城市交通中單列車節能優化研究

【摘要】節能在交通系統當中受到了越來越多的關注，一方面它可以削減開支，另一方面它可以減少向大氣的污染排放。在交通系統中的，對于時刻表的優化和對運行方案的優化是節能操作的兩個關鍵環節，前者調節了站間的運行時間和路線，后者則決定了運行過程中一系列的牽引力與制動力的控制。本文通過對列車在運行過程中的動力學模型及運動學模型的分析，利用Matlab軟件對目標最優化模型進行優化，從而完成對列車運行方案的優化設計，達到減少列車能耗的目的。

【關鍵詞】列車；節能；優化；速度

引言

隨著城市交通的日益發展，城市軌道交通中列車運行操縱也由通過列車司機憑借經驗完成逐步向自動化發展。同時在自動化的基礎上要求節能環保、資源利用率高等。為此就需要一套客觀的、科學的以及合理節能的列車控制策略指導行車[1-3]。

早期研究城市列車速度優化時，國外學者以加速度作為驅動控制并將其視作一個恒定值來研究列車節能控制問題[4-5]。后期則將列車看做單一質點，研究離散化模型，規劃列車速度[6-8]。而在研究節能優化問題時，研究方向主要體現在對列車再生制動方面的研究以及列車惰行運行具有優良節能效果為出發點，建立列車運動方程，采用多目標優化方法進行節能優化求解[9-11]。

1、列車運行的運動學模型

列車在不同外力的作用下能夠在線路軌道上進行加速、等速、減速等的移動，這符合了牛頓力學的運動規律。……