[发明专利]城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真系统及仿真方法

权利要求书

1.一种城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：输入牵引模型和供电模型的参数；

供电模型的充电装置参数包括位置、同时充电数、最大充电功率；

牵引模型的车辆参数包括车重、车长、基本阻力公式、转动惯量、牵引力-速度曲线、电制动力-速度曲线、机械制动力-速度曲线、牵引电流-速度曲线、再生电流-速度曲线、牵引效率-速度曲线、电制动效率-速度曲线、辅助功率、充电功率-网压曲线、储能装置控制变量、储存能量计算公式、充电效率、放电效率；

牵引模型的线路参数包括车站、坡度、曲线、道口、限速；

牵引模型的行车参数包括发车时间、停站时间、道口等待时间；

牵引模型的运行参数包括运行工况、速度、位置、牵引功率、剩余储存能量；

步骤2：初始化牵引模型；

步骤3：初始化供电模型；

步骤4：设定仿真时间、仿真时间间隔；

步骤5：根据运行参数的速度、位置和剩余储存能量判断各个车辆的运行工况；

所述步骤5中，车辆的运行工况分为车站停车和区间运行两类，车辆在车站停车时工况分为充电工况、非充电工况，车辆在区间运行时，工况分为：牵引工况、巡航工况、惰行工况、停车工况和制动工况；

车辆在区间运行时工况判断步骤如下：

S1：设定车辆为牵引工况；

S2：判断车辆是否达到设定运行速度：如果是，直接跳转步骤S3；如果否，直接跳转步骤S4；

S3：判断车辆的阻力与最大牵引力：如果阻力小于等于最大牵引力，设定车辆为巡航工况，跳转步骤S4；如果阻力大于最大牵引力，直接跳转步骤S4；

S4：判断车辆是否应惰行：如果是，设定车辆为惰行工况，跳转步骤S5；如果否，直接跳转步骤S5；

S5：判断车辆是否应停车：如果是，设定车辆为停车工况，跳转步骤S6；如果否，直接跳转步骤S6；

S6：检算车辆是否应制动：如果是，设定车辆为制动工况，输出工况；如果否，直接输出工况；

车辆处于区间运行的不同工况时，

机械特性如下：

牵引工况时：

停车工况时：

巡航工况时：

惰行工况时：

制动工况时：

表示车辆单位合力，表示牵引力，表示车辆阻力，表示车辆质量；表示电制动力，表示机械制动力；为重力系数；

车辆的剩余储存能量变化如下：

停车工况时：

牵引工况时：

巡航工况时：

惰行工况时：

制动工况时：

表示辅助功率，表示牵引功率，表示电制动功率，表示放电效率，表示充电效率，表示机械能与电能转化的效率，表示车辆运行速度；表示仿真时间间隔；

车辆在车站或充电装置区域停车时：

充电过程，储能装置能量变化的计算公式：

表示充电电流，表示储能装置的电压，表示辅助功率，

非充电过程，储能装置能量变化的计算公式：

步骤6：根据运行参数的位置和剩余储存能量判断各个车辆的电气状态；

步骤7：根据运行参数的位置和剩余储存能量判断各个充电装置的负荷需求；

步骤8：根据车辆的运行工况、电气状态和充电装置负荷需求，确定系统各充电装置负荷状态、车辆的电气状态和运行工况；

步骤8中，根据车辆的运行工况、电气状态和充电装置同时充电数、最大充电功率，确定系统各充电装置负荷状态、车辆的电气状态和运行工况，确定方法包括逻辑控制和功率控制；

逻辑控制是设置车辆充电顺序；所述逻辑控制设置为“先到先充”、“剩余储存能量较低优先充电”或“循环充电”；

功率控制是设置充电功率：充电装置的负荷小于等于其最大充电功率；

步骤9：对各个车辆进行牵引计算和供电计算，得到下一步车辆的速度、位置和剩余储存能量；

步骤10：对各个充电装置进行负荷计算；

步骤11：跳转时间节点；

步骤12：判断是否达到预设仿真时间：若是，输出计算结果；若否，更新运行参数，返回步骤5。