考慮節(jié)能目標(biāo)的城市軌道交通列車運行行為優(yōu)化研究.pdf

1、城市軌道交通系統(tǒng)是城市交通的重要組成。我國的城市軌道交通系統(tǒng)的運營里程和客運量迅猛增長，如何在大客流條件下構(gòu)建節(jié)能減排的城市軌道交通運營系統(tǒng)，是值得深入研究的。為有效降低作為城市軌道交通系統(tǒng)能耗主體的牽引能耗，本文在綜述國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，以列車運行行為為研究對象，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通牽引能耗測算模型;基于再生制動能利用，提出城市軌道交通系統(tǒng)時刻表優(yōu)化模型;考慮低峰期上下車客流，構(gòu)建列車運行調(diào)整的優(yōu)化模型;最后，提出牽引能

2、耗及運輸效率的評估模型。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)系統(tǒng)分析了城市軌道交通系統(tǒng)既有的三種能耗測算模型即基于數(shù)據(jù)的回歸分析測算模型、基于電功率的測算模型和基于運動學(xué)方法的測算模型存在的問題，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通牽引能耗測算模型。采用灰色關(guān)聯(lián)層次分析法對既有線路的牽引能耗影響因素進行分析，日平均客運量(0.86)＞技術(shù)速度值(0.72)＞月平均溫度(0.68)。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的城市軌道交通牽引能耗模

3、型，以某地鐵線路為對象進行了案例分析，取得了良好效果。結(jié)論表明:模型預(yù)測值與實際值的相對誤差最大為8.61％，最小為0.01％，平均相對誤差為3.12％，模型精度較好。
　　(2)通過詳細(xì)分析列車運行中的牽引、惰行、制動過程，明確了增加相鄰列車牽引階段和再生制動階段的重疊時間是提高線路再生制動能利用率的有效途徑。結(jié)合城市軌道交通系統(tǒng)的安全行車需求提出了符合城市軌道交通運行特點的約束條件，以重疊時間最大化為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建基于再生制動

4、能利用的城市軌道交通系統(tǒng)時刻表優(yōu)化模型，并以某地鐵線路為案例對比了優(yōu)化結(jié)果和原時刻表的差異，結(jié)果表明:當(dāng)最小追蹤間隔Λ=90秒時，優(yōu)化后總重疊時間為119秒，比原時刻表的95秒重疊時間相比增加了25.3％，顯示了較好的應(yīng)用性。該模型深化了既有研究中對制動過程的分析，更加符合實際運行情況。
　　(3)通過對列車停站時分具體組成進行分析，并在低峰時期乘客上下車所需時間的分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以停站時分和站間運行時分為決策變量、以單輛列車到

5、達(dá)時刻偏差最小和牽引能耗最小為優(yōu)化目標(biāo)的列車運行調(diào)整優(yōu)化模型，并以某地鐵線路為案例分析了列車停站時分的優(yōu)化潛力以及牽引能耗的優(yōu)化程度。結(jié)果表明:當(dāng)?shù)秸緯r刻偏離的權(quán)重和牽引能耗的權(quán)重均取0.5時，優(yōu)化后的總停站時分從325s降至189s，共下降了136s，占原停站時分的41.8％;站間運行時分對應(yīng)增加了136s，占原站間運行時分的8.4％。由于每個站間運行時分都有少許增加，因此，牽引能耗均有所下降，最終牽引能耗下降了62.07kWh。

6、r>　　(4)考慮不同技術(shù)速度及列車滿載率條件下的牽引能耗以及運輸效率變化機理，以不同的城市軌道交通工作量為測算基礎(chǔ)，提出了百車公里牽引能耗評估模型、萬人公里牽引能耗評估模型，百車公里時間消耗評估模型、萬人公里時間消耗評估模型，車公里運行成本評估模型、人公里運行成本評估模型，并采用實際案例對2種地鐵列車的牽引能耗和運輸效率進行評估。評估結(jié)果表明在技術(shù)速度低于25km/h時，牽引能耗值隨技術(shù)速度的增加略有下降，當(dāng)技術(shù)速度高于35km/h后