[发明专利]一种基于改进PSO的有轨电车运行能耗优化方法

权利要求书

1.一种基于改进PSO的有轨电车运行能耗优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于有轨电车运行工况，建立有轨电车运行能耗模型；

步骤2，分析有轨电车多约束条件，简化有轨电车运行能耗模型优化问题，具体如下：

有轨电车运行在区间、运行时间ΔT内，有：

式中，F为有轨电车合力，F_t、F_m、F_z分别为牵引力、制动力、阻力，其中阻力由机械摩擦阻力、坡道附加阻力、曲线附加阻力、空气阻力组成，a为运行加速度，M为不同乘客载荷情况下的有轨电车总体质量，x₁、x₂分别为运行子区间的起始公路标、终点公里标，v₁、v₂分别为运行子区间的起始公路标处速度、终点公里标处速度，S₀、S_p为整个运行区间的起始公里标、终点公里标；

在工况I区间内，有轨电车以最大牵引力启动加速至最大限速值，牵引力特性曲线为：

式中，F_t(v)为瞬时速度v时有轨电车牵引力，F_max为恒转矩区有轨电车牵引力，v_t1、V_max分别为恒功率区起始端列车运行速度、整个运行区间最大运行速度；

将有轨电车的运行能耗优化问题转化为四个阶段优化问题，即三个阶段转折点的优化问题：工况I～工况II的转折点D₁、工况II～工况III的转折点D₂、工况III～工况IV的转折点D₃；

由牵引力特性曲线图确定F_max、v_t1和V_max，由制动力特性曲线确定相应的F_m，进而确定合力F、加速度a、运行距离、运行时间，从而确定工况I～工况II的转折点D₁；同理，对于工况II～工况III的转折点D₂，能够确定V_max，通过计算得到工况III区间和工况IV区间内的有轨电车加速度，得到工况转折点D₃处的速度V₃与区间最大运行速度V_max的关系，通过确定工况III～工况IV的转折点D₃从而反推工况II～工况III的转折点D₂，将有轨电车定区间内的运行能耗优化问题转化为工况转折点D₃处速度V₃的优化问题；

步骤3，利用改进PSO算法即在经典PSO算法基础上加入选择学习机制，求解有轨电车运行能耗模型中的工况转折点；

步骤4，利用步骤3计算出的工况转折点，计算有轨电车各运行区间的能耗。