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城市轨道交通列车速度曲线与区间运行时间综合节能优化研究
| 论文题名： | 城市轨道交通列车速度曲线与区间运行时间综合节能优化研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;列车速度曲线;区间运行时间;综合节能优化 |
| 摘要： | 城市轨道交通以其安全、平稳和高效的运行特点在国内得到迅速发展。但是，其日益增长的能耗问题亟待解决。本文从单区间牵引节能角度出发，提出了列车速度曲线优化方法；从全线运行节能角度出发，综合考虑列车牵引能耗、乘客乘车时间、乘客换乘和列车全周转运行时间等因素，提出了速度曲线和区间运行时间综合节能优化方法，主要研究内容如下： （1）研究列车自动运行系统，分析列车驾驶策略，明确列车运行过程中的性能指标；分析列车运行过程的受力情况和电机效率变化，建立基于多质点的列车运行仿真模型；采用时空状态网络对速度曲线和区间运行时间进行系统分析，建立列车速度曲线和区间运行时间综合优化模型。 （2）设计基于NSGA-Ⅱ的列车速度曲线多目标优化算法，通过优化列车运行模式、牵引加速度、制动减速度、惰行起始速度、惰行终止速度（巡航速度）和惰行起始点等速度命令，实现列车节能省时速度曲线和时间-能耗Pareto最优解集的求解。 （3）在列车速度曲线优化的基础上，综合考虑区间运行时间对列车牵引能耗、乘客乘车时间、乘客换乘和列车全周转运行时间的影响，建立列车区间运行时间优化模型；针对该模型，提出了基于DQN（DeepQNetwork）算法的列车区间运行时间优化方法。通过奖励函数的设置，分别以能耗和乘客乘车时间为侧重点对列车速度曲线和区间运行时间进行综合优化。 在上述研究的基础上，采用C++编程语言在QT平台上编写了城市轨道交通仿真优化软件。结合国内某条地铁线路的实际数据进行仿真验证，仿真结果显示：在满足乘客换乘时间需求和保持列车全周转运行时间不变的前提下，侧重全线牵引能耗降低的速度曲线和区间运行时间综合优化方案节能率达13.92%，乘客人均乘车时间增加0.6%；侧重乘客乘车时间降低的速度曲线和区间运行时间综合优化方案节能率达12.78%，乘客人均乘车时间减少1.44%。 |
| 作者： | 周巡 |
| 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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