带有车载储能设备的动车组应急自走行方案研究

• 作 者: 刘成
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2021年07期
• 关键词: 应急自走行 列车运行优化 车载储能设备 能量管理

安全是铁路运行的基本前提,列车的安全运行直接影响着乘客的人身和财产安全。但在高速列车运行中,由于各种原因导致接触网断电,继而引起列车动力丧失,从而影响正常的列车日常运营。为了解决接触网故障时列车动力丢失问题,带有车载储能设备的动车组列车诞生了。此类动车组列车可以依靠车载储能设备提供动力应急自走行一段距离。列车在由车载储能设备提供动力运行时,由于储能设备容量、功率的限制和线路条件的影响,列车司机难以做出较好应急自走行的决策。在此背景下,本文将研究列车应急运行优化算法,同时设计列车应急自走行辅助驾驶系统,指导司机完成接触网故障后的应急自走行。首先,本文介绍高速列车牵引系统组成及应急自走行工况下的功率流向,在此基础上描述了适用于应急自走行的列车运行过程解算模型、车载储能设备等效电路模型、以及应急运行能耗计算模型。本文根据列车应急自走行的特点,将应急自走行过程划分成多个阶段,以列车应急自走行所需总能耗最小为目标,针对不同的运行阶段提出停车位置确定的应急自走行优化算法和停车位置不定的全程应急自走行优化算法。其次,本文设计了动车组应急自走行辅助驾驶系统,实现列车运行曲线优化与能量管理计算。根据接触网故障后列车应急运行的实际需求,设计了应急自走行辅助驾驶系统的总体结构;详细描述了各个子模块的功能和实现方法,在线辅助司机完成应急自走行。最后,选用京张高铁线路对本文所提出的应急自走行优化算法进行仿真验证。结果表明,本文提出的算法与恒速运行策略相比具有更好的节能性,同时列车应急运行时间更短;随后将本文设计的动车组应急自走行辅助驾驶系统移植到嵌入式平台中,进行半实物仿真,验证了本文所设计应急自走行辅助驾驶系统的有效性和正确性。