[發(fā)明專(zhuān)利]一種估計(jì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)能耗的仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010962238.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112182745B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張輝;鄧景懷;陶斯友
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/15
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/15;G06F17/11;G06F119/06
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

本發(fā)明公開(kāi)一種估計(jì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)能耗的仿真方法，建立整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型與能量消耗仿真模型，完成仿真平臺(tái)的搭建。通過(guò)仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真計(jì)算，輸出電機(jī)特性輸出、功率仿真、牽引系統(tǒng)能流圖、各方面能耗仿真、列車(chē)總能耗等參數(shù)信息，可即時(shí)查看，輸出相應(yīng)圖表，用于分析。本發(fā)明結(jié)合列車(chē)動(dòng)力學(xué)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與效率曲線(xiàn)相結(jié)合的方法，結(jié)合城市軌道交通車(chē)輛典型行駛工況，以能量流圖的形式分析城市軌道交通車(chē)輛各部件的能耗情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建模仿真領(lǐng)域，涉及一種仿真系統(tǒng)建模方法，具體來(lái)說(shuō)是一種對(duì)不同型號(hào)和編組形式的列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)耗能和動(dòng)能回收的總能量進(jìn)行仿真方法。

背景技術(shù)

我國(guó)的城市人口聚集度大、公共交通設(shè)施較少、質(zhì)量差。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛增長(zhǎng)，帶來(lái)了能源消耗的快速增長(zhǎng)，以及石油的需求量大幅度上升。在一個(gè)有十幾億人口的中國(guó)，能源的人均占有量非常少，因此我國(guó)節(jié)能減排的方案中特別指出了，在交通節(jié)能上要重視發(fā)展公共交通，優(yōu)化運(yùn)用多種運(yùn)輸方式。城市軌道交通具有較大的運(yùn)輸能力、較快的速度、準(zhǔn)確的到站時(shí)間、對(duì)環(huán)境造成的污染較小以及人均的能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)，是解決城市交通擁擠問(wèn)題、緩解交通出行壓力的重要途徑之一。我國(guó)的城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)展迅速，給人們帶來(lái)了便利，同時(shí)也給社會(huì)帶來(lái)了電能消耗的快速增長(zhǎng)。隨著城市軌道交通道路數(shù)量的增多和輸送旅客數(shù)量的劇增，城市軌道交通能源消耗總量也在不斷的增加，在城市公共交通總能耗中所占的比例也在加大。因此，開(kāi)展對(duì)城市軌道交通工具節(jié)能研究，具有重要意義。

在城市軌道交通工具節(jié)能效果評(píng)價(jià)的方法中，如果通過(guò)實(shí)際的部件和臺(tái)架測(cè)試，無(wú)論從時(shí)間還是經(jīng)濟(jì)方面，都是一個(gè)巨大的浪費(fèi)，而且安全性也沒(méi)有保證。因此，為了分析和評(píng)價(jià)城市軌道交通車(chē)輛的能耗，需要構(gòu)建一套完整的城市軌道能耗仿真平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展列車(chē)牽引運(yùn)行中列車(chē)能耗的研究。

國(guó)內(nèi)關(guān)于列車(chē)能耗仿真平臺(tái)的研究主要是針對(duì)大鐵路線(xiàn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)的，至今還未發(fā)現(xiàn)針對(duì)城市軌道交通車(chē)輛的能耗仿真平臺(tái)的報(bào)道。而且，在已有相關(guān)建模仿真研究的報(bào)道中，還存在以下不足之處：

(1)大多數(shù)仿真軟件的開(kāi)發(fā)，其理論基礎(chǔ)是傳統(tǒng)機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)，模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且只適合于分析常見(jiàn)列車(chē)動(dòng)力學(xué)性能；

(2)一般單位在進(jìn)行城市軌道交通車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程研究時(shí)，主要從工程設(shè)計(jì)的角度對(duì)地鐵或輕軌線(xiàn)路設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的牽引計(jì)算軟件，專(zhuān)業(yè)性太強(qiáng)，當(dāng)項(xiàng)目結(jié)束該軟件也就沒(méi)有使用價(jià)值了；

(3)由于機(jī)車(chē)車(chē)輛新結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，新車(chē)型參數(shù)的修改往往需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)后才能滿(mǎn)足仿真分析要求，這將給仿真工作帶來(lái)極大不便。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)城市軌道交通車(chē)輛能耗仿真平臺(tái)的構(gòu)建，本發(fā)明提出一種結(jié)合列車(chē)動(dòng)力學(xué)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與效率曲線(xiàn)相結(jié)合的計(jì)算方法，結(jié)合城市軌道交通車(chē)輛典型行駛工況，以能量流圖的形式分析城市軌道交通車(chē)輛各部件的能耗情況。

本發(fā)明估計(jì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)能耗的仿真方法，建立整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型與能量消耗仿真模型，完成仿真平臺(tái)的搭建；通過(guò)仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真計(jì)算，輸入列車(chē)數(shù)據(jù)、線(xiàn)路數(shù)據(jù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)，修改、更新原有數(shù)據(jù)并保存為列車(chē)數(shù)據(jù)文件、線(xiàn)路數(shù)據(jù)文件與運(yùn)行數(shù)據(jù)文件。設(shè)置列車(chē)數(shù)據(jù)文件、線(xiàn)路數(shù)據(jù)文件、運(yùn)行數(shù)據(jù)文件以及讀取路徑后，使用運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真計(jì)算，輸出電機(jī)特性輸出、功率仿真、牽引系統(tǒng)能流圖、各方面能耗仿真、列車(chē)總能耗等參數(shù)信息，可即時(shí)查看，輸出相應(yīng)圖表，用于分析。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明估計(jì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)能耗的仿真方法，通過(guò)搭建的仿真平臺(tái)，對(duì)已規(guī)劃設(shè)計(jì)線(xiàn)路列車(chē)運(yùn)行過(guò)程的仿真，可以計(jì)算列車(chē)在該線(xiàn)路的能耗及能流，以此指導(dǎo)列車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化。

(2)本發(fā)明估計(jì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中驅(qū)動(dòng)能耗的仿真方法，在搭建的仿真平臺(tái)上進(jìn)行的列車(chē)運(yùn)行能耗分析，可以為合理安排牽引供電系統(tǒng)的布局和容量，提高運(yùn)行質(zhì)量，節(jié)約能源等方面提供理論依據(jù)和參考。