[发明专利]一种适用于有轨电车的牵引优化方法

说明书

本发明公开了一种适用于有轨电车的牵引优化方法，包括，对有轨电车起动加速度、恒功率特性区起始速度和降功率特性区起始速度进行初始化；根据起动加速度、恒功率特性区起始速度和降功率特性区起始速度绘制有轨电车的牵引特性曲线；利用起动加速度约束、剩余加速度约束、最大转矩约束、最大功率约束和平均加速度约束等约束条件对牵引特性曲线进行优化后获得有轨电车的最优牵引特性曲线；否则进入步骤S3。本发明技术方案针对目前由于动车组和有轨电车之间存在运行车衣从而导致将动车组牵引方案直接应用在有轨电车上存在诸多不适应的问题，针对有轨电车特别设计了一种牵引优化的算法，其重新构建了有轨电车的约束区间，对有轨电车的牵引进行了优化。

技术领域

本发明属于轨道列车牵引运动领域，具体涉及一种适用于有轨电车的牵引优化方法。

背景技术

随着我国城市化进程的发展，大、中城市均在调整产业结构，扩大城市区域；通过开发大城市的主中心区和副中心区，发展卫星城镇等方面重新规划各城市，大城市巨大的空间范围和交通需求，使其对交通的依赖程度日趋提高。城市交通从配套性有服务正转变为引导大城市发展的决定因素。同时，由于土地、能源、路网容量等资源因素的约束，轨道交通已被世界各国公认为城市交通的发展方向。它在大城市中心区功能的完善及维持大城市中心区的强大、引导城市结构的调整、缓解交通拥护等方面发挥着重要的作用。其中，轨道列车的牵引计算问题是轨道列车顺利运行的前提，其涉及到城市轨道交通列车的重量、运行速度、制动距离以及能耗等多个方面。目前轨道列车常见的有远距离的动车组或者是城市内运行的有轨电车等。

目前，动车组的整车牵引特性设计技术有着较成熟的方法，中车主要通过设定整车车重、加速性能、爬坡能力等条件，由西门子、克诺尔等合作商完成整车的牵引特性设计。根据整车牵引特性再进行电机与变流器的设计，完成整个列车的牵引控制方案。动车组和地铁列车的整车牵引特性曲线主要分为三段：恒转矩区、恒功率区和降功率区。有轨电车的特性设计，则主要沿用高速动车组的牵引特性设计方法。虽然有轨电车与动车组都选用三相异步电机作为列车的主要驱动力，从牵引特性曲线趋势上看两者的轮廓也相似，但是有轨电车的牵引特性设计方法与动车组还是存在较大差距，主要为以下几点：

首先，动车组与有轨电车的时速、运行区间差异较大。动车组时速较高，运行区间也更长。现阶段有轨电车的设计时速普遍为70km/h，且受到交通信号灯和车站的影响运行区间较短，普遍运行区间为1km～2km。其次，动车组与有轨电车的启动速度存在差异。高速动车组启动加速度一般为0.4m/s²，且加速阶段占整个区间运行的比重很小，故不需要太大的启动加速度与平均加速度。而有轨电车行驶区间较短，要求具有较大的启动加速度和加速阶段的平均加速度，以保证列车能在较短时间内达到较高速度，提升旅行速度，一般要求启动加速度为1.1m/s²。最后，对电机功率的要求也不一样。高速动车组在加速完毕进入恒速阶段后，牵引力几乎都用于克服基本运行阻力，需要电机提供较大的功率，因此在设计时牵引特性的恒功区速度调节范围较大。有轨电车在最高速度时需要克服的基本运行阻力较小，电机以较低的功率运行即可满足运行要求，因此牵引特性在高速阶段充分考虑降功区来提升电机的利用率。

总体来看，有轨电车的牵引特性从多个角度区别于高速动车组的牵引特性，因此原设计牵引特性方法存在较大局限性。有轨电车的牵引特性还需要考虑诸多约束条件，如不同速度段的平均加速度、牵引黏着约束、电机最大设计功率约束、剩余加速度约束等，需要一种新的方法来专门针对有轨电车进行整车牵引特性设计。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于有轨电车的牵引优化方法，至少可以部分解决上述问题。本发明技术方案针对目前由于动车组和有轨电车之间存在运行车衣从而导致将动车组牵引方案直接应用在有轨电车上存在诸多不适应的问题，针对有轨电车特别设计了一种牵引优化的算法，其重新构建了有轨电车的约束区间，对有轨电车的牵引进行了优化。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于有轨电车的牵引优化方法，其特征在于，包括，