基于优化粒子群算法的列车节能策略研究

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1、万方数据北京交通大学硕士学位论文目录3．5本章小结．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．314．基于优化粒子群的列车节能优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．334．1整体仿真准备流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．334．2优化准备阶段设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．3列车的节能运行优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．384．4列车的运行时间优化⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．404．5线路运行仿真⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．424．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯435．列车节能优化仿真与结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．445．1仿真案例1⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．

2、445．2仿真案例2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯．526．总结与展望⋯⋯⋯．．．．．．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．546．1总结⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．546．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．54参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．56图索引⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．60表索引⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63学位论文数据集⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．64Vll万方数据北京交通大学硕士学位论文引言1．1研究背景与现状随着我国经济的飞速发展以及城镇化的大力推进，城市交通客运量每年都在大幅地增长。特别是在一些特大城市，单纯采用常规公共交通系统己无法满足城市发展的实际需求，因此在运输效率有更高需求的城市轨道交通进入快速发展阶段。城市轨道交通具有单位能耗低、舒适、安全、快捷等方面的优势。预计到2016年，我国在建轨道交通的城市将达到31个，运营里程将突破2400公里【11。未来我国的城圈将逐渐形成城市中心区采用地铁、轻轨，城区与郊区及卫星城间采用市域铁路，即“内轨外铁”的布局模式，由此构成城市轨道交通网络的基本框架。为保

4、障城市轨道交通安全、高效、准点、节能的运行，列车自动控制系统作为城市轨道交通系统的“大脑和神经”，是必不可少的。列车自动控制系统(简称：列控系统)能有效防止线路上运行的列车“二冒一超”现象的发生，可实现对列车的间隔防护和速度防护，并在保证列车安全的前提下提高轨道交通的运输能力并可大大降低能耗。随着计算机技术、通信技术、自动控制技术的发展，以轨道电路为车地传输方式的传统列车自动控制系统己逐渐被基于通信的列车自动控制系统(CommunicationBasedonTrainControlSyStem。简称CBTC系统)所取代。在国外，法国巴黎地铁已开通的3号线及5号线、伦敦地铁北线Hig

5、hgate至HighBarnet段、美国纽约地铁Canasie线及Flushing线、新加坡的东北线、迪拜的红线及绿线地铁采用的是CBTC系统对列车运行进行控制。国内自2008年以来，新建和改造的地铁线路采用CBTC系统的轨道交通线路条数己达30多条线路，CBTC系统目前己成为国内外城市轨道交通列车自动控制系统的首选。同时，据世界铁路研究所预测，到2016年全球将有500多个城市的居民数量超过百万，环境污染将持续加重，人力成本不断攀升，而提高城市交通运载效率，同时尽可能地降低能耗并解决劳动紧张的情况，成为目前城市轨道交通面临的一大问题[2】。以北京为例，2008年北京轨道交通线网规

6、划用电为6．5亿度，约占北京市用电总量的1％；到2015年北京轨道交通线网规划用电为13．9亿度，约占北京市用电总量的1．2％，年耗电量增幅平均达12％13】。根据我国《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》(草案)，“十二五”期间，“单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16％和17％”。英国铁路技术发展白皮书于2007年明确提出万方数据北京交通大学硕士学位论文引言未来30年要实现单位铁路运输能耗减半以及碳排放量减半的目标【4】o因此，如何降低轨道交通运行能耗，己成为保持城市轨道交通高速、可持续发展必须解决的重要问题。城市轨道交通系统运营过程中能耗的主要形式即为用电能耗，基

7、本不消耗其他形式的能源。文献[5]中对城市轨道交通的用电情况进行了相关分析与统计，轨道交通能耗主要用于以下几个方面：牵引供电、通风空调、电扶梯、照明、给排水系统等方面如图1．1所示。其中，列车的牵引用电、各种动力辅助设备和照明设备的用电占较大部分，特别是牵引供电的能耗最大。在CBTC系统中，ATO作为列车自动控制系统的一个重要子系统，主要是用于实现地面控制中心对于车辆的运行控制，即利用地面信息实现对列车驱动、制动的控制，以实现列车的安全、准点、节能运行。由于使用ATO