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1、朔黄线重载列车节能策略的设计与实现程伟I,陈临强I,郑木火2(1•杭州电子科技大学，浙江杭州3100382浙江浙大网新集团浙江杭州310052)摘要：朔黄线路条件复杂，一££以来重载列车在该线路上行驶时未考虑节能问题。根据朔黄线路条件，从操纵优化和度给出了该线路卜-坡行车的节能策略，得出在和同路况下，速度波动越低，平均速度越小，越节能；平均速度基木相同时，制动距离越小，越节能。在满足安全，准点前提下，可实现节能5%以上,为列车折返存储更多电量。关键词：朔黄线路：节能策略；操纵优化；重载列车；节能5%以上中图分类号：U284.482文献标志码：A0引言国家科技支撑计划项目一轴重30t以上
2、煤炭运输重载铁路关键技术与核心装备研制，有利于提高铁路重载运输体系和创新能力目丽对大运量重载列「乍节能研究，主要是围绕列年节能运行的技术操作层面展开，比如以列车动力系统为研究对彖的牵引动力优化研究[2，c而从操控方式角度研究重载列车节能策略，一般是借鉴传统行车经验，以最人加速度启动，以最人减速度降速或停车，增加行车过程屮的惰行时间，这在一些平坦的线路上确实取得了较好的节能效果。但是朔黄线路条件复杂，线路多以大下坡为主，起点-终点垂直高度差近2km,运行区间内一味增加惰行时间会引起列车超速，安全隐患极大。由于朔黄线每年煤运量大，能耗多，因此，提出基于朔黄线实际路况的节能策略，为朔黄线上重
3、载列车节能运行提供了一种标准，具有深刻的经济价值和现实意义。1坡度划分根据対朔黄线路条件分析，坡度是造成朔黄线能耗大的主要线路原因。如何根据朔黄线条件设计节能策略，得到能耗优化值是本文的研究重点。朔黄全线近600km,34个站，图1给出了全线坡度，工况，减压量示意图。其屮绿色1111线表示坡度，红色1111线的上/屮/下三段收犒日期：基金项目：国家科技支撑计划项目“轴重30t以上煤炭运输重载饮路关键技术与核心装备研制"(2013BAG20B00,2013BAG20B01)・作者简介：程伟(1991・)，男，安徽黃山人，硕士生•研究方向为憐入式人工智能，智能控制，曲线优化.分别表示制动/
4、惰行/牵引工况，蓝色曲线表示减压量(kpa),曲线变化处表示施加空气制动,横轴表示线路公里标(km)o由图1可看出，减压量变化明显地方均是在坡度较陡处，因该处(0km-240km)需施加空气制动；坡度较缓处(240km-320km)减压量无变化，是以电制动为主的运行工况；平坡上(320km・580km),主要以牵引为主。根据图1所示线路状况以及运行工况，将全线划分为冇空气制动做功的长大下坡，以电制动为主的人下坡以及以牵引为主的平坡起伏坡道。具体来说，第0站(神池南)到第12站(西柏坡)约240km,以6%。以上的长大下坡为主，笫12站(四柏坡)到笫18站-(定州西)约80km,以＜6%
5、0,＞4%。的大下坡上为主,第18站(定州西)之后约260km,以＜4%。的平坡上的起伏坡道为主。根据牵引耗电，制动产电原理⑶分别设计不同区段相应的节能策略。所有能耗模型均在区间运行时间相等，区间距离相等的前提下进行，且只考虑牵引/制动对能耗的影响。2能耗模型设计2.1长大下坡长大下坡段需要施加空气制动，图2给出了机车在该区间运行的最小简化模型，A・B为长大下坡，需施加空气制动，B・C为平坡：图2制动模型根据能量守恒定律，列车从A点运行到C点有：Eo+Es=En+Ee+Ez+Ep(1)其中：(1)Eo.Ee:列车在A,C两点的动能；(2)En:从A点到C点电制动做功；(3)Ez：从A点
6、到C点基本阻力做功；(4)砸：列车在A点的势能；(5):从A点到C点空气制动力做功；根据《牵引计算规程》⑷，列车基本阻力公式F=a*vA2+b*v+c(F-N/KN,v-km/h),其中,a,b,c为与车辆类型冇关的常数，以朔黄线上的主力机车HXD1型为例:F=0.00(B*vA2+0.(B8*v+1.4,v为当前列车速度。故制动能耗为：SEn=Es+Eo-Ee-Ez・Ep=Es-AE-mg*f(a*vA2+b*v+c)ds-Ep(2)动能变化量,结合公式(2),在初始势能Es确定且已知而提下，E/?的优化值与有关，从公式(2)可以得出如卜•结论：(1)空气制动做功相同时，速度越低，电
7、能产量越多；(2)速度相同时，空气制动做功越少，电能产量越多；考虑实际线路运行条件，木文主要分析了上面的结论(2),EP=f*s,其中f为空气制动力大小，s为空气制动距离。因此，在保证安全，准点条件下，减少f或s均可减少空气制图2制动模型根据能量守恒定律，列车从A点运行到C点有：Eo+Es=En+Ee+Ez+Ep(1)其中：(1)Eo.Ee:列车在A,C两点的动能；(2)En:从A点到C点电制动做功；(3)Ez：从A点到C点基本阻力做功；(4)
