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1、国内图书编号：U268.6密级：公开国际图书编号：656.4西南交通大学研究生学位论文城市轨道列车节能控制的研究与实现年级二〇一五级姓名马宁申请学位级别工程硕士专业机械工程指导老师林建辉教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U268.6U.D.C:656.4SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchandRealizeonEnergy-SavingTrainOperationofUrbanMassTransitGrade:2015Candidate
2、:MaNingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.LinJianhuiMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着现代城市交通的发展，城市轨道交通的快捷、准时、安全、高效等优点使越来越多的居民出行选择城市轨道交通。与此同时，城市轨道交通的发展与应用也为降低城市的交通压力做出了巨大的贡献。城市轨道交通与其他交通方式相比，具有集约高效、节能环保等优点，没有小汽车的空
3、气污染及停车困难等问题，运营速度甚至超过每小时20公里，每小时的运营能力达到了7000人次，超过公交车。但随着列车运行速度的提升，列车的运行能耗也明显增大。因此，在满足运行时分的条件下，对城市轨道列车节能运行的研究不仅可以促进低碳经济的发展，还能降低列车运营成本，具有重大的经济意义。基于上述背景下，本文以城市轨道列车节能优化控制研究为背景，首先对城市轨道列车的运行模型进行计算和分析，通过列车受力分析，建立了城市轨道列车牵引计算模型，并基于列车再生制动能量回收的前提下，建立了城市轨道列车能耗计算模型。基于以上理论，建立了城市
4、轨道列车节能优化目标函数。与此同时，本文引入起伏坡道的概念，对列车的运行区间进行划分，并通过极小值原理及列车司机的操纵经验求解得出列车节能优化操纵序列，将列车节能优化控制问题转化为工况转换点求解问题，并采用遗传算法进行计算求解。在以上基础下，本文通过VisualStudio2010的开发环境，并基于MFC的框架进行开发，研究并开发了城市轨道列车牵引计算仿真系统，该系统不仅支持列车、线路的输入以及列车仿真运行图表的输出，还支持列车的动态仿真运行和实时显示列车的受力情况、运行速度、公里标等信息，具有完善的功能。最后，本文通过“
5、佛山南海有轨电车”线路以及对应的低地板城市轨道列车对本文提出的列车节能操纵序列进行仿真验证。在满足列车安全准点的前提下，本文提出的节能操纵优化序列对比给定运行图下能耗节约11.2%，对比最大能力运行策略，能耗节约16.5%，具有显著的节能效果，验证了本文提出的节能操纵序列的可行性。同时，算法的优化处理速度较快，验证本文遗传算法的高效性；通过列车的仿真运行，验证了城市轨道列车牵引仿真系统的可靠性。关键词：城市轨道列车；节能优化；起伏坡道；遗传算法；仿真系统西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththed
6、evelopmentofmodernurbantraffic,urbanmasstransithavebeenchosentotravelbyresidentwithitsfast,punctual,safeandefficient.Meanwhile,thedevelopmentandapplicationalsomakeagreatcontributiontoreduceurbantrafficpressure.Urbanmasstransit,comparedtoothermodesoftransportation,
7、hastheadvantagesofintensive,efficient,energysavingandenvironmentalprotection,andhasnoairpollution,parkingdifficultythancars.Operatingspeedofurbanmasstransitcanreachmorethan20kilometersperhour,andoperationalcapabilityofurbanmasstransitcanbeupto7000people,morethanab
8、us.However,withtheimprovementoftrainrunningspeed,theenergyconsumptionofthetrainissignificantlyincreased.Therefore,undertheconditionsofrunningtime,theres
