考虑再生制动能量利用的城轨交通多列车节能运行研究

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1、学校代码：密级：‘硕士学位论文考虑再生制动能量利用的城轨交通多列车节能运行研究作者姓名赵莹莹学科专业电气工程指导教师杨中平教授培养院系电气工程学硕士学位论文考虑再生制动能量利用的城轨交通多列车节能运行研究作者：赵莹莹导师：杨中平北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟髙校用户提供文献传递服务和交换服

2、务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：签字曰期：年《月签字曰期：年》月外曰学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文考虑再生制动能量利用的城轨交通多列车节能运行研究作者姓名：赵莹莹学号：导师姓名：教授：杨中平职称学位类别：硕士：工学学位级别学科专业：电气工程研究方向：电力电子与电力传动北京交通大学年月致谢本论文工作是在我的导师杨中平教授和林飞副教授的悉心指导下完成的。两位老师在两年多的研究生学习期间给予我很大的帮助和支持，从论文选题到最后完成，均得到了两位老师的认真指导和帮助。两年多的时光，两位老师不仅让我学习到更深的专业知识和更强的实践能力，更重要的是培养了

3、我科学的思维习惯和严谨的学习态度。杨老师极大丰富和深化了我对轨道交通领域的认识，并从自己的一言一行，让我对自己的人生目标进行思考，他时常与我们分享自己的人生感悟，对我的学习和人生都带来莫大的启迪。林老师在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，他态度谦和，认真对待每一件事情，耐心指导每一位学生，是我人生学习的榜样。在此衷心感谢两位老师一直对我的关心和指导。同时感谢研究所内其他各位老师以及轨道交通国家重点实验的曹芳老师、荀径老师的指导及帮助，他们对于我的研究课题都提出过许多的宝贵意见。在实验室学习及撰写论文期间，得到了节能组的夏欢博士、胡斌、王彬、赵亚杰、贾兆欣、王俊兴等同学的悉心指

4、点和耐心帮助，在此向他们表示感谢。特别感谢方晓春博士、林子淳、涂熙、胡亮、赵冬、宋晓明、贺超、高妍等同学在整个研究生期间对我学习和生活等各个方面的帮助，与你们一起度过的时光是我最大的财富。最后，感谢我的家人，他们的支持使我能够在学校专心完成我的学习。摘要摘要列车节能运行一直是城市轨道交通研究的重要方向，尤其在能源和环境问题曰益突出的今天。城市轨道交通列车频繁起停，列车再生制动时将动能转化为电能，这部分制动能量的回收利用具有很大的潜力。本文通过对多列车运行时，运行图中影响再生制动能量利用的时间因素进行了优化研究，使列车再生制动时的能量更多的被其他牵引列车吸收，来提高再生制动能量利用率，

5、减小系统总能耗。首先本文对固定时分下单列车节能运行的数学模型进行了分析，利用最大值原理推导了列车的节能运行工况，并提出了一种基于制动工况划分运行区间，在子区间内采用节能工况运行的数值算法，用于本文单列车节能运行模型中。在单车节能运行的模型的基础上，本文进一步考虑了牵引网和列车时刻表的约束，搭建了多列车运行的数学模型用于准确计算再生制动能量在牵引网中的利用及牵引供电系统的总能耗。根据时刻表的约束，选取了列车间发车间隔、上下行同步时间、列车停站时间以及站间运行时间四个时间因素，对多列车节能运行进行了分析。为分析列车停站时间对总能耗的影响，建立了基于停站时间的多列车节能优化模型，采用遗传算

6、法以系统总能耗最小为目标函数，在现有时刻表的基础上对停站时间进行了合理优化。对站间运行时间的研究，建立了基于站间运行的多列车节能优化模型，将不同站间运行时间的分配转化为对站间富裕时间的分配，分析了站间富裕时间分配对总能耗的影响，并采用遗传算法以系统总能耗最小为目标函数，在不改变现有时刻表对全程运行时间的规定的约束下，对站间运行的富裕时间进行了合理优化。对停站时间和站间运行时间的优化算法均以北京地铁亦庄线的实际参数为例进行了仿真并验证了算法的有效性。关键词：城市轨道交通；再生制动能量；节能优化；多列车运行；停站时间；站间运行时间；遗传算法ABSTRACTABSTRACTWiththee

7、nergyandenvironmentalproblemsbecomingmoreandmoreimportant,trainenergy-efficientoperationtechniquesarepaidmoreattentionasoneoftheeffectmethodstoreduceoperationcostsandenergyconsumptions.Thereusesoftheenergywhichwasgeneratedduringre