[发明专利]一种基于改进PSO的有轨电车运行能耗优化方法

说明书

本发明公开了一种基于改进PSO的有轨电车运行能耗优化方法。该方法为：建立有轨电车运行能耗模型：在一个运行区间内，有轨电车运行过程分为：全力牵引工况，有轨电车从速度0开始，以最大牵引力启动，达到区间最大速度；匀速巡航工况，有轨电车以区间最大速度进行匀速运动，牵引力等于综合阻力；惰行工况，有轨电车进行惰行，牵引力为0；全力制动工况，有轨电车以最大制动力进行制动，并将制动能量进行反馈存储；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；在经典PSO算法上加入选择学习机制，求解模型中的工况转折点，计算有轨电车各运行区间的能耗。本发明具有计算准确、收敛速度快、处理效率高、实用性强的优点。

技术领域

本发明属于有轨电车能量优化技术领域，特别是一种基于改进PSO的有轨电车运行能耗优化方法。

背景技术

有轨电车以其运量大、投资小、绿色环保、使用寿命长等优势，成为中小城市发展城轨交通事业的首选。面对全球能源紧缺的现状，如何有效的降低有轨电车运行能耗，成为有轨电车能量优化的重中之重。

有轨电车的运行工况包括牵引、巡航、惰性、制动四种，在制动环节中，将产生大量的制动能量，对制动能量进行回收将有助于降低运行能耗。有轨电车运行策略分为最大能力运行策略与定时运行策略两种，前者没有惰性环节，运行时间少，而耗能较大；后者耗能较小，是比较节能的运行策略。目前，采用节能运行策略建立的有轨电车运行能耗模型，只考虑安全、精准停车、准时、舒适度等指标，而未考虑不同乘客载荷情况下的有轨电车总体质量对运行能耗的影响，导致运行能耗模型不准确。此外，针对有轨电车节能运行能耗优化问题即多约束条件下的能耗优化问题，多采用经典PSO算法求解，该算法搜索能力强、收敛速度快，但存在容易陷入局部最优的问题，导致运行能耗计算不准确。综上可知，现有有轨电车能量优化技术，能耗模型不准确、不能准确计算运行能耗，是有轨电车运行能耗优化的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种计算准确、收敛速度快、有效避免局部最优的基于改进 PSO的有轨电车运行能耗优化方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种基于改进PSO的有轨电车运行能耗优化方法，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；

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。

进一步地，步骤1所述的基于有轨电车运行工况，建立有轨电车运行能耗模型，具体如下：

在一个运行区间内，有轨电车运行过程分为四个工况：

工况I：全力牵引工况，有轨电车从速度0开始，以最大牵引力启动，达到区间最大速度V_max；

工况II：匀速巡航工况，有轨电车以区间最大速度V_max进行匀速运动，牵引力等于综合阻力；

工况III：惰行工况，有轨电车进行惰行，牵引力为0；

工况IV：全力制动工况，有轨电车以最大制动力进行制动，并将制动能量进行反馈存储；

根据有轨电车运行特性、准时、安全、舒适、精准停车指标，加入乘客载荷指标，建立有轨电车运行能耗模型，即：