[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

说明书

本发明提供了城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，包括以下步骤：输入模型参数；初始化牵引模型和供电模型；设定仿真时间及间隔；对各个车辆的运行工况、电气状态和各充电装置的负荷工况进行判断；确定各个车辆的运行工况和电气状态、各充电装置负荷工况；对各个车辆进行牵引计算和供电计算；对各个充电装置进行负荷计算；跳转时间节点；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，继续仿真。本发明同时考虑车辆运行工况、电气状态和充电装置负荷状态，计算结果包括充电装置负荷电流‑时间曲线、车辆速度、位置、剩余储存能量‑时间曲线等，能够完整、有效地进行城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真。

技术领域

本发明属于城市轨道交通仿真技术领域，特别涉及一种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。

背景技术

城市轨道交通牵引供电仿真主要针对接触网（轨）系统，即车辆在绝大部分区域都是与接触网（轨）连接。在供电仿真模型中，车辆当作一个随时间变化的功率源。仿真输出主要为接触网（轨）的网压、钢轨电位、充电装置负荷电流等参数。

城市轨道交通储能式车辆，一般在车站充电；区间运行时利用储能装置提供能量，仿真重点关注充电装置的负荷电流和车辆剩余储存能量。

城市轨道交通储能式车辆一般在地面运行，路权类型多样。车辆在区间运行时间和车站停站时间相较一般城市轨道车辆，有更大的不确定性。充电装置的负荷电流也会随着车辆运行和充电时间的变化而波动。

研究充电装置负荷电流波动对供电系统的影响和车辆剩余储存能量对车辆运行的影响都是既有牵引供电仿真系统不具备的。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种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，同时考虑车辆的运行工况、电气状态和充电装置的负荷状态，计算结果包括充电装置的负荷电流-时间曲线和车辆速度、位置-时间曲线及其储能装置的剩余能量-时间曲线，能够完整、有效地进行城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真。

本发明采用的技术方案是：一种城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，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；

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；