降低列車運行能耗和提高乘客服務水平是保證城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展的關鍵。本文以節(jié)能和提高服務水平為目標研究了城市軌道交通列車操縱和時刻表的優(yōu)化問題。首先,通過優(yōu)化列車在給定時刻表和線路條件下的區(qū)間運行操縱方案,降低單列車牽引能耗。隨后在單列車節(jié)能操縱的基礎上,考慮再生制動能的利用,優(yōu)化列車時刻表使系統(tǒng)運行能耗最小。最后,在對時刻表進行節(jié)能優(yōu)化的同時考慮乘客等待時間和乘客在車時間的變化,從能耗和服務水平兩個角度對時刻表進行優(yōu)化。主要研究內容及結論如下:（1）針對傳統(tǒng)的單列車節(jié)能操縱方法（最大牽引-巡航-惰行-最大制動）在長大下坡區(qū)段可能長時間制動維持巡航的問題,本文對不同操縱工況間的轉換機制進行了優(yōu)化。以牽引能耗最小為優(yōu)化目標建立了單列車節(jié)能操縱模型,針對該模型解空間較小且精度要求較高的特點,設計了一種基于Brute Force的精確求解算法。案例分析表明,在長大下坡道區(qū)間,本文操縱模型與既有研究相比有顯著的節(jié)能效果。參數(shù)靈敏度分析發(fā)現(xiàn),本文操縱模型在低限速、大下坡和較短運行時分的條件下節(jié)能效果尤為明顯。（2）系統(tǒng)運行能耗是列車消耗的牽引能減去利用的再生能,因此牽引能耗最低的運行策略并不能... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１．北京市地鐵運營線路和里程變化圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｍｉｌｅａｇｅ?ｏｆ?Ｂｅｉｊｉｎｇ?Ｍｅｔｒｏ??

２．１．１地鐵列車受力分析??列車在運行過程中所受的力可以分為三個部分，分別是牽引力、制動力和阻??力，如圖２－２所示。列車在運行過程中制動力和牽引力不會同時出現(xiàn)，運行阻力是??多種阻力的合力，其數(shù)值可能為正也可能為負，表明運行阻力可能有助于列車加??速也可能傾向于讓列車減速。由于列車在運行過程中受到多方面外力的影響，其??相互作用關系相對復雜，為了簡化計算，本文在地鐵受力分析中將列車假設為一??個有質量的質點。在建立地鐵列車運動學方程之前，首先對牽引力、制動力及運??行阻力的含義和計算方法進行說明。??列車運行方向?一一一一一一、??制動力＋運行阻力＾????坡度???圖２－２列車受力分析??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｆｏｒｃｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ａ?ｍｅｔｒｏ?ｔｒａｉｎ??（ｉ）牽引力??牽引力是指車輛動力裝置通過消耗電能產(chǎn)生的內力經(jīng)過動力轉動系統(tǒng)在輪周??上形成切線方向的力，再通過輪軌間黏著形成滾動摩擦，最終由鋼軌反作用于輪??周并驅使列車運動的外力。牽引力的大小與列車本身的牽引特性有關，一般與列??車運行速度和牽引手柄所在的級位有關，每一個手柄級位會對應一條牽引特性曲??線

圖２－１０節(jié)能率隨富余運行時分變化趨勢圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１０?Ｅｎｅｒｇｙ?ｓａｖｉｎｇ?ｒａｔｅｓ?ｕｎｄｅｒ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｒｕｎｎｉｎｇ?ｔｉｍｅ??當限速為８０１ｍ／ｈ或９０ｋｍ／ｈ時，節(jié)能率呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，最后與??標準四階段法的能耗相同。該結果提示我們改進操縱方法的節(jié)能效果與運行時分??有關，將列車在區(qū)間二的富余運行時分調整為４％，此時兩種操縱方法下的列車速??度位移曲線如圖２－１１所示。由圖２－１１可見：改進操縱方法采用２次惰行和２次巡??航，相比標準四階段可以更加充分地利用坡道勢能為列車提速，從而減少牽引工??況的持續(xù)時間，實現(xiàn)節(jié)能；但隨著富余時分的持續(xù)增加，標準四階段法中惰行工??況所占的比例將增加，因此改進操縱方法的節(jié)能效果逐漸減��？，富余時分增加到??一定程度后２種操縱方法所得列車速度位移曲線會重合，其牽引能耗也相同。??２１??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]高速列車多區(qū)間節(jié)能操縱優(yōu)化研究[J]. 麻存瑞,毛保華,柏赟,王敏,李佳杰,楊彥強.  交通運輸系統(tǒng)工程與信息. 2018(05)
[2]城市軌道交通列車時刻表與車底運用整合優(yōu)化模型[J]. 姚宇,朱曉寧,康柳江,廖正文.  交通運輸系統(tǒng)工程與信息. 2018(01)
[3]基于動態(tài)可達性的城軌末班車時刻表優(yōu)化[J]. 姚恩建,劉文婷,劉莎莎,楊揚.  華南理工大學學報(自然科學版). 2018(01)
[4]網(wǎng)絡化運營條件下城市軌道交通末班車時刻表優(yōu)化研究[J]. 殷瑞琴,張星臣,陳軍華,徐彬,王志美.  鐵道運輸與經(jīng)濟. 2017(11)
[5]城市軌道交通追蹤列車定時節(jié)能操縱優(yōu)化[J]. 陳志杰,毛保華,柏赟,陳紹寬,史芮嘉.  鐵道學報. 2017(08)
[6]現(xiàn)代有軌電車時刻表與操縱節(jié)能協(xié)同優(yōu)化[J]. 李佳杰,柏赟,邱宇,曹耘文,賈文崢.  鐵道科學與工程學報. 2017(07)
[7]基于客流需求的城際列車時刻表模型改進研究[J]. 李得偉,丁世順,張琦,李姍.  交通運輸系統(tǒng)工程與信息. 2017(03)
[8]高速鐵路長大下坡地段列車運行速度相關問題研究[J]. 張守帥,田長海.  中國鐵道科學. 2017(03)
[9]城市軌道交通末班車時段時刻表協(xié)同優(yōu)化研究[J]. 寧麗巧,趙鵬,徐文愷,喬珂,姚向明.  交通運輸系統(tǒng)工程與信息. 2016(06)
[10]面向節(jié)能的城軌列車區(qū)間運行時分優(yōu)化研究[J]. 李姍,苗建瑞,孟令云,從景帥,張延軍.  鐵道科學與工程學報. 2016(08)

博士論文
[1]列車節(jié)能操縱理論模型與參數(shù)標定方法研究[D]. 周方明.北京交通大學 2010

碩士論文
[1]基于再生制動的地鐵列車時刻表優(yōu)化模型與算法研究[D]. 趙樂.北京交通大學 2014



本文編號：3552446