基于再生能量利用的城市轨道交通节能时刻表的研究

再生能量在城市轨道交通系统中同一供电区间内相邻列车之间的可传递性已经在实践中被证实,为了提高再生能量利用率,针对城市轨道交通列车"行车密度高、站间距离短、日周期性强"的特点,本文提出了一种时刻表的优化方法。首先,分析再生能量在相邻列车间的传递过程,构建时刻表优化模型,通过调整列车在车站的停站时间使得制动列车产生的再生能量能够更多的供给牵引列车使用,从而提高再生能量的利用率。其次,设计遗传算法求解时刻表优化模型,得到优化的时刻表。最后,基于北京地铁亦庄线的线路数据做算例分析,结果表明该方法使得再生能量的利用量提高了48%。

考虑运行节能和车底运用的城轨时刻表优化

城轨运营能耗是城轨列车运营主要成本之一,随着能源价格的日益增长、城轨开行密度和运营里程的持续增大,能耗成本在城轨列车运营成本中的份额越来越高。优化列车时刻表、实现列车节能运行对于降低整个城市轨道交通运营成本具有重要的现实意义。为了避免因过度追求时刻表的节能效果,而导致满足时刻表车底接续方案的车底使用成本以及列车总运行成本增加,基于给定的初始列车时刻表与各区间候选列车牵引策略集,研究考虑列车运行能耗和车底运用的城轨时刻表优化问题。首先,以列车运行节能与车底运用时间总成本最小化为优化目标,考虑列车车站到发时刻调整量、列车旅行总时长、车底衔接时长以及安全时间间隔等约束,构建考虑列车运行节能和车底运用的城轨时刻表优化模型,实现列车区间节能运行策略、车站到发时刻、车底衔接方案的协同优化。其次,在构造车底衔接计划生成策略、不可行解修复策略的基础上,设计一种高效粒子群算法对模型进行求解。最后,以广州地铁9号线为例的算例分析表明,通过所建协同优化方法获得的节能时刻表和车底衔接方案能使列车能耗成本与车底成本之和降低3.81%。

考虑列车运行净能耗与载客量差异的时刻表优化方法

城市轨道交通对缓解城市化进程所带来的巨大客流压力具有重要意义,但其日常运营需要消耗大量能源,因此在保持现有基础设施条件不变的前提下进行列车运输组织优化是一种有效且可行的节能手段。本文在充分考虑客流空间分布特征的条件下,建立一种考虑列车节能操纵的时刻表优化模型,以使列车净能耗和乘客在车时间达到双目标最优;设计一种基于仿真的非支配排序遗传算法,在最大加速度加速-匀速-惰行-最大减速度制动的最优驾驶策略基础上,通过优化列车区间运行时间和停站时间,找到一组能耗和时间平衡的帕累托最优解,以此实现城市轨道交通列车节能时刻表优化。以北京地铁昌平线实际运营数据为例进行一系列实验,结果表明:本文提出的优化模型可以得到不同载客量条件下分布均匀且完全收敛的帕累托最优解;与原始时刻表相比,固定列车载客量和考虑列车载客量空间差异的净能耗优化率分别达到5.5%和18.79%。

面向列车节能控制的时刻表优化

列车牵引运行能耗是铁路运输中的主要能源消耗,直接由列车运行操作决定。时刻表是列车运行操作的依据,与运行控制密切相关。结合时刻表优化与节能控制的相关因素,以列车能耗值和列车时刻表稳定性综合最优为目标,在满足列车安全追踪间隔等约束的条件下,制定面向列车节能控制的时刻表优化模型,针对模型特点设计一种采用迭代寻优的富余时间分配求解算法,实现时刻表的优化过程。实验结果表明,该算法在保证列车时刻表稳定性在一定范围的前提下,通过调整列车在中间车站的到发时间,可以减少列车在站间运行的能耗,节约能耗占总能耗的4.04%。

城市轨道交通节能列车时刻表优化方法

从降低列车运行能耗、利用再生制动能角度,提出了城市轨道交通时刻表节能优化问题.考虑区间运行时分、交路运行总时间、开行间隔等约束条件,通过基于区间运行曲线集的区间运行时间分配策略,以及合理安排列车始发时刻的供电分区内列车间的再生制动能利用策略,建立城市轨道交通列车节能时刻表优化模型,设计了基于遗传算法的求解方法.以广州地铁八号线节能时刻表编制为例,验证优化方法的有效性.结果表明:优化后的列车时刻表再生制动能利用率增加12.2%,总能耗降低10.9%,具有良好的节能效果.