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城轨列车节能驾驶策略与储能式再生能量利用研究
| 论文题名： | 城轨列车节能驾驶策略与储能式再生能量利用研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;运营管理;节能驾驶;再生制动能量;储能系统 |
| 摘要： | 城市轨道交通系统能够为乘客提供安全、高效的服务，具有单位能耗低、运量大等优点。然而，由于城轨系统的大规模运营以及高频率的服务，城轨系统的整体能耗十分巨大，节能减排势在必行。城轨系统中再生制动能量转化效率高、利用潜力大，因此成为近年来备受关注的节能方式之一。本文在传统的列车节能驾驶策略基础上，结合再生制动能量的利用，分析了轨旁和车载储能装置对列车牵引能耗的影响，并提出了再生制动能量优化利用的模型及算法。论文的主要研究内容如下: (1)首先提出了一种列车节能驾驶模型，模型中考虑了与列车速度相关的最大牵引力、最大制动力和基本阻力、与列车位置相关的坡道附加阻力，以及区间限速、总运行时分、舒适度等约束条件。接着，设计了一种基于动态规划的列车节能驾驶策略求解方法。该方法根据实际运营经验对动态规划中阶段划分数量和状态点设置个数进行了限定，有效地降低了算法的空间复杂度，缩短了计算时间。 (2)建立了具备储能系统条件下的列车节能驾驶优化模型，并设计了一种数值型算法，通过将可利用的再生制动能量等分后分配至区间不同位置的方式，得到了车载储能系统中再生制动能量的优化利用方法。在此基础之上，设计了另一种数值型算法，优化了轨旁储能系统在线路上安装位置使再生制动能量的利用效果更好。 (3)基于北京地铁亦庄线实际运营数据进行了案例分析。在案例一中给出了列车在给定站间内的节能驾驶策略，使用控制变量法，分析了动态规划中速度间隔和距离间隔对计算结果的影响进行。案例二中提出了车载储能系统中再生能优化利用方法，并对车载储能系统的质量和容量进行了优化配置，列车牵引能耗相比于未装载车载储能系统之前下降了30.51％。而且与未考虑优化再生能利用的节能驾驶策略相比，利用该算法再次优化的驾驶策略可进一步节能3.81％。案例三对轨旁储能系统中再生制动能量的优化利用方法进行了研究。结果表明，相对于未安装轨旁储能系统前列车的牵引能耗降低了21.7％。算例三中还分析了轨旁储能系统的容量以及安装位置对列车节能运行的影响，为实际应用提供了参考，具有一定的应用前景。 |
| 作者： | 宿硕 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 李克平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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