)條件下的列車節(jié)能駕駛優(yōu)化模型，并設(shè)計了一種數(shù)值型算法，

3、通過將可利用的再生制動能量等分后分配至區(qū)間不同位置的方式，得到了車載儲能系統(tǒng)中再生制動能量的優(yōu)化利用方法。在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計了另一種數(shù)值型算法，優(yōu)化了軌旁儲能系統(tǒng)在線路上安裝位置使再生制動能量的利用效果更好。
　　(3)基于北京地鐵亦莊線實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行了案例分析。在案例一中給出了列車在給定站間內(nèi)的節(jié)能駕駛策略，使用控制變量法，分析了動態(tài)規(guī)劃中速度間隔和距離間隔對計算結(jié)果的影響進(jìn)行。案例二中提出了車載儲能系統(tǒng)中再生能優(yōu)化利用方法，

4、并對車載儲能系統(tǒng)的質(zhì)量和容量進(jìn)行了優(yōu)化配置，列車牽引能耗相比于未裝載車載儲能系統(tǒng)之前下降了30.51％。而且與未考慮優(yōu)化再生能利用的節(jié)能駕駛策略相比，利用該算法再次優(yōu)化的駕駛策略可進(jìn)一步節(jié)能3.81％。案例三對軌旁儲能系統(tǒng)中再生制動能量的優(yōu)化利用方法進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，相對于未安裝軌旁儲能系統(tǒng)前列車的牽引能耗降低了21.7％。算例三中還分析了軌旁儲能系統(tǒng)的容量以及安裝位置對列車節(jié)能運(yùn)行的影響，為實(shí)際應(yīng)用提供了參考，具有一定的應(yīng)用前景。