吴文艾 杜巧玲 王月太

摘 要：随着城市化进程的不断加快，当前城市轨道交通项目建设与发展速度也越来越快，同时在轨道交通中，人们也更加关注的节能。本文主要分析了列车控制与行车调度同节能的关联，然后探讨了列车控制与行车调度一体化的节能策略，希望给相关人员提供一些有价值的参考。

关键词：列车控制；行车调度；一体化节能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.201

0 引言

城市轨道交通运营历程增加、客运量升高及地铁刚性能耗增长等使得节能降耗成為地铁营运部门关注的焦点。当前，国内对于列车节能的研究，主要强调列车节能驾驶及再生制动能方面，而随着节能需求的不断深化，国内外逐渐开展节能时刻表的制定。本次研究主要研究了对列车控制与行车调度协同的一体化节能策略，希望以此降低能源损耗。

1 列车控制与行车调度同节能的关系

约定列车在规定时间完成运输任务，实际中有多种可行的速度曲线选择，但是每种选择搜对应的能耗存在很大的差异[1]。在保证列车安全平稳前提下，需要选择出一条合理的速度曲线来指导列车运行，以达到最佳的节能效果。

列车运行同能耗的联系为：

（1）列车牵引力做功消耗电能转变成列车的动能；

（2）克服阻力做功将动能以热量形式消耗；

（3）借助再生制动将列车的动能转变成再生制动能。对列车的运行工况进行分析，并且结合单站间的节能速度曲线，列车技能的控制策略如下：充分利用惰行技能及合理选择牵引及制动时间。

2 列车控制与行车调度一体化节能

2.1 多车间再生制动能利用

现有城市轨道交通中，线路站间的长度分布在几百到几千米，以及间距划分为短站间距及长站间距类型类型。针对行车调度节能，针对短站采取一次牵引的列车控制策略，长站则采取二次牵引的控制策略[2]。同时将再生能的利用范围推广到整个区间，不单单局限在进出站的阶段，这样主要使是再生能量得到有效的利用。

（1）短站间距再生制动能利用策略。对于短站间距，列车最佳的控制策略主要采用的是一次牵引的控制策略。也就是列车以最大的牵引力加速到一定的速度后惰行形式，在将要进站的时候以最大的制动减速停车。

一次牵引过程中，再生制动能利用上，利用条件应该是同一变电所内的列车。在运行阶段中，列车制动准备进入到车站，制动并产生再生制动能；列车加速离开车站，牵引力需要消耗掉电能，然后列车在到达下一站时进行惰行形式，这样既不会消耗电能也不会产生再生制动能，这一时候列车产生的再生制动能可以被下一行驶列车应用利用，到达下一个车站完成能量的一次利用。

（2）长站间距再生制动能利用策略。对于长站车距，采取一次制动的方式并不能完全行驶完全程，所以可以叠加牵引，采取二次牵引的控制策略。长距离的站间行驶过程，列车先以最大的牵引力加速到最大的速度，然后惰行一段距离，等到同一变电所内存在列车制动的时候再次进行牵引，完成二次牵引[3]。在此期间，列车的速度如果降至速度下限依旧无列车制定的情况，列车要进行主动牵引，同时限速如果发生变化并且列车惰行不能将速度减速到速度上限下，可采取主动制动的方式，这样可以使得列车不仅仅在进出站的时候能够利用再生制动能，在实际运行中同样可以利用，这样可以减少再生制动能的浪费。

二次牵引再生制动能利用上，第一次牵引过程，列车制动准备进到车站，制动后产生再生制动能，下一列车在迁移车站完成二次牵引并消耗电能，完成第一次牵引的列车惰行到进行第二次牵引时，减速并且再次制动，而此时下一列车已经进行制动，完成一个制动循环。列车二次制动重复上述的制动阶段，完成制动能的利用。

2.2 列车控制与行车调度一体化节能模型

（1）模型建立。基于对单车节能驾驶及多车协同控制，对再生制动能进行分析，对于全线总能耗最低目标，选取列车区间的牵引时间、巡航时间、惰行时间、制动时间、停站时间及列车发车间隔作为变量构架出行车模型[4]。

（2）单车节能分析。单车节能优化策略如下：1）出现限速区域，先以最大的加速度加速，然后巡航；2）永久限速的区域，以最大的加速度加速后进行惰行，之后以最大减速度进行制动；3）临时限速的区段，采取巡航的驾驶模式；4）进站限速的区域采取巡航驾驶模式，最后以最大的速度进行制动。

列车采取牵引-巡航-惰行-制动的行驶模式可实现区间的节能运行。

（3）列车调整措施。城市轨道交通调整方法的设计上，需要尽量遵循如下原则：第一，满足实时性需求，调整时间需尽可能短；第二，调整目标在于避免运行紊乱，使得列车有序运行；第三，调整需从乘客效益及运营公司效益方面考量，保证乘客服务质量及满意度，避免乘客等车时间长使得客流量集中。

列车调整上，调整策略如下：1）调整站间的运行时间。列车出现进展或发车晚点的情况，在不超过列车最大运行速度前提下可提高列车的运行速度，调整站间运行时间，缩短晚点时间；2）调整停站时间。确保车门正常作业及乘客上下车前提下，可调整停站时间，缩短整体晚点时间，提高再生制动能的利用率；3）系统运行出现紊乱情况，可适当采取越行站、会让站修改列车的到发顺序，增加后者取消列车，实现运营系统正常接发车，以恢复运营的秩序。

3 结语

本文基于针对列车节能策略进行了探究，主要通过长短站间的列车控制策略，实现再生制动能的有效利用。同时通过构建列车控制与行车调度一体化节能模型，通过调整站间运行时间、停站时间以及列车到发顺序等方法，降低全线总能耗，提高再生制动能力的利用率，进而达到节能的目的。

参考文献：

[1]周继续.地铁列车节能优化及行车调度综合控制方法研究[D]. 广西大学，2016.

[2]周继续，贺德强，王合良等.地铁列车优化操纵与行车调度综合节能控制方法研究[C]//中国科协年会，2015.

[3]宿帅.城轨列车运行图和速度曲线一体化节能方法[D].北京交通大学，2016.

[4]周妍，周磊山.高速铁路行车调度指挥一体化仿真实验平台设计与研究[J].铁道学报，2012，34（06）：1-7.

作者简介：吴文艾（1990-），女，甘肃天水人，本科，助教，研究方向：专业自动化（自动控制）。