[发明专利]一种城市轨道交通列车运行的节能方法

说明书

技术领域

本发明属于城市轨道交通技术领域，尤其是涉及一种城市轨道交通列车运行的节能方法。

背景技术

伴随着城市轨道交通运输事业的迅猛发展，我国目前已经有北京、上海、广州等多个城市开通了轨道交通线路，运营里程达1970公里。“十二五”期间，我国还将有19个城市新建轨道交通线路1800多公里，总投资超过一万亿元。城市轨道交通作为城市公共交通的主干线、客流运送的大动脉，是解决城市交通拥堵的治本之策。然而，城市轨道交通的能耗也是非常巨大的。以北京市为例，年均牵引用电总量超过3亿度。因此，在全球大力发展低碳经济的时代背景下，城市轨道交通节能技术的研究无疑具有重要的现实意义。做好节能减排工作、提高能源使用效率，十分必要并且形势紧迫。

再生制动是一种使用在电气化铁路列车上的制动技术，在制动时把电动机转换成发电机模式，将列车的动能转换成电能加以利用。通常来讲，制动列车产生的再生能量除一小部分被自身的车载辅助设备利用外，大部分反馈到接触网(或第三轨)上，被同一供电区间内的相邻列车牵引使用。反馈到接触网的这部分能量，若不能及时被其他列车牵引使用，就会被线路上的发热电阻发热消耗掉，以防止接触网电压过高带来危险。再生制动已在国内外城市轨道交通列车上得到了广泛应用，例如，伦敦地铁、马德里地铁、纽约地铁、北京地铁(机场线、15号线、昌平线、亦庄线、房山线)等均采用再生制动+空气制动的制动方式。

目前，城市轨道交通列车运行时，主要考虑准时性、运行效率、平均旅行速度等指标，没有考虑到减少列车运行能量的消耗，以及再生制动时接触网电压过高所带来的危险。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前城市轨道交通列车运行能耗高和接触网安全性的问题，提出一种城市轨道交通列车运行的节能方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、分析相邻列车的运行匹配规则，计算利用的再生能量的大小；

步骤2、以利用的再生能量为目标，建立列车运行的优化模型；

步骤3、求解优化模型，得到城市轨道交通列车运行的节能时刻表。

所述步骤1中计算利用的再生能量的大小主要包括：

步骤101、确定第一辆车停在第一站的时刻为0时刻；

步骤102、计算列车i离开车站n的时刻：

tin1(X)=Σk=1nxk+Σk=1n-1tk+(i-1)h;]]>

其中，X＝{h,x_n,n＝1,2,......,N-1}代表这些决策变量的集合，n、k表示车站，x_n为列车在第n个车站停车时间，N表示线路上的车站总数，i表示列车，h表示列车发车间隔，x_k表示列车在各个车站k的停站时间，表示列车离开车站n开始牵引的时刻，t_k表示列车在第n个站间的运行时间；

步骤103、计算列车i在第n个站间牵引完成开始惰行的时刻、在第n个站间惰行完成开始制动的时刻以及在第n个站间制动完成到达车站n+1的时刻：