一种间歇式供电的城轨列车能耗优化方法技术

本发明专利技术公开了一种间歇式供电的城轨列车能耗优化方法。该方法基于改进的时间逼近搜索算法，包括以下步骤：步骤1，对城轨列车进行受力分析，建立列车动力学模型；步骤2，对列车动力学模型进行算法构建，根据列车当前运行工况，判断是否需要调整当前加速度；步骤3，根据列车运行时间、运行位置、工况、储能设备状态SOC，进行城轨列车能耗计算；步骤4，在限定运行时间和运行距离的条件下，通过分析定时节能优化模型，建立时间逼近搜索算法优化模型，实现间歇式供电的城轨列车能耗的优化。本发明专利技术具有收敛速度快、节能效果好、适用性强的优点。

An optimization method for energy consumption of urban rail trains with intermittent power supply

【技术实现步骤摘要】
一种间歇式供电的城轨列车能耗优化方法
本专利技术属于城轨列车能量管理优化技术，特别是一种间歇式供电的城轨列车能耗优化方法。
技术介绍
城市电车作为一种零排放、无污染的绿色交通工具，无论是在环保、舒适度还是运量方面，都可作为地铁的有效补充，正越来越多地受到人们的关注。城轨列车具有较大的节能和环保方面的优势，但是能量利用的高度集中及能量利用率的低下的现状仍不可忽视。城市轨道交通列车的能耗成本给城市发展带来巨大的压力。因此，分析城市轨道交通列车的能耗影响因素，找出节能优化的突破点，对降低运输成本，提髙能源利用率，提高经济效益及可持续发展都有很现实的意义。现阶段，有关间歇式供电的城轨列车能耗优化方法的研究已经有一定的进展。但大多数关于降低运行能耗的研究都是针对制动阶段，采取再生制动的方式回收能量，并没有详细分析列车运行过程。而且列车再生制动回收运行能耗的方式，回收率较低，导致优化的结果与实际情况存在偏差，不能准确反映城市轨道交通的能耗和成本节约情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实用性好、收敛速度快的间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间歇式供电的城轨列车能耗优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，对城轨列车进行受力分析，建立列车动力学模型；/n步骤2，对列车动力学模型进行算法构建，根据列车当前运行工况，判断是否需要调整当前加速度；/n步骤3，根据列车运行时间、运行位置、工况、储能设备状态SOC，进行城轨列车能耗计算；/n步骤4，在限定运行时间和运行距离的条件下，通过分析定时节能优化模型，建立时间逼近搜索算法优化模型，实现间歇式供电的城轨列车能耗的优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种间歇式供电的城轨列车能耗优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对城轨列车进行受力分析，建立列车动力学模型；
步骤2，对列车动力学模型进行算法构建，根据列车当前运行工况，判断是否需要调整当前加速度；
步骤3，根据列车运行时间、运行位置、工况、储能设备状态SOC，进行城轨列车能耗计算；
步骤4，在限定运行时间和运行距离的条件下，通过分析定时节能优化模型，建立时间逼近搜索算法优化模型，实现间歇式供电的城轨列车能耗的优化。


2.根据权利要求1所述的间歇式供电的城轨列车能耗优化方法，其特征在于，步骤1所述的对城轨列车进行受力分析，建立列车动力学模型，具体如下：
步骤1.1、首先采用城轨列车牵引特性曲线得到列车任意时刻的牵引力F：



式中，μf为列车牵引力系数，μf∈[0，1]；v为城轨列车速度；Et为超级电容标称电压，Fmax为列车恒功率区的牵引力；为列车功率变化点的速度，Vmax为最大速度；
步骤1.2、计算城轨列车的常用制动力B、紧急制动力b、基本阻力w0、附加阻力wj和启动阻力wq：



w0＝a1+b1v+c1v2(3)



wq＝Aq(5)
式中，μb为城轨列车制动力系数，为摩擦力系数，∑Kh为列车总闸瓦力，μb∈[0，1]；a1，b1，c1为基本阻力公式系数，由车辆自身特性决定；wi为单位坡道阻力，wp为乘客数量产生的阻力，wr为单位曲线阻力，ww为空气阻力，R为曲线半径；τ为空气阻力系数，S为迎风面积，ρ为空气密度，为相对速度，Aq为常数；
步骤1.3、将间歇式供电城轨列车视为质点链，按照城轨列车长度计算平均加算坡道阻力wj：



式中，L为列车长度；ii、li分别为列车所覆盖的第i个坡道的千分数和长度；Ri，lri分别为城轨列车所覆盖的第i个曲线的半径和长度；x为列车对应的位置；
步骤1.4、对城轨列车动力学模型求解，当列车启动时：



s.tv≤v1
式中，M为列车总质量，g为重力加速度，v为城轨列车运行速度，v1为启动速度上限，C为列车单位合力，F、wq、wj、w0分别为上文求得的牵引力、启动阻力、附加阻力和基本阻力；
当城轨列车分别处于正常牵引工况、惰行工况、制动工况时：



城轨列车加速度a0与单位合力的关系：



式中，γ为回转质量系数，与城轨列车自身有关，取常值0.06。


3.根据权利要求2所述的间歇式供电的城轨列车能耗优化方法，其特征在于，步骤2所述的对列车动力学模型进行算法构建，根据列车当前运行工况，判断是否需要调整当前加速度，具体步骤为：
步骤2.1、根据列车当前运行工况，判断是否需要调整当前加速度：
①当列车处于牵引工况时，根据当前运行状况计算列车牵引力FT：



式中，FT为当前运行工况的的牵引力，C为为列车单位合力，wq、wj、w0分别为启动阻力、附加阻力和基本阻力，M为列车质量，g为重力加速度；
由列车牵引特性曲线判断列车能否提供该牵引力：如果能，则计算牵引力使用系数μf；否则按列车最大牵引力，重新计算加速度大小：






式中，Fmax为当前速度列车的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌辉，王子豪，叶正君，张永，邢宗义，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32