《城市軌道交通牽引能耗機理與節能方法研究》是依託北京交通大學，由柏贇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：城市軌道交通牽引能耗機理與節能方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：柏贇
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於列車牽引用能占城市軌道交通系統總能源消耗的一半，牽引節能研究是城市軌道交通系統節能工作的重點。本項目將建立自牽引供電輸入端至列車牽引電機消耗終端全過程的能量流向圖，分析牽引供電和列車運行等子系統的相互作用關係，基於功耗分析和能量守恆建立城市軌道交通系統牽引能耗模型。採用模糊理論和專家規則描述複雜線路和任意動態限速下的列車群運行行為，提出基於預測控制和智慧型搜尋算法的多列車協同操縱節能最佳化方法。規劃設計層面，提出基於遺傳算法的城市軌道交通線路節能設計和車站選址最佳化方法；建立基於全生命周期的列車選型最佳化模型和列車編組最佳化模型，並採用數學規劃方法進行求解。運營組織層面，提出節能型運行圖編制雙層最佳化模型和以列車服務均衡與節能為目標的運行調整模型，並設計混合遺傳算法和分支定界算法進行求解。研究成果可以為新線規劃設計和列車選型以及既有線的運營組織提供節能方法與理論依據。
結題摘要
由於列車牽引用能占城市軌道交通系統總能源消耗的一半，牽引節能研究是城市軌道交通系統節能工作的重點。本項目在構建捷運列車牽引能耗模型的基礎上，從規劃設計和運營組織兩方面提出了較為系統的牽引節能方法。首先，考慮影響列車牽引能耗的主要因素如線路條件和列車行為等，構建了城市軌道交通列車牽引能耗模型，搭建了列車運行仿真系統，基於仿真結果揭示了對牽引能耗有顯著影響的關鍵要素。在規劃設計層面，提出了列車用能效率評價模型，基於仿真結果定量刻畫了站間距和車站高程位置對牽引能耗的影響，構建了城市軌道交通線路縱斷面節能最佳化模型並設計定製遺傳算法進行求解，研究得出了節能坡的設計規律。在運營組織層面，研究了考慮長大下坡的單列車節能操縱最佳化方法，並以列車運行淨能耗（牽引能耗減去利用的再生制動能）最低為最佳化目標構建了城市軌道交通列車運行圖與節能操縱協同最佳化模型；提出了可考慮列車出站延誤的捷運多列車協同控制框架，構建了多列車協同操縱節能最佳化模型，並採用協同進化算法進行求解。案例分析表明，協同最佳化後的列車操縱和時刻表方案可以節約超過5%的總能耗，多列車協同控制最佳化方法可以進一步節能5%。本項目研究成果可以為新線規劃設計和列車選型以及既有線的運營組織提供節能方法與理論依據。
