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城市轨道交通列车牵引能耗测算与速度曲线优化研究
| 论文题名： | 城市轨道交通列车牵引能耗测算与速度曲线优化研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;列车牵引能耗;牵引能耗测算;速度曲线优化 |
| 摘要： | 本文从减少牵引能耗的角度出发建立地铁列车牵引能耗测算模型，利用列车区间速度曲线优化方法来降低列车的能耗。本文主要的研究工作内容： （1）通过对地铁列车在运行时的受力分析，建立考虑客流的多质点地铁列车运行模型；研究地铁列车的自动驾驶策略，确定了地铁列车在运行时的工况转换机制，明确了影响速度曲线优化的性能指标。 （2）将地铁列车的区间运行时间等量分割，具体研究列车在每个阶段的不同的运行状态的运行过程，建立相应过程的运行模型以及牵引能耗测算的方法。设计了列车的制动曲线反推列车的惰行工况转制动工况的转换点和进站制动点的求解方法及计算流程。 （3）建立了乘客舒适性、列车运行安全性、定点停车与准时性指标的数学模型。在这些约束指标条件下，以速度命令为优化对象，创建了以地铁列车在相应区间的运行时间和牵引能耗为目标的速度曲线优化模型，设计了归档式模拟退火的优化算法求解目标模型，并结合实际条件通过利用随机数和线路条件生成初始解、利用扰动系数和概率密度函数生成随机扰动向量等来加快算法的寻优速度。 （4）采用QT4.11.1平台和C++11语言编写了仿真软件，进行城市轨道交通地铁列车的在线运行所产生的能量消耗的计算和速度曲线优化，并利用国内某地铁线路的实际数据进行仿真验证。采用考虑客流的地铁列车牵引能耗测算的仿真计算与实测数据对比，能耗误差在3%以内。同时，在维持列车优化区间的行径时间恒定不变，满足定点停车、乘客舒适性以及列车运行安全性的约束条件下，本文提出的基于AMOSA的速度曲线优化的节能方法，可以使地铁列车的运行能耗降低13.59%。通过速度曲线优化模型分别对相同区间的不同运行时间和不同载客量的速度曲线作对比分析。相同载客量不同运行时间下，运行时间越长，牵引能耗越低。相同运行时间不同载客量的条件下，列车启动加速度、制动减速度、惰行点和制动点是不同的。 |
| 作者： | 孙泽洲 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 周凌柯 |
| 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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