城市轨道交通列车节能优化及能耗评估

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1、1引言11选题背景自从第条地铁线路在北京建成以来．中国城市轨道交通不断向前发展，尤其近几年．中国进入了城市轨道交通的蓬勃发展时期。据统计，截ir到20lo年12月3l11．中田已在13个城lH椭有了49条建成并正式投入运营的城市轨道交通线路，总晕程超过14255kin，另外共有47个城市lF在建设或姚划新的城市轨道交通线路，总规划早程超过10000km。以北京为例，到2015年，北m市将建成总长56lkm的“三环、四横、血纵、八放射”轨道交通网络⋯。但备个城市轨道交通成本都非常之高．不但建设成本很高，而且正式运营通车后线路缚年的运营维护成率更是非常大，其中尤其以线路耗电费用最为严重

2、。如按照同等运力比较，轨道变通能牦仅仅相当于小汽车的1／9，公交车的1／2，但由于运量大，其总耗电量相当大。据测算，2008{刚E京轨道交通线网规划用电为65亿度，约占北京市用电总量的1％；到2015年．北京轨道变通线刚规划用l乜为139亿度．约占北京市用电总量的l2％．年耗电登增幅平均达12％I“。这样．北京市政府母年对北京城市轨道交通运营丁损的补贴就将多达数亿元。不仅北京，其他城市也存在戢市轨道变通总能牦过大，致使城市轨道变通运营成本居高不r，这已成为城市轨道交通最为突出的一大难题。凼此，降低城市轨道交通能耗，减少用电总量，成为降低城市纠L道交通运营成本的一个最为有效的途往。城

3、市轨道交通系统运营过程cp能耗的主要形式即为用fn能耗。恨掘对虹芷lH轨道交通用电负荷的统计分析，能耗主耍用于以F几个方i{【i=牵引供电，通风空渊，电扶梯．照明．给排水，弱电系统．等等，如图1．1所示。}II目1一l-Ⅱ咀看出，能耗1，耍分m在列车牵引用电和各种云JJ山辅助及照明设备用lb，其中．Je其以帮引供电能耗最大，柏近50％均柬自予列1雌引能耗。因此，减少城市轨道交通系统耗能的重要选径之一就是降低列车牵引能耗。列车牵引能牦主要用十列车运行，因此，实现列≈二的节能运行成为了降低列车牵引能耗最为有教的重要手段。阿I1眦『lj轨道建越系统川lU负荷统计分布l封Figl—lSta

4、tisticaldistributionfigureofelectficityloadinurbanrailtransitl2研究现状若要攫现列车肖能运行，考虑列车运行特点．必须对列车运}亍曲线进行优化，田此．研究者丌始采用各种控制算法、智能算法等用于列车运行控制，设计列车竹能运行优化算法。H前．国内外已有很多对十列车节能运行优化的研究。田外对F列1节能优化的问题的研究昂多，而且起步也较早，最早可以追溯到I：世纪六l’3F-4℃，倒如，lshikawa(1968)，Kokotovie＆Sirl曲(1972)等对f列车运行策略进行了最早的百Jf究与设计【川11】。1975年．Goan

5、gHH等人将启发式算法应用到了地铁线路纵断呖

6、殳计I”。1987乍，MellitB进一步提H{将专家系统应用于列车运行控制中，动态控制列车隋f弘I。1988年OshimaH等人叉将模糊预测羟制思想朋到列车运行rP．以模糊控制逻辑柬控制列1三的运行[71。2000年左右又有很多人¨1始利川遗传算泄：米对列车运行控制进行研究，如：1999年，HanSH利用并行遗传罅法求解了列车节能运行的惰行点吼2003年，WongKK与Ho—K应用遗传算法u王求解山了地铁列1运行的竹个瞒行点位置．此外还成川舒屡遗忙算法求解了多个陌行点似霄pj。而我I=!I学背对__J二列车节能运行优化问题的研究起步较

7、晚，90‘1。代后彳陆续丌f!fi．在2000年以后研究较多，目前也楚】：6c得了靛多有价值的研究成粜。】994年．王11山研究了列车节能运行的优化操纵方法，给出了列车节能运行∞优化操纵序列和哥优策略⋯。】997年，会炜东、王自山等讨论了起伏坡遣线路F刘1，甘能运行撕l_LL们离线优化问越．提}u一种局部优化(麻用神经网络)1o全J10寻优策略(府川遗传算法)川配台的f『『直优化模型⋯l：此后．m1998年．盒炜尔等叉以此幞’眇-成列车优化操纵蛙Jc!：模式¨¨线}匕导列乍讧能远?}』=

8、”】。2002{l：《韭巫至迪厶芏主业熊土!j兰位监童lI盏2007年．丁勇、划海东、毛宝华等

9、先后发表四篇文章，建立了列车节能运行模拟系统，分别探讨了列车牵引力学条件卜、列车牵引特性下的列车节能操纵问题．并研究了定时约束条件下的列车节能操纵模型，给出求解的启发式算法及其专家控制原则，并进行了仿真mII。4Ⅲ¨I。2005年，崔世文等阐述了合理操纵和节能操纵两种列车优化操纵方法【171．2007年，车玉生等在其文章中提出了坡道三分法机车手柄位变化原则，将列车节能控制问题转化为了最优化问题．应用遗传算法求解【isl。2009年，付印平等研究了列车运行受到干扰时的节