基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法技术方案

本发明专利技术提供了基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法，包括以下步骤：步骤1：获取仿真计算所需的线路资料、车辆资料、列车发车时刻表和供电网络参数；步骤2：根据列车发车时刻表初始化所有列车的初始运行位置、初始供电电压和发车时间；步骤3：依据线路资料、车辆资料、列车发车时刻表、线路上所有列车在上一个仿真步长计算得到的运行位置和供电电压，对线路上所有列车均进行运行计算；步骤4：再结合供电网络参数，进行供电系统等效电路潮流计算求解；步骤5：仿真结束或进入步骤3。本发明专利技术对于所有列车的运行计算都实时考虑列车间安全距离和各车供电电压的影响，与实际情况相符，提高仿真结果的准确性。提高仿真结果的准确性。提高仿真结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法


[0001]本专利技术属于城市轨道交通直流供电系统仿真领域，特别涉及一种基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法。

技术介绍

[0002]城市轨道交通在我国正处于高速发展阶段，国内多个大中型城市均在进行城市轨道交通建设。对城市轨道交通供电系统进行合理准确的潮流仿真计算，可以检验城市轨道交通供电系统的各项指标和性能是否合理，检查电压、电流等电气参数分布的情况，保证城市轨道交通供电系统在设计和运行时的安全可靠性，为调整列车运行方案提供负荷依据，也可以为城市轨道交通供电系统研发新技术和新设备提供研究条件。
[0003]城市轨道交通直流供电系统示意图如图1所示。各牵引变电所经整流变压器和整流器将三相交流电转换为直流电，再通过馈线和回流线将正负极直流电连接至接触网和钢轨。列车通过受电弓和车轮分别与接触网和钢轨连接获得直流电源。
[0004]城市轨道交通直流供电系统传统仿真计算方法的原理示意图如图2所示。
[0005]1）先进行列车单车运行计算（全程）。在计算中，列车供电电压始终按照额定电压考虑。列车单车运行计算输出单车全程的运行时间、功率和位置。
[0006]2）再进行列车多车运行计算（全程）。基于上一步输出的单车全程的运行时间、功率和位置，结合列车发车时刻表，复制得到多车全程的运行时间、功率和位置，不考虑列车间安全距离对于列车运行的影响。
[0007]3）再进行含多车的直流供电系统仿真计算。基于多车全程的运行时间、功率和位置，再结合供电网络参数，即可进行含多车的直流供电系统的仿真计算。直流供电系统等效电路潮流计算的求解可考虑采用节点电压法、回路电流法等，得到全线各节点电压及各回路电流。
[0008]上述城市轨道交通直流供电系统的传统仿真计算方法无法考虑列车间安全距离和供电电压对于列车运行计算的影响，这与实际情况存在差异。
[0009]1）当列车与前车距离小于安全距离时，为了保证列车安全运行，列车应开始制动并减速到停止运行。当列车与前车距离恢复到大于安全距离时，列车开始恢复运行。
[0010]2）当列车供电电压较低或较高时，列车电机牵引能力受到限制，另外也为了保证列车和供电系统安全运行，列车将限制从牵引网吸收的最大牵引功率。以图3的国内某车辆厂家列车最大牵引功率限制比例与供电电压关系曲线图为例进行说明，其中横坐标为列车供电电压，纵坐标为列车可以达到的最大牵引功率比例。当列车电压低于1350V时，列车最大牵引功率开始受到限制，不能达到100%最大牵引功率；当列车供电电压低于950V时，列车的最大牵引功率为0，即列车将逐渐减速到停止运行；当列车供电电压高于1900V时，列车的最大牵引功率为0，即列车将逐渐减速到停止运行。

技术实现思路

[0011]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法，对于所有列车的运行计算都实时考虑列车间安全距离和各列车供电电压的影响，与实际情况相符，提高仿真结果的准确性。
[0012]本专利技术采用的技术方案是：一种基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法，包括以下步骤：步骤1：获取仿真计算所需的线路资料、车辆资料、列车发车时刻表和供电网络参数；步骤2：根据列车发车时刻表初始化所有列车的初始运行位置、初始供电电压和发车时间；步骤3：在当前仿真步长下，依据线路资料、车辆资料、列车发车时刻表、线路上所有列车在上一个仿真步长计算得到的运行位置和供电电压，对线路上所有列车均进行运行计算，输出线路上所有列车在当前仿真步长下的功率和位置；对所有列车进行运行计算时，需要读取每辆列车在上一个仿真步长计算得到的运行位置，对于与前车距离小于安全距离的列车，按照减速停止运行处理；对所有列车进行运行计算时，需要读取每辆列车在上一个仿真步长计算得到的供电电压，依据列车最大牵引功率限制比例与供电电压的关系曲线，考虑供电电压对所有列车当前仿真步长牵引功率的限制影响，分别限制每辆列车当前仿真步长的牵引功率；步骤4：在当前仿真步长下，基于步骤3得到的线路上所有列车功率和位置，并结合供电网络参数，进行供电系统等效电路潮流计算求解，计算后输出全线各节点电压及各回路电流，并输出计算得到的所有列车的运行位置和供电电压，作为下一个仿真步长的输入；步骤5：判断当前仿真步长是否为设定的最后一个仿真步长；若是，则仿真结束；若不是，则开始下一个仿真步长，进入步骤3。
[0013]作为优选，在步骤1中，所述车辆资料包括列车安全距离、列车最大牵引功率限制比例与供电电压的关系曲线。
[0014]作为优选，在步骤2中，所有列车的初始运行位置设定为起点车站，所有列车的初始供电电压设定为列车额定电压。
[0015]作为优选，在步骤3中，若某一辆列车是在当前仿真步长刚发车，其未参与上一个仿真步长的计算，则其运行位置和供电电压采用步骤2初始化的初始运行位置和初始供电电压；若某一辆列车在上一个仿真步长结束运行，则其不参与本次仿真步长的计算。
[0016]作为优选，在步骤4中，求解方法采用节点电压法或回路电流法。
[0017]作为优选，每个仿真步长不超过0.1s。以提高仿真结果精度。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：1.本专利技术在仿真中实时考虑列车间安全距离和每辆列车供电电压对于各列车运行计算的影响，与实际情况相符，提高仿真结果的准确性，例如列车运行计算结果、供电系统潮流计算结果等。
[0019]2.本专利技术通用性强、实现简单、计算精度高，该方法可以在各类仿真软件上实现，如Visual Studio C#、Matlab、Pscad等。
[0020]3.本专利技术可以根据需要进一步拓展，例如列车运行计算可以进一步实时考虑信号
系统的影响。
附图说明
[0021]图1是现有技术的城市轨道交通直流供电系统示意图；图2是现有技术的城市轨道交通直流供电系统传统仿真计算方法的原理示意图；图3是现有技术的国内某车辆厂家列车最大牵引功率限制比例与供电电压关系曲线图；图4是本专利技术实施例的仿真方法原理示意图；图5是本专利技术实施例的不考虑安全距离对列车运行影响的仿真结果；图6是本专利技术实施例的考虑安全距离对列车运行影响的仿真结果；图7是本专利技术实施例的考虑和不考虑供电电压影响情况下的列车电压对比曲线图；图8是本专利技术实施例的考虑和不考虑供电电压影响情况下的列车牵引功率对比曲线图；图9是本专利技术实施例的考虑和不考虑供电电压影响情况下的列车速度对比曲线图。
具体实施方式
[0022]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。
[0023]本专利技术的实施例提供了一种基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法，如图4所示，其包括以下步骤：步骤1：获取仿真计算所需的线路资料、车辆资料、列车发车时刻表和供电网络参数；所述车辆资料包括列车安全距离、列车最大牵引功率限制比例与供电电压的关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于列车安全距离和电压的城轨直流供电系统仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：获取仿真计算所需的线路资料、车辆资料、列车发车时刻表和供电网络参数；步骤2：根据列车发车时刻表初始化所有列车的初始运行位置、初始供电电压和发车时间；步骤3：在当前仿真步长下，依据线路资料、车辆资料、列车发车时刻表、线路上所有列车在上一个仿真步长计算得到的运行位置和供电电压，对线路上所有列车均进行运行计算，输出线路上所有列车在当前仿真步长下的功率和位置；对所有列车进行运行计算时，需要读取每辆列车在上一个仿真步长计算得到的运行位置，对于与前车距离小于安全距离的列车，按照减速停止运行处理；对所有列车进行运行计算时，需要读取每辆列车在上一个仿真步长计算得到的供电电压，依据列车最大牵引功率限制比例与供电电压的关系曲线，分别限制每辆列车当前仿真步长的牵引功率；步骤4：在当前仿真步长下，基于步骤3得到的线路上所有列车功率和位置，并结合供电网络参数，进行供电系统等效电路潮流计算求解，计算后输出全线各节点电压及各回路电流，并输出计算得到的所有列车的运行位置和供电电压；步骤5：判断当前仿真步长是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怀鑫，李力鹏，张昊然，苏鹏程，王世峰，王立天，李金华，孔清，肖立君，李汉卿，胡懿洲，刘芊，于晓杰，
申请(专利权)人：中铁电气化勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：