[發明專利]一種基于遺傳算法的儲能式有軌電車充電站布局優化方法

有效

• 申請號: 202010155368.0
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN113378345B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 胡文斌;孫天驍;哈進兵;呂建國;余軒;柏亞東
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/12;G06F119/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于遺傳算法的儲能式有軌電車充電站布局優化方法。該方法為：首先根據儲能式有軌電車的運行特征，建立儲能式有軌電車的動力學模型，并建立充電站的計算模型；然后根據儲能式有軌電車的動力學模型和充電站的計算模型，建立列車運行能耗模型和車載儲能裝置能量狀態模型；接著根據充電站布局優化的約束條件，對充電站布局進行優化，得到車輛能夠行駛過所有區間、充電站的個數最少且超級電容的能量最低點最大的充電站最優布局優化目標函數；最后對充電站的布局進行遺傳編碼，采用遺傳算法優化儲能式有軌電車充電站布局。本發明減少了充電裝置的安裝數量，在保證列車正常運行的同時降低了項目成本。

技術領域

本發明涉及有軌電車充電系統技術領域，特別是一種基于遺傳算法的儲能式有軌電車充電站布局優化方法。

背景技術

儲能式有軌電車由車載儲能裝置和接觸網混合供電，即無網段下由車載儲能裝置供電，有網段下由接觸網供電，站臺停靠時對車載超級電容充電。對于儲能式有軌電車線路，科學的設計充電站布局具有重要意義，但實際設計時往往沒有可靠的數據支撐，充電站布局設計方案尚不成熟，導致存在充電站布局不合理、資源利用率低、項目綜合成本高的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在保證列車正常運行的同時降低項目成本的基于遺傳算法的儲能式有軌電車充電站布局優化方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于遺傳算法的儲能式有軌電車充電站布局優化方法，包括以下步驟：

步驟1、根據儲能式有軌電車的運行特征，建立儲能式有軌電車的動力學模型，并建立充電站的計算模型；

步驟2、根據儲能式有軌電車的動力學模型和充電站的計算模型，建立列車運行能耗模型和車載儲能裝置能量狀態模型；

步驟3、根據充電站布局優化的約束條件，對充電站布局進行優化，得到車輛能夠行駛過所有區間、充電站的個數最少且超級電容的能量最低點最大的充電站最優布局優化目標函數；

步驟4、對充電站的布局進行遺傳編碼，采用遺傳算法優化儲能式有軌電車充電站布局。

進一步地，步驟1所述的根據儲能式有軌電車的運行特征，建立儲能式有軌電車的動力學模型，并建立充電站的計算模型，具體如下：

步驟1.1、根據儲能式有軌電車的運行特征，建立儲能式有軌電車的動力學模型，具體如下：

步驟1.1.1、計算有軌電車牽引力：

列車牽引力是由牽引電動機產生的內力經由動力傳動裝置傳遞到鋼軌后得到的鋼軌對機車的反作用力，計算公式如下所示：

F_μ＝G_fμ (1)

式中，F_μ為粘著牽引力，G_f為列車的粘著重量，μ為粘著系數，v為列車速度，單位km/h；

步驟1.1.2、計算有軌電車制動力：

列車制動力分為電制動和機械制動兩類，列車制動力以電制動為主，而機械制動為輔，電制動將回收的制動能量回饋到超級電容中，減少總體能量消耗；

步驟1.1.3、計算有軌電車阻力：

列車運行過程中受到的阻力包括基本阻力和附加阻力：

基本阻力R_r公式為：

R_r(v)＝A+Bv+Cv² (3)

式中，A、B、C為常數；v為列車運行速度，單位為km/h；

附加阻力公式為：