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城市轨道交通调度与控制一体化节能研究
| 论文题名： | 城市轨道交通调度与控制一体化节能研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;列车调度;控制策略;粒子群算法;节能优化 |
| 摘要： | 近年来城市轨道交通发展迅速，在城市公共交通出行中占据主要地位。人口数量巨大是中国的基本国情，交通压力日渐显著，在城市的交通运输方面尤为明显，城市轨道交通的发展一直不容忽视，城市轨道交通行业的兴盛，极大的方便了人民的日常出行，对城市的发展进步起到了不可替代的作用。本文旨在研究建立将列车的调度与控制结合讨论的节能模型，再用粒子群算法求解，计算出运行能耗和时间，分析列车最优运行操纵策略和静态时刻表。论文的主要研究内容包括下面几部分： 针对列车的能耗计算，一方面基于单质点模型分析列车运行受力，讨论列车在不同运行阶段中的受力，再根据受力分析计算几种工况下列车的运动方程；另一方面通过研究列车的再生制动原理，从列车调度的角度寻找再生制动能的利用。基于极大值原理，建立最小能耗对应的哈密顿函数并得到列车的四种运行方式，找出最适合城市轨道交通列车的最优驾驶策略，即“最大牵引-惰行-制动”运行策略，为后续列车运行过程提供理论基础。根据这种运行策略，分别计算列车牵引消耗的能量和回收使用的再生制动能，再以消耗的能量和回收的能量之差即系统净能耗作为目标，建立将列车调度与控制结合的一体化模型，最后再对列车实际运营必须满足的约束条件进行了讨论。 对建立的一体化模型，采用粒子群算法进行求解。首先讨论粒子群算法的优缺点，在算法不足之处对参数以及速度更新分别进行改进。引入两个性能测试函数对比证明了改进粒子群算法的优势，并针对改进的粒子群算法，制定模型的求解步骤。选用南昌地铁一号线的列车参数以及部分站点的线路数据和限速情况进行实际分析，利用Matlab软件进行仿真，根据计算结果制定新的节能时刻表并绘制列车节能运行速度曲线。结果显示列车的节能效果达到7.6%，同时改进后的节能运行能够满足运营条件，对线路优化具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 付凌军 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 黄江平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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