城市轨道交通牵引能耗系统性节能研究

城市轨道交通系统电能消耗巨大,特别是牵引用电占到了城市轨道交通用电量的50%以上。以广州地铁列车牵引系统能耗为例,通过对既有线路车型、速度、站间距、满载率、曲线半径以及节能坡设计等因素的研究分析,梳理出一系列牵引能耗节能优化措施,有效降低了城市轨道交通列车牵引能耗,对后续建设绿色环保、节能高效的地铁线路具有重要意义。     

基于超级电容储能的城轨供电系统效能提升

城市轨道交通具有站间距离短、行车密度高等特点，列车在运营过程中会频繁地启动和制动，产生可观的制动能量。本文针对制动能量的再生利用效率提升问题，提出了一种基于超级电容储能装置和全线规划布置的超级电容地面储能系统，对其系统节能能力、牵引网稳压能力进行研究。首先，针对超级电容储能装置从单体级、模组级到系统级进行了设计；接着，以实际线路为例，从变电所输出功率、直流侧电压以及系统运营总能耗3个方面在MATLAB/Simulink平台上进行节能仿真。仿真结果表明，超级电容地面储能系统能够有效地降低城市轨道交通系统运营能耗，节能率可达12.78%，同时稳压效果明显，电压波动幅度由290 V减小至190 V，提升了牵引供电系统的供电安全性。     

城市轨道交通运营节能策略浅析

分析了城市轨道交通能源现状,描述了主要用能分类情况,给出了各类能耗的占比及其波动趋势。针对城市轨道交通能耗特点,提出了城市轨道交通节能管理的策略,并针对主要能耗项,包括牵引能耗、车站环控系统能耗等,从运营管理、技术创新等方面给出了节能措施。     

无接触感应供电有轨电车自动驾驶节能运行研究

针对无接触感应供电有轨电车进行了无人驾驶速度曲线优化研究,为得到相对优化的自动驾驶运行策略,首先建立了列车运动学模型、车载储能装置电路模型和储能系统能耗计算模型,以储能系统能耗、准时性为目标建立无接触感应供电有轨电车节能运行优化模型,采用基于NSGA-Ⅱ的多目标遗传算法进行求解优化。以国内某条实际线路为例,通过建模仿真对比验证优化结果。该方法具有较好的可行性,可以为有轨电车无人驾驶运行优化提供参考。     

城市轨道列车速度曲线预测函数控制改进算法

为有效解决城市轨道列车速度曲线跟踪控制问题,提出了一种速度曲线预测函数控制改进算法IPFC。所提出的预测函数控制改进算法选用阶跃函数和Morlet小波函数作为基函数,其依据目标速度曲线的变化程度,给出了一种预测函数控制的基函数选择策略,该策略可实现小波与阶跃基函数的切换。除此之外,给出了一种基于系统性能模糊满意度与优化因子的柔化因子非线性自适应在线调整策略,通过调整优化因子能够进一步提升跟踪控制性能。基于大连城市轨道交通12号线中旅顺新港至铁山镇的城市轨道列车速度曲线跟踪控制场景,在硬件在环实验环境下得到的实验结果表明,所提出的IPFC能够显著改善控制系统的控制性能,节能、准时、停车精确、舒适4个性能指标都有明显的改善,特别是准时与精确停车,相比广泛应用于实际的传统改进算法均大幅提升超过了55%。     

列车自动监控系统仿真平台的研究

针对城市轨道交通列车自动监控(ATS)系统的复杂性和差异性,为了实现对不同列车自动监控系统的仿真,建立了一个具有通用性的列车自动监控系统仿真平台。通过对列车自动监控系统功能的分析,确定了仿真平台中系统仿真的主要内容;以Visual Studio 2005为开发平台,利用图形技术与面向对象的方法建立了列车线路模型,并将数据保存在SQL Server 2005数据库中进行维护与管理;在此基础上建立了列车线路运行监控仿真系统,该系统能够对列车运行进行模拟仿真。研究结果表明,该仿真平台实现了列车自动监控系统的部分仿真功能,具有一定的通用性与拓展性。     

基于多元线性回归模型的城市轨道交通列车牵引能耗测算分析

实际运营结果表明,不同城市轨道交通线路的百车公里牵引能耗差异较大。文中在分析既有牵引能耗测算模型的基础上,建立基于历史数据的多元线性回归模型,并用该模型对城市轨道交通列车牵引能耗进行了测算,并对预测结果进行了分析。     

多传感器信息融合的列车定位方法研究

提出了多传感器信息融合的列车定位方法.介绍了多传感器信息融合结构及联邦卡尔曼滤波算法模型.对INS/GPS/DVS组合导航进行了Matlab仿真,结果表明,多传感器信息融合的列车定位方法能提高列车的定位精度和可靠度,更适合于城市轨道交通中的列车定位.     

城市轨道交通供电系统的节能措施与经济运行

供电系统是城市轨道交通的核心,在运行时需要消耗大量的能量,因此需要做好节能措施,文章主要分析了城市轨道交通供电系统节能的具体措施,提出了供电系统设计时的节能策略,希望可以对城市轨道交通供电系统节能工作的开展提供一定的帮助。     

城轨列车运行自动调整策略及其特性分析

通过对列车运行图的分析,结合城市轨道交通的特点,有针对性地对列车运行时间建立了数学模型。在此基础上,通过对列车运行调整策略的研究,提出了几种列车运行自动调整策略,并就不同调整策略中列车晚点的传播特性及其对后续列车运行的影响进行了研究和分析。最后通过实例分析和计算,验证相关算法的可行性。     

机车节能运行速度的预测及仿真

本文介绍了预测控制的基本原理,在满足安全、时间、速度限制的条件下,根据列车实际运行的线路纵断面信息,选择列车运行的节能优化操纵方法,预测列车节能运行的速度,利用MATLAB仿真软件对典型区间的速度预测进行了仿真。     

一种交通信息采集传感器网络任务分配方法

针对城市道路交通信息采集传感器网络面向复杂交通参数协同采集的任务分配问题,将传感器网络映射为多Agent系统,以任务完成时间、节点能耗和网络负载平衡度作为评价函数,采用基于联盟的协同方法,构造传感器网络任务分配的非线性多目标优化模型.采用遗传模拟退火算法搜索最优联盟结构,实现任务分配策略优化.在道路交通信息采集实际场景中进行仿真实验,结果表明,遗传模拟退火算法能够有效地优化任务分配的联盟结构,与其他优化算法相比,优化的模型适应度函数值低,任务完成时间短,网络能耗小.该方法能够用于面向交通信息采集传感器网络的协同检测任务分配问题.     

内燃机车自动驾驶优化算法与控制策略的研究

基于列车动力学方程为基础,以能耗、准时性、精确停车以及舒适度为优化指标建立了列车自动驾驶的多目标优化模型,其优化算法采用遗传算法,控制策略基于一种实时速度校正的计算方法。为验证算法有效性,选用了一种具体的采用内燃机的列车自动驾驶实际算例,利用遗传算法对采用列车自动驾驶的多目标优化模型进行优化以得到列车运行目标曲线,并实施自动驾驶控制。基于MATLAB平台的仿真结果表明,在相同条件下,本文设计的遗传算法和控制策略具有较佳的性能。     

基于同步控制的重载列车纵向力仿真与研究

针对解决列车运输能力局限性的问题,对开行万吨重载列车进行了研究.通过建立列车纵向力模型,主要考虑车钩间隙与空气阻力两个影响因素,利用Matlab仿真的方法研究了车钩的受力情况与规律;在仿真的结果上对重载列车的同步控制性能进行了评价,引入了Markov策略以优化同步无线传输性能;结合1＋1＋1万吨列车的实际试验结果与数据,比较了仿真模拟结果与试验值,研究结果表明,两者基本上吻合,在实际运行线路中加入优化策略是可行的,能够实现对同步控制性能大幅度地优化,为进一步优化长大重载列车的同步控制性能奠定了基础.     

基于传感技术的城轨列车非接触式脱轨检测系统研究与应用

城市轨道交通无人驾驶技术的发展对列车运行的安全性、可靠性及多感知功能提出了更高的要求,其中列车脱轨检测功能是无人驾驶城轨列车必备的功能。非接触式脱轨检测系统以电涡流接近传感器为感知元件,针对转向架轮对与铁轨间的位置关系进行检测,以此判知转向架是否脱轨。系统采用单架双传感器双探测磁芯的措施以应对列车运行状态及线路的复杂性,从而保证能稳定地实现列车脱轨检测功能。该系统具有精准探测、反应灵敏等特点。     

城市轨道交通ATP仿真实验装置设计与开发

该文综合利用LabVIEW,ELVISⅡ,PLC,单片机等软硬件,设计并实现了一套城市轨道交通ATP仿真实验装置。该实验装置实现了对城市轨道交通列车超速防护原理,牵引力计算,防护曲线绘制等功能的仿真与模拟。此外,还可完成列车超速报警,列车定点停车,屏蔽门开关控制,以及语音报站等其他功能。对实验系统构成、硬件实现、软件设计以及工作原理等方面进行详细介绍。该实验装置在实验室运行中取得良好的效果。     

基于减阻节能的城际列车空气动力学优化

伴随城市轨道交通绿色低碳设计理念的发展，整车气动减阻优化设计成为提升城际列车节能环保的关键方法。采用基于Realizable k-ε的数值计算方法和流体动力学仿真技术，针对某城际列车进行气动阻力分析，并提出了两种气动减阻优化方案，开展气动阻力分布特性对比研究，验证优化方案的减阻节能效果。研究结果表明：列车（车型1）不同构成部分阻力占总阻力的比例关系：车体（80.49%）>转向架（13.97%）>受电弓（5.54%）；不同编组位置阻力系数占比关系：头车（26.06%）>尾车（16.66%）>2车（14.93%）>7车（9.89%）>其他中间车（约8%）；列车在140～200 km/h范围内，3种车型的阻力系数近似为常数；优化前后3种车型整车阻力系数分别为0.898、0.858和0.807，两种优化方案减阻率分别为4.45%和10.13%，能耗降低率分别4.63%和9.86%。     

基于改进的WVD的城轨列车车轮扁疤分析研究

城市轨道交通车辆轮轨间的振动是列车车轮现状的表现,对轮轨振动信号的分析会对今后的研究应用发挥重大作用。本文以城轨列车车轮扁疤故障为研究对象,旨在得到有效分析车轮扁疤故障的有效分析方法。首先,以经典时频方法为理论基础,提出基于改进的WVD城轨列车车轮扁疤故障检测方法;其次,通过Simpack软件构建轮轨动力学仿真模型并得到相关数据。最后,根据仿真数据验证改进的WVD理论,得到故障车轮和正常车轮在幅值和频率分布上的差异。     

城市轨道交通接触网状态检测及健康管理系统研究

接触网供电是城市轨道交通列车的一种重要供电方式,在接触网线供电制式的城轨线路中,良好的接触网悬挂状态和弓网受流性能是保证列车正常运行的基础条件。及时有效地对接触网状态进行检测并及时有效的采取维修措施,是保障列车安全运行的重要途经。本文结合现有的接触网检测技术,构建了一套完整的适用于城市轨道交通的接触网状态检测及基于检测数据的接触网故障预测与健康管理系统,并介绍了系统中各子系统的功能和原理。     

城市道路下混合动力汽车双层能量管理策略

研究了联网场景下面向连续多路口的混合动力车辆节能速度规划问题,探讨了使用双层伪谱法优化城市交通中混合动力车辆能量管理策略的可行性。根据交通信号灯的时序信息,以保证车辆中途不停车顺利通过各路口为目标,使用伪普法规划最佳的车速轨迹。根据规划的车速,以车辆能耗最低为目标,实现发动机和动力电池间功率输出的经济性分配。仿真结果表明,与人工驾驶相比,所提方法可将燃油消耗量减少6.9%,实车试验结果进一步验证了所提策略的有效性。