一种减少地铁牵引能耗的方法技术

本发明专利技术公开了一种减少地铁牵引能耗的方法，是根据地铁列车线路工况实际情况，实测轨道坐标列车牵引参数，建立单个地铁列车的单个站点运行时的启动/制动能量模型、单个地铁列车全天全线运行的牵引能量模型、全天全线地铁列车的牵引能量模型，调整列车调度运行图，增加能量对冲，适当降低列车限速值，实现减少地铁牵引能耗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，是根据地铁列车线路工况实际情况，实测轨道坐标列车牵引参数，建立单个地铁列车的单个站点运行时的启动/制动能量模型、单个地铁列车全天全线运行的牵引能量模型、全天全线地铁列车的牵引能量模型，调整列车调度运行图，增加能量对冲，适当降低列车限速值，实现减少地铁牵引能耗。【专利说明】—种减少地铁牵弓I能耗的方法
本专利技术涉及轨道交通领域，特别涉及。
技术介绍
地铁具有快速、准时、安全、占地少、污染小和运量大等优点，自1863年世界上首条地下铁路系统在伦敦开通以来，城市轨道交通系统逐渐成为西方发达国家很多城市的交通骨干。但是，地铁牵引能源消耗总量过大是目前城市轨道交通面临的一大问题，其运营成本中有近40%左右来自于地铁牵引能耗。因此，探索大幅降低城市轨道交通运行能耗的方法，已成为保持城市轨道交通可持续发展必须解决的重要问题之一。 地铁全线在线列车处于频繁启动/制动状态，目前城市轨道交通列车组普遍采用“再生互补利用制动+再生电阻耗能制动+机械制动”的制动方式，制动再生能量可达到牵引能量的30%以上。其中，部分制动再生的能量可以被线路上相邻车辆吸收，或抵消本车其他用电设备用电；如再生能量太大，不能被吸收则转换为热电阻损耗，制动能量被白白消耗。所以，可以通过调整地铁运行图，增加地铁列车能量对冲规模，使列车制动时的再生能量与牵引时的吸收能量相互抵消(简称能量对冲)，提高列车再生制动能量吸收比例，是减少地铁牵弓I能耗有效途径之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种通过调整地铁的列车调度运行图，实现增加能量对冲，减少地铁牵弓I能耗的方法。 本专利技术的目的通过下述技术方案实现: ，包括下述步骤: 建立单个地铁列车的单个站点运行时的启动或制动能量模型； 建立单个地铁列车全天全线运行的牵引能量模型； 建立全天全线地铁列车的牵引能量模型； 调整列车调度运行图，增加能量对冲，实现减少地铁牵引能耗；根据全天全线地铁列车的牵引能量模型，通过实测每个地铁列车在进出每个站点的线网电压函数、牵引逆变器线电流和启动或制动时间，计算出全天全线列车启动或制动时的牵引能量变化情况。 在非高峰运行区间，可以适当降低列车运行的限速值，来进一步降低牵引能耗，实测证明具有一定的效果。 本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果: (I)本专利技术通过地铁调度运行图，实现增加能量对冲，可以减少制动电阻耗能，降低牵弓I能耗，并减少电网电压波动。 (2)本方法不增加硬件投入，可实现节约地铁列车牵引能耗，成本低，安全可靠。 【专利附图】【附图说明】 图1是某两站点之间列车运行速度和牵引功率示意图； 图2是上行单列车运行数据示意图； 图3是下行单列车运行数据示意图； 图4是优化前线网全天能耗变化情况示意图； 图5发车间隔调整寻优过程的线网牵引能耗变化示意图； 图6是优化后线网全天能耗变化情况示意图； 图7是典型区间不同限速情况下的实际速度曲线示意图； 图8是低峰区间不同限速值能耗情况示意图； 图9中峰区间不同限速值能耗情况示意图； 图10高峰区间不同限速值能耗情况示意图。 【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。 实施例1: 本专利技术实施例1的方法如下: (I)建立单个地铁列车的单个站点运行时的启动/制动能量模型: 启动时牵引能量模型为:私(尤)=Γ uidx(a) 式(a)中，Qtj(X)为启动过程吸引能量函数；11为线网电压函数，通过实测获得;i为牵引逆变器线电流，通过实测获得，启动时为正；X为时间变量，定义域为，列车在时刻启动，在t/ out时刻加速完毕； 制动时牵弓I能量模型为:O) = Γ uidx( b ) "-1n 式(b)中，Qs(X)为制动过程反馈能量函数；11为线网电压函数，通过实测获得;i为牵引逆变器线电流，通过实测获得，制动时为负；X为时间变量，定义域为，列车在tin时刻开始制动，在t' in时刻电磁制动完毕； 其中，地铁列车静止时和正常行驶过程中速度变化引起的牵引能量忽略不计； (2)建立单个地铁列车全天全线运行的牵引能量模型: 根据地铁公司的列车调度运行图，获得单个地铁列车的全天全线各个站点的在线运行情况，建立单个地铁列车全天运行的牵引能量模型: Q= Σ O、+ Σ Qsa^(C) η = ?/7=1 其中，Qm(X)是地铁列车的全天运行的牵引能量函数，m为地铁列车的编号；QQn(x)是该地铁列车在离开第η个站点的启动时牵引能量模型；QSn(x)是该地铁列车在进入第η个站点的制动时牵引能量模型； (3)建立全天全线地铁列车的牵引能量模型: 按照地铁公司的列车调度运行图，获得所有地铁列车的全天全线运行情况，建立全天全线地铁列车的牵引能量模型: Qa (X) = Q1 (X) +Q2 (X) +......Qm (X) (d) 其中，Qa(X)为全天全线地铁列车的牵引能量函数邱为全天全线的地铁列车编号，共有m辆列车先后上线； (4)调整列车调度运行图，增加能量对冲，实现减少地铁牵引能耗:根据全天全线地铁列车的牵引能量模型，通过实测每个地铁列车在进出每个站点的线网电压函数、牵引逆变器线电流和启动/制动时间，计算出全天全线列车启动/制动时的牵引能量变化情况； 当Qa(X)为正值极大时，即Qa(X)处于正值波峰时，说明此时段启动列车数量大于制动列车数量，调整地铁调度运行图； 当Qa(X)为负值极大时，即Qa(X)处于负值波峰时，说明此时段制动列车数量大于启动列车数量，调整地铁调度运行图。 调整地铁调度运行图的方式包括:调整地铁列车的进站或出站时间，提高或降低地铁列车的运行时速。 当在某个区间值Qa(X)为正值极大时，即Qa(X)处于正值波峰时，可以采取减少启动列车的数量、延长列车的在站停留时间、或降低列车的运行时速来调整地铁调度运行图。 当在某个区间值Qa(X)为负值极大时，即Qa(X)处于负值波峰时，可以采取减少制动列车的数量、缩短列车的在站停留时间、或提高列车的运行时速来调整地铁调度运行图。 在非高峰运行区间，可以适当降低列车运行的限速值，来进一步降低牵引能耗，实测证明具有一定的效果。 调整发车间隔时间，增加能量对冲，降低牵引能耗。将式(I)至(4)输入到专用软件平台，修改运行图生成器发车间隔时间。将生成结果进行排序寻优，该优化后运行图可提高在线列车再生制动效率，虽实际运行时与计划运行图有一定的误差，但整体能量对冲概率会有所提闻，具有一定的实际效果。 以一个往返为例，图2和图3为某列车一个往返上行和下行运行数据。所示曲线从上到下第一行为车速，该曲线可将列车速度/时间关系形象的展示，包括停站区间；第二行为驱动逆变器输入电压曲线，列车运行时该曲线与接触网电压一致；第三行为受电弓输入电流曲线，当再生制动时为负值；第四行为制动电阻电流实时曲线。 图4的绘图区包括线网牵引耗能(方形符号标记)，该曲线随时间而积累逐渐增大，在时间轴末端时反应一天总牵引能耗；线网再生馈能(圆形符号标记)实时曲线也随时间积累逐渐增大，反应在线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少地铁牵引能耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：建立单个地铁列车的单个站点运行时的启动或制动能量模型；建立单个地铁列车全天全线运行的牵引能量模型；建立全天全线地铁列车的牵引能量模型；调整列车调度运行图，增加能量对冲，实现减少地铁牵引能耗；根据全天全线地铁列车的牵引能量模型，通过实测每个地铁列车在进出每个站点的线网电压函数、牵引逆变器线电流和启动或制动时间，计算出全天全线列车启动或制动时的牵引能量变化情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王保坚，庞绍煌，梁强升，陈龙，谢小星，赖庆华，陈润恩，闫国琦，李君，武涛，
申请(专利权)人：广州市地下铁道总公司，
类型：发明
国别省市：广东;44