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ATO节能优化模型研究目前，国内外在ATO节能优化模型研究方面已经取得了一系列的成果。
在自动列车驾驶技术方面，国外一些先进国家已经广泛应用了ATO技术，取得了显著的节能效果。
而在国内，也有许多研究团队和企业开始进行ATO技术的研发和应用实践。
工程实践中，在地铁和高铁等交通运输领域，ATO节能优化模型也已经开始得到一定程度的应用。
针对ATO节能优化模型的研究，主要集中在以下几个方面：1. 运行优化模型：通过对列车的运行速度、加减速度、停站策略等进行优化，实现能源消耗的最小化。
2. 控制系统研究：研究列车的能源管理系统和智能控制系统，提高能源利用率和节能效果。
3. 算法模型开发：开发能对列车行驶状态进行准确预测和控制的算法模型，实现精准的节能优化控制。
综合上述，目前关于ATO节能优化模型的研究已经初具规模，但仍存在很多问题有待解决，如能源消耗预测精度不高、控制系统的可靠性不足等。
加强对ATO节能优化模型的研究和应用实践，对于推动交通运输行业的节能改革和发展具有重要意义。
二、ATO节能优化模型的关键技术在实现ATO节能优化模型的研究和应用过程中，涉及到一些关键技术的运用和研究。
以下将重点介绍几个关键技术的研究方向和发展趋势。
1. 列车动力系统优化：通过对列车动力系统的优化设计和智能控制，实现列车在运行过程中能源消耗的最小化。
这需要考虑列车牵引系统、制动系统等关键部件的性能优化和调整，以及对动力系统运行状态的实时监测与检测。
2. 运行策略优化：通过对列车的运行路线、速度曲线、停站计划等方面进行精准优化，实现列车在运行过程中的高效节能。
在此过程中需要考虑地形、信号系统、车站布局等因素的影响，并通过智能算法实现运行策略的最优选择。
3. 能源管理系统开发：开发与应用能满足列车特性和运营需求的能源管理系统，实现列车能源的智能调度和控制。
这需要结合列车的能源供应情况、实际运行需求等因素，设计能够满足列车实时运行状态的能源管理系统。
城市轨道交通系统能耗优化方案城市轨道交通系统作为现代都市公共交通的脊梁，承载着缓解城市交通拥堵、促进经济发展、减少环境污染的重任。
然而，随着城市规模的扩张和乘客量的激增，其能耗问题日益凸显，成为制约可持续发展的瓶颈。
因此，探索并实施高效的能耗优化方案显得尤为重要。
以下从六个维度阐述城市轨道交通系统的能耗优化策略。
一、车辆能效提升与技术革新城市轨道交通车辆是能耗的主要来源之一，优化车辆设计，采用轻量化材料，减少列车自身重量，可显著降低运行能耗。
同时，引入先进的牵引及制动系统，如永磁电机和能量回馈制动技术，能在保证运营效率的同时，将列车制动时产生的能量回收再利用，减少电能消耗。
此外，推广无人驾驶技术，利用精确的自动化控制减少不必要的加速与制动，进一步提升能效。
二、智能调度与运营优化建立基于大数据和的智能调度系统，通过分析历史运营数据，预测乘客流量，动态调整列车发车间隔与编组，避免空驶和过度拥挤，从而达到节能目的。
智能调度还能根据实时路况和乘客需求灵活调整线路，提高运输效率，减少无效能耗。
同时，优化列车停靠时间，确保高效有序的上下客流程，减少站台空调和照明的长时间开启，也是重要的节电措施。
三、能源管理系统集成构建综合能源管理系统，集成监控、分析、控制功能于一体，对轨道交通系统内的电力消耗进行精细化管理。
该系统能够实时监测各站点和车辆的能耗状况，识别异常能耗点，及时采取措施。
通过数据分析，合理配置能源使用，如在低峰时段利用电网谷价充电，存储电能供高峰时段使用，实现能源成本优化。
四、绿色能源应用积极推广太阳能、风能等可再生能源在轨道交通设施中的应用，如在车站屋顶安装太阳能光伏板，为车站部分设施供电，减少对化石能源的依赖。
此外，探索地热能、生物质能等新型能源在地铁站空调系统中的运用，实现清洁能源的多元化利用，减少碳排放，推动绿色低碳发展。
五、车站建筑设计与环境控制优化车站建筑设计，如采用自然采光设计、高效保温隔热材料，减少人工照明和空调系统的使用。
城市轨道车辆节能运行方式的研究城市轨道车辆作为一种重要的公共交通方式，对于减少交通拥堵、改善城市环境、节约能源等方面具有重要意义。
因此，研究城市轨道车辆的节能运行方式成为了当下的热门课题。
本文将探讨一些节能运行方式，以期为城市轨道车辆的可持续发展提供参考。
一、优化车辆设计城市轨道车辆的设计对其节能运行起着决定性的作用。
在车辆设计中，应考虑轻量化、低阻力等因素。
首先，通过采用轻量化的材料，可以减轻车辆的重量，从而降低能耗。
其次，减小车辆的空气阻力也能有效提高车辆的能效。
通过优化车体外形、减少车辆的空气阻力系数，可以降低车辆在高速运行时所受到的空气阻力，从而减少能源的消耗。
二、改善能源利用效率要实现城市轨道车辆的节能运行，还需要提高能源的利用效率。
一方面，可以通过提高车辆的能量回收利用率来实现。
例如，采用制动能量回收技术，将制动过程中产生的能量回收并储存起来，用于车辆的加速等其他工作。
另一方面，可以采用高效的动力系统，如永磁同步电机等，提高车辆的能源利用效率。
三、优化行车策略行车策略的合理设计对城市轨道车辆的节能运行至关重要。
在行车策略中，应考虑优化车辆的起停、加速和减速等行为，以减少能源的浪费。
例如，合理控制车辆的起停时间，避免频繁的起停操作，可以降低能源的消耗。
此外，通过合理的加速和减速控制，以减少能量的损耗，也能有效提高车辆的能效。
四、改善线路设计城市轨道车辆的线路设计也对其节能运行具有重要影响。
合理的线路设计可以减少车辆的能耗和运行时间。
一方面，线路设计应考虑减少车辆的弯道数量和半径，以降低车辆在转弯过程中受到的摩擦阻力和能量损耗。
另一方面，线路设计中应避免过多的上下坡，以减少车辆在爬坡和下坡过程中的能量消耗。
城市轨道车辆的节能运行方式涉及车辆设计、能源利用效率、行车策略和线路设计等多个方面。
通过优化车辆设计、改善能源利用效率、优化行车策略和改善线路设计等措施，可以有效提高城市轨道车辆的能效，实现节能运行。
城市轨道交通列车节能运行模式的研究杨雪峰【摘要】能耗在城市轨道交通的运营成本中占据着很大的比重,节能已经成为日益关注的焦点问题.着重分析了实现列车节能运行的运行模式,提出了相应的节能运行优化算法.采用移动闭塞技术的列车控制系统是节能的有效途径.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2010(013)008【总页数】5页(P68-72)【关键词】城市轨道交通;列车运行;节能;移动闭塞【作者】杨雪峰【作者单位】轨道交通维护保障中心通号公司,上海,200010【正文语种】中文【中图分类】U231+.92根据目前上海地铁运营线路的能耗统计数据分析,列车运行时的牵引用电约为总用电量的50%～60%,辅助系统的能耗约占牵引能耗的50%。
随着城市轨道交通网络规模的不断扩大,总的运营能耗量呈快速增长的趋势,能耗问题越来越突出。
因此,如何挖潜降耗,突破关键技术,对降低城市轨道交通运营成本、提高经济效益有着越来越重要的现实意义。
到目前为止,由于运行环境和实际客流量状况的复杂性,对列车行驶过程中能量消耗的计算仍然是一件较为困难的工作。
影响列车能耗的因素主要包括列车的牵引制动性能、列车重、运行速度、线路条件、信号闭塞方式以及列车的操纵方式等。
针对上述因素采取相应措施,可以实现节能的目的。
例如,城市轨道交通的电动列车一般采用电力无级牵引,在设计阶段可采用铝合金或镁合金等最新材料来实现车辆的轻量化,以节省牵引动能、降低列车的运行费用。
国内外对于列车运行的节能问题已经有了较多的研究[1-5]。
20世纪80年代初,新加坡地铁1号线设计中就引进了车辆再生制动能逆变器技术。
现在新加坡的东北线和环线广泛采用了该技术。
实测能耗显示,新加坡东北线变电站总能耗中的4%是由再生制动能供给的。
有的学者开展了线路节能坡的研究和列车节能运行图的研究,提出了最佳的列车节能运行方式。
如香港地铁线路采用节能运行方式安排日常运行,据实际运行的统计资料表明,列车的牵引能耗费用每年大约节约290万港元。
轨道交通运行线路优化设计研究概述轨道交通系统是当代城市交通中不可或缺的一部分，因其高效、环保等特点而受到广泛应用和推崇。
然而，随着人口的增长和城市化进程的加速，轨道交通系统的运行也面临着日益严峻的挑战。
为了提高轨道交通的运行效率，保证乘客的出行体验，优化设计轨道交通线路成为必然的选择。
一、轨道交通运行线路优化的意义随着城市人口的增加，轨道交通系统承载的乘客数量也在不断增加。
合理优化轨道交通线路可有效提高乘客的满意度，减少运营成本，促进交通系统的可持续发展。
首先，轨道交通运行线路的优化设计可以提高乘客的出行效率。
通过合理规划线路的长度、车站的位置和线路之间的连接，可以缩短乘客的出行时间，提高交通系统的运行效率。
同时，优化线路设计还可以减少车站之间的距离，方便乘客的换乘，提高整体的便捷性。
其次，优化的运行线路设计可以减少交通拥堵情况的发生。
随着城市发展和人口增加，轨道交通系统的客流量也在不断增加，交通拥堵现象也逐渐显现。
合理优化运行线路，增加线路容量，引导乘客分散出行，有效缓解交通拥堵的问题。
最后，高效的线路设计可以减少能源和环境的消耗。
优化轨道交通线路设计可以减少列车的空转和急刹车等现象，减少能源和环境的浪费，降低对环境的影响。
二、轨道交通运行线路优化的方法1. 数据分析和模型建立轨道交通的运行线路优化需要基于大量的数据进行分析和模型建立。
包括乘客出行数据、线路运行数据、交通拥堵数据等。
通过对这些数据进行分析，可以了解乘客的出行特征，预测交通拥堵的趋势，为线路优化设计提供科学依据。
2. 网络搭建和优化算法运行线路优化设计需要建立一个合理的网络模型，并运用优化算法进行处理。
通过优化算法，可以根据乘客出行特征、交通拥堵情况等因素，找到最优的线路布局和车站设置方式。
在网络模型的基础上进行仿真实验，评估不同方案的效果，并根据评估结果进行修正和更新。
3. 数学建模和仿真实验运行线路优化设计需要进行数学建模和仿真实验。
城市轨道交通节能措施研究摘要：目前，我国的轨道交通工程建设有了很大进展，城市轨道交通虽是一种环保的交通方式，但其耗能仍然很大，应持续挖掘和应用节能减排措施，尤其在“双碳”目标要求下。
本文首先分析城市轨道交通能耗构成及影响因素，其次探讨城市轨道交通节能措施，为行业节能提供参考和借鉴。
关键词：城市轨道交通;节能;车辆能耗;车站能耗引言供电系统对城市轨道交通的运行具有重要作用，在设计供电系统时应具有一定的节能意识。
依据接线方式、变压器容量等设定照明系统，并明确补偿方式，以降低供电系统运行时的能耗。
城市轨道交通包括大量变配电设备和各种等级的配电线路，据统计，电费约占其运营成本的35%~45%，因此，节能对城市轨道交通运营的可持续发展具有重要作用。
1城市轨道交通能耗构成及影响因素分析电能消耗是城市轨道交通系统运营过程中能源消耗的主要形式,主要包括列车运行能耗和车站运营能耗两部分。
国内外学者在轨道交通能耗影响因素和节能措施方面开展了大量研究。
国内对轨道交通能耗的文献多局限于某一个方面,且大多数没有给出对能耗影响的量化分析。
采用实验和解析计算相结合的研究方法,运用灰色关联层次分析模型,构建了能耗计算模型,得出了车站能耗和车辆能耗主要影响因素的量化影响因子。
车辆能耗和车站能耗构成城市轨道交通的总能耗,二者占比接近,两部分对总能耗的影响比较接近,均需重点关注。
城市轨道交通中车辆自重部分在整个车辆质量中所占比例较大,牵引力做功大部分用于克服列车自重。
因此列车自重的变化对于城轨轨道交通的列车运行能耗影响显著;从接触网到牵引变流器、牵引电机、齿轮箱,每个环节都因效率因素而损失能量,牵引传动效率对列车运行能耗影响较为显著;辅助变流器为车辆所有中压和低压负载供电,辅助负载的总功率以及辅助变流器的效率对列车的运行能耗影响明显。
2城市轨道交通节能措施2.1供电系统与设备1)以交通线路长度和车站位置为设计依据选定牵引变电所位置，同时按设计规范在上、下行之间设置均流线以降低牵引网中的能耗。
城市轨道交通的电能质量与能源利用优化随着城市化进程的不断加速，城市轨道交通成为现代城市中不可或缺的交通工具之一。
然而，随着轨道交通规模的扩大和运营的不断发展，电能质量和能源利用问题日益突出。
本文将对城市轨道交通的电能质量与能源利用进行深入探讨，并提出相应的优化方案。
第一部分：城市轨道交通电能质量问题分析在城市轨道交通的电能质量问题方面，主要存在以下几个方面的挑战：1. 电能质量标准的不足：目前，国内尚缺乏针对城市轨道交通电能质量的统一标准，各地区的标准不一，影响了轨道交通电能质量的统一和协调。
2. 故障干扰的频发：城市轨道交通系统中的电力设备较多，尤其是高压电力设备，存在故障发生的概率较高，一旦发生故障会导致电能质量波动，甚至造成停电等严重后果。
3. 供电稳定性不高：城市轨道交通对供电的稳定性要求较高，然而在供电设备老化、维护不及时等情况下，城市轨道交通供电的稳定性无法得到保障，影响了电能质量的稳定性。
第二部分：城市轨道交通能源利用现状分析在城市轨道交通的能源利用方面，存在以下问题：1. 能源的过度消耗：由于城市轨道交通运营的需求，每天需要大量的电力供应，而目前还主要依赖于燃煤发电。
燃煤发电对环境产生负面影响，同时能源消耗较大，不符合可持续发展的要求。
2. 能源回收利用不足：目前城市轨道交通运营过程中，能源回收利用率较低。
例如，制动阻力能量的回收利用仍面临诸多技术和经济问题，使得能源浪费。
第三部分：城市轨道交通的电能质量优化措施为了解决城市轨道交通的电能质量问题，提出以下优化措施：1. 建立统一的电能质量标准：国家应加强对城市轨道交通电能质量的标准制定和监管，确保各地区的电能质量达到统一标准，提高运行效果。
2. 加强设备维护和升级：城市轨道交通系统中的电力设备需要定期维护和升级，以确保设备的正常运行，减少故障率，提高供电稳定性。
3. 推广新能源供电技术：引入新能源技术，如光伏、风力发电等，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗和环境污染。
城市轨道交通节能减排技术研究与应用如今，城市轨道交通已成为我国各大城市的重要交通工具，它具有运量大、速度快、安全可靠等优点，为缓解城市交通拥堵、减少尾气排放做出了巨大贡献。
然而，随着城市轨道交通的快速发展，能源消耗和碳排放问题也逐渐凸显出来。
为了实现城市轨道交通的绿色可持续发展，研究节能减排技术显得尤为重要。
一、城市轨道交通能耗现状二、节能减排技术研究与应用1.高效牵引电机技术牵引电机是城市轨道交通车辆最重要的部件之一，它的效率直接影响到轨道交通的能耗。
目前，我国城市轨道交通车辆普遍采用感应电机，但其效率相对较低。
而采用永磁电机、开关磁阻电机等高效电机，可以有效提高牵引电机的效率，降低能耗。
2.再生制动技术3.能量管理系统能量管理系统是一种对轨道交通车辆的能耗进行实时监测、分析和控制的技术。
通过能量管理系统，可以实现对车辆能耗的优化调度，提高能源利用率。
例如，通过合理控制轨道交通车辆的运行速度、加速度等参数，可以有效降低能耗。
4.节能型通风空调系统通风空调系统是城市轨道交通能耗较大的系统之一。
采用变频调速技术、新风节能技术等节能型通风空调系统，可以有效降低能耗。
例如，通过根据室内外温差和新风需求，自动调节通风空调系统的运行状态，实现节能。
5.智能交通系统智能交通系统是一种利用信息技术、数据通信技术等手段，实现城市轨道交通运行的高效、安全、环保的目标。
通过智能交通系统，可以实现对轨道交通车辆的实时监控、故障诊断等功能，提高运行效率，降低能耗。
城市轨道交通节能减排技术的研究与应用，对于实现城市轨道交通的绿色可持续发展具有重要意义。
我们应当加大研究力度，不断推广应用先进的节能减排技术，为我国城市轨道交通的可持续发展贡献力量。
同时，政府也应加大对城市轨道交通节能减排技术研究的投入，鼓励企业创新，推动城市轨道交通行业的绿色发展。
城市轨道交通节能减排技术研究与应用，这是一个涉及到环保、能源、科技多个领域的话题。
轨道交通线路运营能耗优化分析导言：随着城市化进程的加快和人口的不断增长，城市交通问题成为了人们生活中不可忽视的一部分。
其中，轨道交通作为一种快速、安全、环保的交通方式，受到了越来越多城市的青睐。
然而，轨道交通的运营也需要消耗大量的能源，因此对轨道交通线路的能耗进行优化分析显得尤为重要。
一、能耗分析的必要性轨道交通线路不仅需要消耗大量的电能供给列车的正常运行，还需要为站台、信号系统、照明等提供能源支持。
在轨道交通线路的运营过程中，能耗的高低直接关系到其运行效率和环境影响。
因此，对轨道交通线路的能耗进行优化分析有助于提高其能源利用效率，减少资源消耗，降低环境污染。
二、能耗优化的方法和手段1. 采用先进的列车动力技术传统轨道交通列车使用的是内燃机、电力机车等传统动力技术，这些技术的能效相对较低，能耗较高。
而采用先进的动力技术，如电池动力、氢燃料电池动力等，可以显著提高列车的能源利用效率，从而降低能耗。
2. 优化线路设计和管理合理的线路设计和管理能够提高轨道交通线路的能源利用效率。
例如，通过合理设置信号优化，控制列车的停站时间和各站间距离，可以减少能耗。
此外，加强对线路的监测和维护，及时发现问题并进行处理，也能提高线路的运行效率，降低能耗。
3. 应用智能调度系统智能调度系统是实现轨道交通线路能耗优化的有效手段之一。
通过采用先进的调度算法和实时数据分析技术，可以优化列车的开行频率和行驶速度，减少能耗。
此外，智能调度系统还可动态调整列车的优先级和行进顺序，优化运输效率，降低能耗。
三、能耗优化分析的挑战和难点能耗优化分析需要考虑到诸多因素，包括线路的布局、列车的动力系统、运行速度等。
同时，还需要综合考虑运营效率、乘客舒适度和安全性等多个指标，制定相应的优化策略。
这些因素的综合影响和相互关系使得能耗优化分析变得复杂而困难。
四、成果与展望在轨道交通线路能耗优化分析方面，已经取得了一定的成果。
许多城市已经开始采取一系列措施来减少能耗，包括优化列车运行计划、提高线路的能源利用效率等。
城市轨道交通列车节能问题及方案研究摘要：迄今为止，由于运行环境的复杂性和实际的客流量，计算列车运行过程中的能耗仍然是一项艰巨的工作。
影响列车能耗的因素主要包括列车的牵引和制动性能，列车重量，运行速度，线路状况信号阻塞模式，列车运行模式等。
针对上述因素采取相应措施即可达到节能目的。
关键词：城市轨道；列车能耗；节能1 城市轨道交通系统总能耗城市轨道交通系统的总能耗主要包括电力、燃气、燃油、水等能源的消耗，其中主要的是电力消耗。
火车和电力照明的功耗分别约占总功耗的50％。
目前，火车牵引节能的主要研究方向是制动再生能量的回收，许多轨道交通企业都在试用安装回收装置。
但是，该方法还存在不确定性：首先，能量回收装置投资较大，无法在短时间内确定投资和节能效率比。
其次，回收装置的稳定性及其对供电系统的影响也需要进一步验证。
这项研究从改变火车部分的运行模式开始。
典型的部分是轧制坡道。
一个路段包括几个坡道，然后是几个坡道，其中可能有平坦的道路。
最佳的操作顺序是减少牵引力，增加惯性和减少制动。
通过调整列车牵引，制动和惯性的分布，计算和分析了运行水平与牵引能耗之间的关系，然后优化了时间表，以达到节能的效果。
2 城市轨道交通列车牵引能耗的影响因素在列车运行过程中，牵引能耗主要包括以下四个部分：①牵引供电系统本身消耗的能量。
它主要是由地铁牵引供电网络本身的能耗产生的，可以通过优化供电网络的设计来降低能耗。
②再生制动消耗的能量。
火车使用制动过程中产生的热能发电，并将其上载到电源网络，为其他火车提供电源。
③制动电阻消耗的能量。
主要原因是制动过程中的能量消耗，这是将制动能量转换为再生制动能量过程中的损失部分。
④火车牵引系统消耗的能量。
它是指火车牵引过程中消耗的能量。
根据城市轨道交通系统的实际情况，线路状态和列车牵引系统及列车的运行策略等因素都会对牵引能耗产生影响，具体表现如下。
（1）线路状态。
线路状况对牵引能耗的影响主要体现在线路类型，站距和线路轮廓设计方案上。
两阶段优化调度模型【最新版】目录一、引言二、两阶段优化调度模型的概述1.第一阶段：制定初始调度计划2.第二阶段：根据实际情况调整调度计划三、两阶段优化调度模型的应用实例四、两阶段优化调度模型的优点与局限性五、结论正文一、引言随着社会经济的快速发展，各种复杂系统日益增多，如何有效地对这些系统进行管理与调度，成为学者和工程师们关注的焦点。
在这个背景下，两阶段优化调度模型应运而生，它为解决实际问题提供了一种行之有效的方法。
本文将从模型概述、应用实例以及优缺点等方面对两阶段优化调度模型进行介绍。
二、两阶段优化调度模型的概述两阶段优化调度模型是一种分阶段进行优化调度的方法，主要包括以下两个阶段：1.第一阶段：制定初始调度计划在这个阶段，调度系统会根据预先设定的目标和约束条件，制定一个初始的调度计划。
这个计划通常是在不完全信息或者预测的情况下制定的，因此可能存在一定的不确定性。
2.第二阶段：根据实际情况调整调度计划在实际运行过程中，系统的状态和环境条件可能会发生变化，这时候就需要对初始调度计划进行调整。
调整的目的是使实际运行状态尽量接近预设目标，同时满足系统的约束条件。
这个过程通常是一个动态调整的过程，需要根据实际情况灵活应对。
三、两阶段优化调度模型的应用实例两阶段优化调度模型在许多领域都有广泛的应用，以下举几个实例：1.交通运输领域：对于交通信号控制、公共交通调度等问题，可以采用两阶段优化调度模型，提高交通系统的运行效率。
2.生产制造领域：在生产制造过程中，可以根据实际生产情况，对生产计划进行动态调整，以实现生产目标。
3.电力系统领域：在电力系统的运行和调度中，可以利用两阶段优化调度模型，实现电力资源的最优配置。
四、两阶段优化调度模型的优点与局限性优点：1.考虑了系统的动态性和不确定性，能够应对实际情况的变化。
2.采用分阶段优化，可以降低问题的复杂度，提高求解效率。
局限性：1.对模型的建立和参数设置要求较高，需要有丰富的实际经验和理论基础。
轨道工程设计中的轨道交通节能与减排一、引言随着城市化的不断发展和人口的不断增加，轨道交通作为一种高效、快速、环保的交通方式逐渐成为现代城市的重要组成部分。
然而，轨道交通系统的运营也需要大量的能源供应，同时也会产生相应的碳排放。
因此，在轨道工程设计中，如何降低轨道交通的能耗和减少碳排放成为一个重要的课题。
本文将探讨在轨道工程设计中的轨道交通节能与减排的相关内容。
二、轨道交通节能技术1.能源回收利用技术能源回收利用技术是轨道交通节能的重要手段之一。
常见的能源回收利用技术包括制动能量回收利用和空调余热回收利用。
制动能量回收利用技术通过将制动过程中的动力转化为电能，并回馈至电网中供电使用，从而最大限度地减少能源的浪费。
同时，轨道交通车辆在运行过程中会产生大量的余热，通过合理的设计和技术手段，可以将这些余热进行回收利用，用于供热或者热水供应等。
2.轻量化技术轻量化技术是轨道交通节能的另一个重要手段。
轨道交通系统的车辆和设备在设计和制造过程中，通过采用轻量化材料和结构设计，来降低整体重量，减少能耗。
例如，采用碳纤维复合材料替代传统的金属材料，可以在保证安全的前提下减轻车辆的重量，降低能耗。
3.智能能源管理系统通过智能能源管理系统，可以实时监测和控制轨道交通系统的能源消耗，从而达到最优化的节能效果。
该系统可以通过集成车辆、信号系统和供电系统等多个部件，实时调整和优化能源的供给和使用。
同时，通过利用大数据分析和预测算法，可以提前预测车辆运行等参数，进一步减少不必要的能源浪费。
三、轨道交通减排措施1.推广清洁能源以传统化石燃料为能源的轨道交通系统会产生大量的碳排放，为了减少碳排放，推广清洁能源是一个必然的选择。
目前，一些地区已经开始使用电力作为轨道交通的主要能源，电力的使用可以在很大程度上减少碳排放。
此外，也可以考虑利用风能、太阳能等可再生能源来供电，进一步降低碳排放。
2.优化线路规划在轨道工程设计中，合理的线路规划可以减少轨道交通系统的总能耗和碳排放。
城市轨道交通 ATO运行节能研究摘要：近年来，随着国内各个城市的轨道交通建设不断推进，城市轨道交通系统的能量总消耗也在不断增长，节约能源已经成为城市轨道交通系统的重要研究方向。
本文从信号系统节能理论、ATO驾驶策略优化、节能运行图编制几个方面入手，探讨了ATO节能运行的方法，根据在地铁项目现场的实际测试，能够有明显的节能效果。
关键词：城市轨道交通；ATO运行；时刻表调整；节能1.前言随着我国城市化进程的加速，城市轨道交通得到了快速的发展，成为城市公共交通网络的重要组成部分。
城市轨道交通是一种绿色的交通方式，但近年来伴随着新建地铁线陆续开通，城轨系统的能量总消耗也在急剧增长。
节约能源是我国社会和经济发展的一项长远战略方针，是轨道交通建设和运营管理的一项极为紧迫、重要的任务，也是降低运营成本、提高运营效率、实现城市轨道交通可持续发展的重要内容。
城轨系统中的列车牵引供电、通风空调、电扶梯、照明、给排水、弱电等各个方面都会影响系统的总能量消耗，其中地铁牵引能耗约占总能耗的40%-50%，因此减少牵引能耗是降低地铁系统总能耗的重要途径。
列车牵引能耗受多方面影响，如列车的牵引制动特性、列车车重、列车能量转化损失、线路条件、再生制动，以及列车的驾驶操纵。
因此，降低地铁系统的牵引能耗可从基础设施改善和列车运行节能控制这两方面进行考虑。
基础设施的改善措施包括线路条件优化（设计节能坡、较少弯道）、列车性能优化（优化列车牵引制动特性、减轻车体重量、优化列车动能转化率）、安装储能装置和可逆变电站等。
列车运行节能控制是在不影响行车安全、效率、服务质量的前提下，在行车组织、站停时间、运行等级及车辆施加牵引/制动的时机等多方面进行综合分析研究，通过优化列车运行控制、调整时刻表制定列车牵引能耗优化策略，实现节能效益最大化。
1.信号系统为实施主体的节能控制理论ATO驾驶列车策略，与ATS的调度命令密切相关。
ATO在站台接收ATS的如下命令：•当前站ID•当前站发车时间•下一站ID•下一站到站时间ATO可以根据上述信息，对比离线时计算的站间运行最小时间和ATS要求的到站时间，判断是否需要采用全速运行策略，或可以采用节能策略，并会在运行过程中根据实际情况进行调整。
城市轨道交通车辆运行节能方法优化侯跃;杨俭;宋瑞刚;李娜【摘要】According to traction calculation and energy-saving control strategy,the energy-saving measures of urban rail vehicles were optimized.Operation characteristic curves and energy consumptions were calculated based on the actual operation conditions of Shanghai metro Line 2 by using the optimized algorithm and the calculated results were analyzed by comparing with the actual test data of Shanghai metro Line 2.Research results show that the energy-saving efficiency of hybrid optimized algorithm for which the vehicles brake two times is higher than that for which the vehicles brake one time.%根据牵引计算和节能优化控制策略,对城市轨道交通车辆的运行节能方法进行优化.基于上海地铁2号线的实际运行条件,应用优化算法对列车运行特性曲线和能耗进行计算,然后与实际测试数据进行对比分析.结果表明,列车采用两次制动的混合优化算法比采用一次制动的混合优化算法的节能效率要高.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2013(026)003【总页数】4页(P29-32)【关键词】轨道交通车辆;牵引计算;节能方法;能耗【作者】侯跃;杨俭;宋瑞刚;李娜【作者单位】上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620;上海工程技术大学城市轨道交通学院上海201620【正文语种】中文【中图分类】U231随着我国城市化进程的不断加快，城市轨道交通以稳、快、准等特点受到人们的青睐。
城轨列车节能运行控制与优化方法
城轨列车的节能运行控制与优化方法是一个涉及多个方面的复杂课题。
首先，我们可以从列车车辆本身的设计和制造角度来考虑节能措施。
例如，采用轻量化材料、提高动力系统的效率、优化空气动力学设计等都可以减少列车的能耗。
其次，列车的运行控制也是节能的关键。
采用先进的列车控制系统，包括智能调度系统、自动驾驶技术、能量回收系统等，可以最大限度地减少能耗。
此外，优化列车的运行计划和速度控制也是节能的重要手段，合理的调度和速度控制可以减少能耗并提高运行效率。
另外，城轨列车的线路设计和建设也可以影响节能效果。
采用平整的线路、减少坡度、优化曲线设计等都可以减少列车的能耗。
此外，对于城市轨道交通系统来说，还可以考虑与其他交通方式的衔接，比如与公交、自行车等交通方式的换乘衔接，以减少城市交通系统整体的能耗。
除此之外，城轨列车的维护和管理也是节能的重要环节。
定期的设备检修、清洁和润滑工作，以及合理的列车运行维护计划，可以保证列车的运行效率和减少能耗。
总之，城轨列车的节能运行控制与优化方法涉及列车设计制造、运行控制系统、线路设计建设、交通衔接以及维护管理等多个方面，需要综合考虑和实施一系列措施，才能达到最佳的节能效果。
轨道交通列车运行能耗分析随着城市化进程的不断推进，轨道交通成为了现代城市中不可或缺的交通方式之一。
作为一种环保、高效的交通工具，轨道交通列车的运行能耗一直备受关注。
本文将分析轨道交通列车运行时的能耗问题，从列车设计、能源利用和优化措施等多个方面进行探讨。
一、列车设计与能耗在轨道交通列车的能耗分析中，列车设计是一个关键因素。
首先是列车的质量和空气动力学设计。
列车的质量越重，所需的能源也就越多。
轻量化设计可以有效减少列车的能耗，例如使用轻质合金材料制造列车车厢、采用空心结构等。
此外，合理的空气动力学设计可以降低列车在高速情况下的风阻，减少能源的损耗。
另外，列车的动力系统也是能耗分析中的重要因素。
传统的轨道交通列车一般采用电力驱动，而电力的生成和传输又存在能源损耗的问题。
因此，针对动力系统的优化设计可以有效降低能耗。
例如，采用高效的电动机、提高能量回收利用率等措施可以降低列车的能耗。
二、能源利用与优化措施除了列车设计，能源利用和优化措施也是减少轨道交通列车能耗的重要方面。
一种常用的能源利用方式是利用列车制动产生的能量回馈给电网供电。
通过将列车制动时产生的电能回馈给电网，可以有效降低能源消耗。
此外，制动能量的回馈还可以用于供给列车的其他部分，如车厢内的照明、空调等设备，进一步提高能源利用效率。
另一种优化措施是采用智能调度系统，通过合理的列车调度和控制，减少列车的能耗。
例如，根据不同时间段的客流情况，合理调整列车的发车间隔，避免空驶情况发生，从而提高能源利用率。
三、发展新能源技术随着环境保护和可持续发展意识的增强，发展新能源技术也成为减少轨道交通列车能耗的重要途径。
目前，一些地铁线路已经开始尝试使用太阳能、风能等可再生能源进行供电。
这种新能源技术的应用可以有效降低列车的能耗，并减少对传统能源的依赖。
此外，电池技术的进步也为轨道交通列车提供了新的能源选择。
利用先进的电池技术，可以将电能储存起来，并在需要的时候释放给列车使用。
地铁运营节能降耗方案一、车辆节能降耗方案地铁车辆是地铁运营中的核心部分，在车辆设计、维护和运行过程中，都存在着能源消耗和碳排放的问题。
因此，针对地铁车辆，我们可以采取以下节能降耗的方案：1. 优化车辆设计。
在地铁车辆的设计阶段，可以采用轻量化材料，减轻车体重量，降低能源消耗。
此外，可以采用先进的气动外形设计和轮轴系统，减小风阻和轮轴摩擦，提高车辆的运行效率。
2. 提高车辆能源利用率。
地铁车辆在行驶过程中会产生大量的压缩空气，可以利用这些压缩空气来驱动车辆的辅助设备，如空调、车门等，从而减少对外部电力的依赖，降低能源消耗。
3. 优化车辆维护管理。
定期检查和维修车辆，保证车辆的正常运行，减少故障和能源浪费。
采用智能化的维修管理系统，可以实时监测车辆的状态，及时发现并处理问题。
4. 采用智能驾驶技术。
智能驾驶技术可以使地铁车辆实现精确的运行控制，避免不必要的能源浪费。
通过车辆间的通信协同，可以实现列车的自动调度和运行，减少能源消耗。
二、车站节能降耗方案地铁车站是地铁运营中的重要环节，车站建筑和设备的能源消耗占地铁运营能源消耗的一部分。
因此，针对地铁车站，我们可以采取以下节能降耗的方案：1. 优化车站建筑设计。
在车站建筑设计阶段，可以采用节能建筑材料和技术，提高建筑的绝热性能，减少能源消耗。
此外，可以合理设计采光和通风系统，减少对人工照明和空调系统的依赖。
2. 采用太阳能发电。
在车站屋面和外墙上安装太阳能光伏板，将阳光转化为电能供车站使用，减少对传统电力的依赖，降低能源消耗。
3. 优化车站设备管理。
合理设置设备的开启时间和工作模式，根据车站客流量和时段需求，合理调整设备的使用频率，减少能源的浪费。
4. 提倡绿色出行方式。
在车站内设置自行车停车场和电动汽车充电设施，鼓励市民使用环保出行方式，减少对地铁的依赖，降低碳排放。
三、调度和运维管理节能降耗方案地铁的调度和运维管理是地铁运营中的关键环节，对能源消耗和碳排放有着重要影响。
2023年第3期高效韧性运行轨道交通列车运行能耗以减少碳排放，对推进“碳达峰”和“碳中和”进程具有重要意义［3］。
再生制动是一种使用在电气化列车上的制动技术，可以在列车制动时把电动机转换成发电机模式，将列车动能转化为电能加以利用，不以热能形式散失。
在城市轨道交通系统中，由于列车在运行过程中需要频繁地牵引与制动，制动过程中可回收的电能（简称再生能量）相当可观，因此回收利用再生制动能是城市轨道交通节能低碳研究中的重点［4］。
提出一种低碳导向的城市轨道交通运行图与速度曲线集成优化模型，设计一种基于遗传算法的高效启发式算法进行求解，在降低列车区间牵引能耗同时，提高再生能利用率，从而得到碳排放最低的列车运行图和速度曲线方案，最后基于北京地铁燕房线实际数据做了数值分析，验证研究模型的有效性和适用性。
1 模型构建为了在基本不影响线路运营的情况下，尽可能降低城市轨道交通系统中列车运行所产生的碳排放，以线路中所有列车为研究对象，根据列车所处位置以及与其他列车之间的时空关系对列车做出合理控制，并求出最优控制方案以及全线路列车运行图。
考虑构建速度曲线与列车运行图集成优化模型，以碳排放量为目标函数，将控制力作为决策变量之一，同时补充线路运营相关参数，增加发车时刻、停站时间2种决策变量［5-6］。
1.1 目标函数以城市轨道交通线路中所有列车的碳排放量总和最小化为目标，建立优化模型，目标函数为：min Z =∑j =1nC j，（1）式中：Z 为目标函数值；n 为列车数量；C j 为列车j 所产生的碳排放量，kg 。
目前应用最为广泛的核算温室气体排放的方法是排放因子法，即把有关人类活动发生程度的信息与量化单位活动的排放量或清除量系数（即排放因子，Emission Factor ，EF ）结合起来［7］。
目前绝大部分城市轨道交通列车为电驱动列车，列车从供电轨道获得电能，并通过电机转换为机械能驱动列车行驶。
因此，计算列车牵引碳排放应以其消耗的电能为依据。
基于milp的地铁列车节能驾驶简化算法如今啊，地铁已经是我们城市生活的一部分了，不论是上班族还是学生，都会和地铁打交道。
要说起地铁，大家脑袋里一定浮现出的是一列列疾驰而过的列车。
想象一下，你站在站台上，耳边嗡嗡的风声，地铁列车从你眼前呼啸而过，仿佛它是城市的血液，永不停歇地流动。
可是，咱们有没有想过，这些列车飞速行驶的背后，付出了多少能源和成本？节能驾驶，听起来就像是某种高大上的技术，像极了科学家的秘密武器，但其实它离我们并不遥远。
就拿这篇研究来说，咱们说的就是如何让地铁在行驶中既能提速，又能节省能源，做到一举两得！想象一下，如果你是地铁的驾驶员，驾驶着这列钢铁巨兽，虽然它是智能化的，但偶尔也得看着时速表，掌握好车速。
你开车的每一步都关系到整个系统的能耗，虽然从技术上看，一些小小的加速减速，貌似不会有多大影响。
但实际上，长期下来的能源消耗堆积起来，可是大事一桩啊。
就好像你每天买一瓶水，觉得没多少钱，可一年下来，光是水费就能让你倒退几步，甚至是花销过重。
对于地铁这种大型交通工具来说，节省的每一度电，都是在为城市节省成本，哪怕是几毛钱，累计起来也能变成一笔不小的数字。
咱们该怎么做呢？地铁的节能驾驶并不难。
我们可以通过一个叫“简化算法”的技术，来优化驾驶方式。
简单来说，就是提前设定一个“最佳行车路线”，比如什么时候加速，什么时候减速，什么时候休息，不仅能够避免不必要的能耗，还能在复杂的路况中游刃有余。
大家都知道，开车的时候，像刹车、加速这些动作，都会消耗能源，尤其是急刹车和急加速，简直是对能源的“杀手”。
如果地铁能够平稳地行驶，避免这些突如其来的操作，节省下来的能量可就不少了。
这时候，很多人可能会问，地铁驾驶员总是需要时刻关注列车的速度，怎么可能做到完全不加速不刹车呢？其实也不需要完全杜绝这些动作，关键在于控制力度和时机。
换句话说，就是避免一味地猛踩油门或者死死踩刹车。
你想，像高铁一样，列车匀速行驶，司机只需调节一些细小的参数，不仅省电，还能提高舒适感。
第11卷第1期2011年2月交通运输系统工程与信息Journa l o f T ransportation System s Eng i nee ri ng and In f o r m ati on T echno l ogyV o l 11 N o 1F ebruary 2011文章编号:1009 6744(2011)01 0096 06地铁列车节能运行的两阶段优化模型算法研究丁 勇*1,2,刘海东1,栢 赟1,周方明1(1.北京交通大学交通运输学院,北京100044;2.德国不伦瑞克工业大学铁路系统工程与交通安全研究所,不伦瑞克38106,德国)摘要: 地铁运输系统是城市公共系统中最大的耗能系统,列车节能运行具有重要的意义.结合地铁列车运行特点与机车操纵规则,提出了在起伏坡道与定时约束条件下地铁列车节能运行的两阶段优化方法.第一阶段,建立了寻求站间最佳惰行控制次数及惰行控制点的优化模型;第二阶段,建立了合理分配各个站间区间列车运行时间的优化模型.设计了基于遗传算法的优化模型求解算法.与既有方法相比,在运行时分相同条件下,经过两阶段优化后,列车运行能耗下降了19.06%,列车运行恢复正点的能力也得到了提高.关键词: 铁路运输;节能;惰行;运行恢复时间;遗传算法中图分类号: U491文献标识码: AA Two LevelOpti m izationM odel and A l gorit h m for Energy EfficientUrban Trai n OperationD ING Yong1,2,L I U H a i dong1,BA I Yun1,Z HOU Fang m i n g1(1.Schoo l of T ra ffi c and T ransporta tion,Be iji ng Jiao tong U niversity,B eiji ng100044,China;2.Institute of R a il w ay Sy stem s Eng ineer i ng and T raffic Safe ty,T echn i sche U n i versit t Braunsch w eig,Braunschw eig38106,G er m any)A bstrac t: M etro takes the m ost pa rt of energy consu mption i n urban pub lic se rv ice system s,it s'i m portantto m ake the tra i n m ove m en t i n an energy effic i ent w ay.Based on the character i stics o f train m ove m ent andcontro l rules o f l o como ti ve,an urban trai n runni ng on an uneven railw it h the spec ific run ti m e f o r m i n i m alenergy consu mption can be f o r mu l a ted as a t wo level h i erarch ica l proble m.On the first leve1,an opti m izati on m ode l i s desi gned to dec i de t he appropriate coasti ng po i nt(s)and number(s)o f inter stati on run for ene rgy e ffi c ient urban tra i n operati on.O n t he second l eve1,an opti m ization model of a rrang i ng the tra i n travelti m e o f i nte r station run is presented for m i n i m al energy consu m pti on.A l gor it hms for solv i ng t he t wo levelopti m i zati on m ode l are dev eloped based on G eneti c A l go rith m.A case st udy s how s that the t wo level opti m izati on m odel and a l go rith m are e ffecti v e for energy e fficien t urban train opera tion on a l ong distance li ne w it hsevera l sections.T he resu lt i ndicates that the t w o l eve l me t hod can save energy19.06%w ithin scheduledrun ti m e and enhance t he recove ry ability o f tra i n movement co m pared w ith traditi onal m ethod.K ey word s: ra il way transpo rtati on;energy e fficien t;coasti ng;tra i n recovery ti m e;GACLC nu m ber: U491Docum en t cod e: A收稿日期:2010 08 06 修回日期:2010 10 28 录用日期:2010 11 08基金项目:教育部创新团队项目(I RT0605);国家自然科学基金(60634010,70971010).作者简介:丁勇(1974-),男,新疆乌鲁木齐市人,讲师,博士.*通讯作者:yd i ng@b jt 1 引 言我国的城市轨道交通建设正进入快速有序的发展阶段,地铁系统是城市公用设施中最大的耗能系统,列车牵引用电是地铁电能消耗的重要环节,实现列车的节能运行是降低地铁能耗的重要途径.在一定的列车、线路和运行图等条件下,在满足列车运行安全、准时、平稳与舒适、停车精确性的基础上,通过优化列车控制与计划可以降低运行能耗,降低运输成本,减少有害气体排放.国内外学者对于地铁列车节能运行问题都展开了研究,主要的研究成果都集中在列车节能优化控制方面.南澳大学SCG研究所的M ilroy、Ben ja m in、H o w lett等人先后提出了分析列车节能运行的机械能模型和能耗模型[1];Y asunobu提出了地铁列车运行的模糊预测控制方法[2];Chang,W ong等人,石红国运用遗传算法优化列车运行控制[3,4,6];丁勇提出了定时约束条件下的列车节能优化操纵的模型和算法[5];付印平等人对路网中的列车节能操纵优化方法展开研究[7].在优化列车运行计划方面,Chen等人通过优化列车停站时分来降低地铁运输系统能耗峰值[8];W ong等人与A lbrecht 应用动态规划对地铁列车站间运行时分与停站时分进行优化[9,10].以往的研究大多将列车节能控制和列车运行计划优化看作两个独立的过程,事实上,列车运行控制方案是以计划运行时分为前提进行优化设计的,而不同运行计划对列车运行能耗也有很大影响.本文在以往研究的基础上,将地铁列车节能运行过程分为两个阶段进行联合优化.2 列车节能运行惰行控制优化模型地铁列车运行时,运行时分和能耗取决于牵引、惰行和制动这三种工况的组合顺序及所占的比例.由于计划运行时分总是大于最少运行时分,因而存在着很多满足运行时分条件的列车运行速度曲线,每一条速度曲线,对应着一个列车操纵方式序列,如{牵引、惰行、制动}和一个能耗值.地铁列车节能操纵优化问题也就转化为:在保证列车安全、正点前提下,如何选择最合适的惰行开始和结束的时机.列车在站间区间惰行控制及运行的示意图如图1 基于惰行控制的列车运行示意图F i g.1 Speed profile of a si m p le inter stati on runw i th mu ltiple coast contro l图1所示(以两次惰行为例).D1、D2、D3、D4为惰行控制点,列车首先牵引运行至D1,在D1-D2之间惰行,从D2再次牵引运行至D3,D3-D4之间惰行,经过D4后开始制动停车.同时,列车可能越过D2-D3之间的牵引运行,从D1直接惰行至D4后制动停车,此时列车在站间只惰行1次.列车节能运行惰行控制问题求解的是站间惰行控制点D i的具体位置.列车节能运行惰行控制的优化目标是在满足给定运行时分的前提下,实现列车能耗的最小.优化模型的目标函数可以描述为M i n F=W TT s-T jT j+W E E s-E jE j(1)式中,W T+W E=1.W T为运行时分的权重,W E为列车能耗权重;W T和W E的取值根据计算原则而定,如更注重列车运行时分的节时运行或注重能耗的节能运行; 为运行晚点时的惩罚因子.T s为实际运行时分;T j为计划运行时分.E s为列车实际运行能耗;E j为列车运行的最小能耗期望值,它与线路条件、站间距和列车种类等因素有关.优化模型约束条件为T s T j(2)D1!l coast(3)v0=0, v n=0,0v i v max(4)a i a li m it(5)Di-1Di(6) 上述约束条件中,式(2)表示列车站间运行时分不能大于运行图给定时分;式(3)为列车首次开始惰行必须遵守的约束,l coast为列车自起动加速至开始惰行所必需的最短距离;式(4)表示列车运行97第11卷第1期地铁列车节能运行的两阶段优化模型算法研究过程中速度v i 不能超过列车运行限速v max ;式(5)中,a i 为列车加(减)速度,a li m it 为列车加(减)速度极限值,参照文献[11]中地铁列车运营参数,取列车起动加速度为0.83m /s 2,制动减速度为1.0m /s 2;式(6)表示列车惰行控制点位置的约束.3 基于节能的列车区间运行时间优化模型列车运行的计划运行时间往往要大于最小运行时分,二者之间的差值可称为列车运行恢复时间(或称列车运行富裕时分,tra i n recovery ti m e).设置列车运行恢复时间主要是为保证列车运行的可靠性、提高运行计划的可执行性,如应用于恢复运行正点,减少晚点传播或列车经济操纵等.列车运行恢复时间一般占列车运行时间15%以内,如欧洲铁路列车为3%-7%,北美客运列车为6%-8%[12].列车运行恢复时间在区间的设置形式也有所不同,大多数情况下,列车运行恢复时间平均分布在各个站间区间内,也可将列车运行恢复时间设置在最后一个站间区间内,或设置在停站时间内.图2 列车运行能耗随运行时间变化的曲线图F i g .2 V a riati on of t he ene rgy consumpti on overtra i n trave l ti m e如果采用相同的操纵策略与方法,列车在同一区间内的运行能耗随运行时间的增加而减小.如图2所示,随着运行时间的增加,列车运行能耗呈现单调下降的趋势.但是,在不同的时间条件下,单位时间的变化带来的能耗的差异也有很大不同.如图2中, E 1与 E 2明显不同.在保证列车正点运行到终点站的前提下,分配不同数量以及比例的列车运行恢复时间给各个站间区间,不同方案下的列车运行能耗会有所差异.基于节能的列车运行时间优化模型通过优化设置各个站间区间的列车运行时间,可降低列车运行能耗,同时保证列车运行正点.优化模型的目标函数可描述为m in E =∀ni=1Eqi(T qsi )(7)式中 E qi 为第i 个站间区间的列车运行能耗;T qsi 为第i 个站间区间的列车实际运行时间,在给定运行线路、列车编组以及操纵策略下,列车在区间的运行能耗与运行时间有紧密关系.优化模型约束条件为T qsi !m in T i + i(8)∀ni=1Tqsi∀ni=1Tq ji(9)式(8)中,m i n T i 为第i 个站间区间的列车最小运行时间; i 为第i 个站间区间必须设置的最小运行恢复时间. i 一般不设置为0,主要考虑到列车运行恢复时间具有恢复列车正点的重要作用.式(9)中,T qji 为第i 个站间区间的列车计划运行时间.根据节能的目标,列车的站间运行时分可以进行调整,但必须保证正点运行到终点站.4 模型求解的遗传算法地铁列车节能运行的两阶段优化模型建立在列车运行仿真计算模型[5]的基础上,由于遗传算法具有强大的全局搜索和局部搜索能力,本文将采用遗传算法求解该模型.4.1 列车节能运行惰行控制应用遗传算法求解列车节能运行惰行控制模型时,需要对参数编码、初始种群的生成、适应度函数、遗传操作(选择、交叉、变异)等分别进行设计,其计算流程如图3所示.由于优化模型要求的精度高、搜索空间大,本文采用实数对问题的解进行编码.惰行工况开始与结束的位置D i 是模型待求变量,将各个惰行控制点的位置用一个基因表示,一个惰行控制点序列用一个具有若干个基因的染色体表示D ={D 1,D 2,#,D i ,#,D m-1}.初始种群采用随机方法,按照列车运行距离按递增的顺序生成,需要满足式(6)的约束.适应度函数的选择直接影响到遗传算法的收敛速度以及能否找到最优解,本文采用的适应度函数由优化模型的目标函数(1)的倒数转换而成.选择操作采用轮盘赌选择算法.交叉操作采用部分离散交叉的方法,变异操作采用实数编码的遗传算法中常用的均匀变异方法.在初始种98交通运输系统工程与信息 2011年2月群生成、交叉操作以及变异操作过程中,需要根据约束条件式(6)进行有效性检查,如果出现不满足约束条件的情况,对新染色体中各个惰行点的位置进行排序操作,使之符合按运行距离递增的顺序;判断是否满足列车操纵的基本要求,根据式(2)-式(5)判断是否满足列车运行的时间、速度、加速度以及初始惰行控制点的要求,如果出现不满足约束条件的染色体,判断为无效染色体,舍弃并重新生成.图3 列车节能运行惰行控制的遗传算法求解流程图F i g .3 GA flowchart fo r train energy efficientm ove m ent w ith co ast contro l4.2 列车站间运行时分优化采用实数编码的遗传算法求解该问题.用长度为n 的染色体(T r1,T r 2,#,T r i,#T r n)代表一组区段内各个站间区间列车运行恢复时间设置的方案,染色体中的每个个体的基因T ri (i =1,2,#,n)以实数形式进行编码,代表第i 个站间区间的列车运行恢复时间的具体数据.算法基本流程如下:Step 1 初始种群生成.根据式(8)与式(9),种群中的每个染色体的基因按照站间区间的顺序随机生成,个体中第k 个基因的数值范围为[ k ,∀ni=1Tqji-∀n i=1m i n Ti-∀k-1i=1Tr i-∀ni=k+1i ],设置迭代次数为1.Step 2 调用列车节能运行优化操纵模拟系统惰行控制优化模块,计算列车在给定惰行控制方案下的运行时间与能耗.Step 3 适应度计算.适应度函数由优化模型的目标函数(7)的倒数转换而成,将计算得到的运行时分和能耗值代入适应度函数,计算种群中每个染色体的适应度值,并按照升序排列种群中染色体.St ep 4 采用轮盘赌选择算法进行选择操作.St ep 5 交叉操作采用离散重组的方法,交叉率为P c .根据式(8)与式(9)对新个体进行有效性检查,如果不满足约束条件,重新操作.St ep 6 根据变异率P m 执行变异操作,根据式(8)与式(9)对新个体进行有效性检查,如果不满足约束条件,重新操作.St ep 7 迭代次数加1;判断是否达到最大迭代次数,如果未达到,转入Step 3;如果达到,则转入Step 8.St ep 8 输出每个站间区间应设置的列车运行恢复时间.5 案例分析选取A 站-F 站区段进行列车节能运行的两阶段优化问题的研究,区段全长10.3km,共有6个车站,5个站间区间,线路为起伏坡道,列车运行99第11卷第1期地铁列车节能运行的两阶段优化模型算法研究限速80km /h .列车类型为地铁动车组,三动三拖;列车重量280,t 列车长度110m,其它参数采用列车节能运行模拟系统[5]默认值.遗传算法中需要确定的参数,初始种群大小为30,交叉概率为0.8,变异概率为0.05,最大迭代次数为200.表1 列车在区段内各个站间区间的运行时间Table 1 Each in ter-station run ti m e i n the section区 间A -B B-C C -D D -E E -F A-F 站间距(k m )4.01.1 1.2 1.42.610.3最小运行时间(s)211778190146605+3%运行时间(s)218808493151626+10%运行时间(s)2368690100163675表1中列出了区段内各个站间区间的距离、列车最小运行时分以及分别增加了3%、10%的列车运行时间.表2中列出了列车在优化前、第一阶段列车节能惰行控制优化以及第二阶段列车运行时间优化后各个站间区间的列车运行时间、能耗.表2 列车在各个站间区间以及整个区段内的运行时间与运行能耗Tab le 2 Trai n travel t i m e and en ergy con su m ption of i n ter station run and whole section runA-BB -C C-D D -E E-F A-F 优化前运行时间(s)2368690100163675运行能耗(k W h )2.8752.094 1.787 2.2302.43211.418运行能耗1(k W h )2.8191.825 1.787 1.5342.36910.334第一阶段优化运行时间(s)2368690100163675运行能耗2(k W h )2.5111.822 1.650 1.4172.1209.520第二阶段优化运行时间(s)2218996107162675运行能耗2(k W h )2.8081.7081.4161.1652.1459.242表2中,优化前的各个站间区间的列车运行能耗根据既有定时控制算法[5]计算,运行能耗1根据既有研究中较为常用的区间惰行控制两次的优化算法[3]计算;两阶段优化过程,运行能耗2根据本文提出的优化算法计算.优化前与第一阶段优化过程中,区段中各个站间区间都设置了占列车运行时间10%的列车运行恢复时间,而在第二阶段则对各个站间区间的运行时间进行调整.从表2中可以看出:经过两阶段综合优化,在正点运行的前提下,相对于既有列车定时控制算法与惰行控制算法,列车运行能耗分别降低了19.06%及10.57%.图4描述了优化前后列车运行的速度-距离曲线与时分-距离曲线,其中,灰线代表优化前的列车定时运行曲线,黑线代表经过两阶段优化后的列车运行曲线.图4 列车节能运行的速度、时分-距离曲线图F ig .4 T rai n energy e fficient m ove m en t speed and ti m e pro fil es通过优化列车的惰行控制点位置,合理减少惰行次数,可以有效降低列车运行能耗.一般情况下,如果运行时间较为充裕,列车惰行次数越少,能耗越低.因为惰性次数少,列车惰行控制的范围越100交通运输系统工程与信息 2011年2月大,牵引控制的范围就越小.如果站间距离较小,一般惰行一次最合适;如果站间距离较大,惰行一次可能无法满足运行时分的要求,往往需要惰行两次及以上.如,A站-B站区间惰行3次.由于列车运行恢复时间能起到恢复正点、防止晚点传播的作用,因此在优化过程中,每个站间区间的运行恢复时间要保证设置一定的比例.仿真案例中,A站-B站的运行时间减少,而C站-D 站以及D站-E站的运行时间相应增加.A站-B 站是运行区段的第一个站间区间,站间距最大,运行时间最长.而C站-D站以及D站-E站这两个区间站间距较短,按照等比例设置的运行恢复时间比较少,又位于区段内较为靠后的位置.因此,优化之后的运行时分提高了列车运行的调整能力.目前,列车运行恢复时间大多按照等比例分配的形式进行设置,这种方式比较适合各个区间站间距以及线路条件比较相似的情况.实际上,现在的地铁线路大多距离较长,站间距差别较大.即使只考虑列车运行恢复的因素,等比例设置列车运行恢复时间的方法也不一定合适.6 研究结论本文提出了地铁列车节能运行两阶段优化方法.在第一阶段,通过优化列车惰行控制的位置以及次数,在给定的运行时分条件下,降低列车运行能耗.第二阶段,通过优化列车运行恢复时间在区段内各个站间区间的合理分配,在保证列车正点运行到终点站的前提下,进一步降低列车运行能耗.本文在考虑到列车运动特性与机车操纵规则的基础上,建立了地铁列车节能运行两阶段优化模型,并设计了模型求解的遗传算法.仿真案例结果表明:经过两阶段优化后,相对于既有列车定时控制算法与惰行控制算法,列车运行能耗分别降低了19.06%与10.57%.同时,相对于等比例分配列车运行恢复时间的方式,不仅列车运行能耗降低,列车运行恢复正点的能力也得到提高.本文提出的两阶段优化模型算法,可以使列车运行组织与控制得到有机结合,不仅可以应用到地铁列车运行组织与控制中,也完全可以应用在城市间长途列车的运行优化过程中.由于列车运行恢复时间与列车运行间隔时间、列车运行缓冲时间以及停站时间等因素有着较为复杂的关系,如何进行相应的优化协调还需要进一步的研究.参考文献:[1] H ow l e tt P G,Pudney P J.Energy effic i ent trai n contro l[M].Spr i ng er,1995.[2] Y asunobu S,et a1.A pp licati on of predicti v e fuzzycontrol to auto m atic trai n operation contro ller[C].P roceedi ngs o f Industr i a l E lectron ics Contro l and Instrum entation,T okyo.Japan.1984:657-662.[3] Chang C S,S i m S S.O pti m i z i ng tra i n m ove m entst hrough co ast contro l usi ng genetic a l go rith m s[J].I EEProc. 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