对地铁列车节能优化及行车调度相关策略分析

肖兴

南京地铁运营有限责任公司， 江苏南京  210012

摘要：近年来，我国城市轨道交通迅猛发展，地铁建设步伐随之加快，使得地铁列车运营支出不断增加。在此情况下，地铁列车节能优化已经成为地铁建设工程中的重要内容，列车基础设施和技术的优化，不仅需要投入大量资金和时间成本，还影响列车正常运行，而优化列车操控方式和完善列车行车调度可以在不影响列车运行的前提下，低成本的提高能源利用率，是一种高效可行的优化途径。

關键词：地铁列车;节能优化;行车调度;调度策略

一、地铁列车节能优化及行车调度研究现状

地铁列车运行过程中，一般由启动加速、匀速运动、惰行、再生制动和机械制动等五个阶段组成，地铁列车实际运行时会受到多种阻力影响，而列车节能优化操控作为列车节能优化有效途径，是通过研究列车的运行特点，寻找出列车运行不必要的制动能耗以及最佳惰行点，从而节能优化列车运行能耗。目前，众多列车节能优化操控研究中，普遍忽略了对列车手柄位信息、列车调度以及牵引网逆变回馈装置的综合考虑，同时存在列车运行路线单一的问题，因此，我国地铁列车节能优化操控急需研究出更符合实际情况的操纵模型。由于我国城市轨道交通的规模日益壮大，各城市的地铁列车运行网络越发复杂，单车节能优化操纵已逐渐向列车再生能利用、行车调度等多列车协同控制模型发展。目前为止，关于列车节能优化的研究主要集中在节能控制和再生制动方面，对列车优化操控和行车调度节能控制方法的研究少之又少，无法体现列车节能的有效性与经济价值。

二、地铁列车节能优化操纵建模

地铁列车节能优化操纵十分繁琐，不仅要对列车运行中所受各种力的变化规律和平衡关系进行探讨，还要对列车运行因受力而出现的功能关系进行研究。因此，列车节能优化操纵是列车行车调度节能的研究基础，成功构建列车节能优化操纵模型，可以为后续节能研究提供理论依据。

如上所说，地铁列车运行需经过5个阶段，但由于地铁运行路线站间距离较短以及列车全程以精确预设速度运行，导致列车频繁的起动、制动，而运行路线中难免出现上坡、下坡以及弯道等复杂线路，又加大了列车起动和制动的频率，使列车运行变得更为复杂。基于此，应通过隔断分离分析地铁列车运行路线，利用拉格朗日乘数法构建限定列车运行时间、速度及加速度的最低能耗模型，基于矩阵和微积分理论，综合考虑列车运行安全及最低能耗，将列车运行的各种控制方法构建成离散化矩阵模型，结合列车坡道行驶牵引功率恒定的特点，在坡道坡度、距离和弯道距离数据清晰的情况下，确定出列车制动距离以及时间参数，从而探索出最优列车节能操纵方法。同时，在此基础上引入粒子群寻优算法，保证计算结果的精确度。

三、地铁列车行车调度策略分析

行车调度时刻表是体现列车出发、到达各车站时刻以及停靠时间的表格，其不仅是列车行车调度的基础，更是影响列车运行效率的重要因素。编制列车行车时刻表是应结合列车运行时间间隔、列车线路运输能力运营车辆、运营成本及乘客满意度等因素，在保证列车安全运行的情况下，尽可能的提高运行效率，降低运营成本，进而为乘客安全出行和列车节能优化提供效用。列车运行图是列车时刻表的另一种表现形式，其结合了坐标原理，通过线条图像更直观的表现出列车运行具体信息。列车运行图的横坐标表示运行时间，纵坐标表示车站站点，斜线条表示列车运行轨迹，斜线数字代表车次。

1、根据列车优化操纵节能策略

结合列车运行过程中的路况信息、列车速度及加速度等限制条件，构建列车节能最优操纵方法，完成节能目标。

2、根据列车协同利用再生能量的节能策略

以实现列车电制动减速产生的再生制动能量利用率最大化为目标，制定列车调动时刻表，使处在同一供电区的列车同时进行牵引和再生制动，从而实现再生能量利用效率最大化。

3、根据列车运行实际情况进行节能策略

列车运行时刻表中设置的列车发车时间和各线路间行车数量需要根据各方面的行车调度影响因素制定。发车密度过大不仅会浪费能源，还会增加列车调度难度;发车密度过小会无法满足乘客出行需求，增加乘客出行时间，进而影响乘客出行满意度。基于此，列车时刻表的编制需要根据实际运行情况，合理安排发车密度，保障运行车辆的运输效率，从而实现列车节能优化最大化。

结束语：

综上所述，列车节能优化本身是十分繁琐的寻优过程，加上外界因素限制以及研究人员专业能力和经验的不足，导致列车节能优化操纵系统还存在很多不足和需要完善的部分，需要相关人员深入研究。特别是列车节能优化操纵建模和列车运行时刻表的实际应用方面仍需不断完善，文中对此进行简单分析探讨，希望可以为列车节能运行作出贡献。

参考文献

[1]陈威. 基于地铁列车节能优化及行车调度综合控制策略分析[J]. 汽车世界， 2019， 000（018）：P.32-32.

[2]武石磊. 地铁列车节能优化及行车调度综合控制策略分析[J]. 轻松学电脑， 2018， 000（007）：1-1.