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原文传递低地板列车节能控制技术研究

论文题名：	低地板列车节能控制技术研究
关键词：	低地板列车;节能控制;再生制动;能量再利用;多车协同
摘要：	随着城市化进程快速发展，低地板列车以成本低、人性化、城市景观效果好等优点倍受青睐，并成为世界上许多大城市交通骨干，是城市轨道交通的发展趋势。因此研究低地板列车节能运行，降低能源消耗，对建设资源节约型、环境友好型社会有重要意义。牵引耗能和再生制动回馈能量再利用是影响列车总能耗的两个关键因素，本文在给定的低地板列车编组配置和线路条件下，考虑再生制动能量再利用，研究通过优化列车操纵来降低单列车运行能耗和多车协同运行能耗的方法。　　本文首先介绍了所研究的低地板列车的编组配置，通过对列车特性描述表明与其他车型的区别及研究的必要性，同时为推导计算列车节能控制策略做准备。之后建立了单列车节能运行能耗模型和列车模型，通过引入庞特里亚金极值原理，并构造哈密顿函数，求解出单列车节能运行控制的最佳原则，结合低地板列车特性，设计单列车运行节能控制算法，验证了列车运行能耗与列车最高速度存在对应关系，并证明了最小能耗的存在。然后在Linux环境下，设计单列车运行节能软件，计算出列车最节能的运行曲线，并分析了节能效果。　　在单列车节能运行模型基础上，建立多车协同运行能耗模型和列车模型，通过对模型解析得出多车协同节能运行控制策略，即四阶段节能运行控制策略（由最大牵引、匀速、惰行和最大制动四个运行阶段组成）和五阶段节能运行控制策略（由最大牵引、匀速/惰行、最大牵引、惰行和最大制动五个运行阶段组成）。以两辆车在同一供电区间下协同运行为例，运用启发式算法设计两辆车协同运行节能控制软件，分别计算出这两个节能控制策略在不同发车间隔下的节能效果，最终通过对比分析得出不同发车间隔下应采取的最优节能控制策略，同时得出总运行能耗最小时对应的发车间隔及应采取的节能控制策略。　　最后将列车运行的平动系统换算为列车牵引电机的旋转系统，通过能量等效原则，运用试验电机等效模拟列车牵引电机，从而实现试验电机对列车运行的等效模拟。之后搭建单列车运行试验台，采用LabVIEW编写上位机控制软件，通过串口实现指令通信，对单车节能运行控制策略进行验证。在此基础上，设计两车协同运行试验台，对多车协同节能运行控制策略进行验证，实验结果与仿真一致，表明四阶段节能运行控制策略和五阶段节能运行控制策略可以实现低地板列车节能运行的目的。
作者：	郭怀龙
专业：	电气工程
导师：	刘建强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文