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面向节能的城市轨道交通列车速度曲线与时刻表一体化优化研究
| 论文题名： | 面向节能的城市轨道交通列车速度曲线与时刻表一体化优化研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;速度曲线;一体化节能优化;粒子群优化算法 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通线网规模的不断扩大，其系统高能耗问题日益突出。在城市轨道交通系统总能耗中，列车牵引能耗占据很大比重。为有效降低城市轨道交通牵引能耗，减少运营成本，论文首先从列车区间运行策略着手，提出了列车速度曲线多目标优化方法；进一步的，从多列车节能运行的角度出发，综合考虑列车牵引能耗需求的降低与再生制动能量利用率的提高，提出了列车速度曲线与时刻表一体化节能优化方法。 论文的主要研究内容如下： （1）对列车运行过程进行受力分析，建立列车运行仿真计算模型，在此基础上，将全线运行列车、牵引变电所及直流牵引网等效成一个时变电网络，建立适用于多列车系统能耗计算的直流牵引供电系统仿真计算模型。 （2）在列车运行仿真计算模型的基础上，考虑列车运行的安全性、舒适度与停车精度约束，以列车速度命令为决策变量，建立以节能与节时为优化目标的列车速度曲线多目标优化模型，并设计基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化算法对模型进行求解。 （3）结合列车速度曲线多目标优化模型，建立以牵引变电所总能耗最低为优化目标的列车速度曲线与时刻表一体化节能优化模型，并采用粒子群优化算法对列车停站时间及区间运行时间进行组合优化，在满足列车实际运营需求的前提下，设计列车节能时刻表。 （4）基于上述模型与优化算法，采用C++语言在QT平台上开发了城市轨道交通列车节能优化仿真软件，并利用国内某地铁线路的实际数据对论文提出的节能优化方法进行了仿真验证。仿真结果表明，列车速度曲线多目标优化方法可以得到不同区间运行时间下的节能速度曲线，实现列车区间节能运行；列车速度曲线与时刻表一体化节能优化方法可以有效降低牵引变电所总能耗，节能率达15.09%。 |
| 作者： | 柏亚东 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 胡文斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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