用于供电计算的交互式列车牵引计算软件的实现

摘要

列车牵引计算是一门研究作用在列车上的力以及列车在外力的作用下沿轨道运行及其有关问题的学科，现阶段大部分的牵引计算软件都是由行车部门进行编写。对于供电部门而言，当前牵引计算软件在描述列车运行过程中的电气负荷特性方面还有所欠缺，因此用于供电计算的交互式牵引计算软件很有必要。本课题依托《城市轨道交通工程供电系统仿真计算软件平台》科研项目，该项目是深圳市市政设计研究院有限公司委托开发，目的是用于工程设计和验证。
　　本文首先对软件进行了需求分析。针对供电计算方面，仿真计算采用了功率源模型来描述列车的电气负荷特性，同时在计算的过程中考虑了列车的动态功率因数与线路的电分相的影响;针对软件的交互性，本文对软件界面的简洁性与能够手动干预的牵引计算策略两个方面做了详细分析。
　　其次，详细分析了多质点列车牵引计算的基本理论。建立了列车的多质点运动模型，进而对其进行受力分析，解算得到列车的运动方程，并得到了列车功率源模型的建模方式。
　　然后对列车运行过程中的控制方法进行了分析，进行的主要工作有:一是简单介绍了三种典型的列车牵引策略的运行原则，分别为最快牵引策略、节能牵引策略以及综合优化策略;二是设计实现了考虑乘客舒适度的节能牵引策略，在当前节能策略的基础上，添加了对乘客舒适度的考虑，同时在节能操作上，利用列车在大下坡的势能来保持或者增加列车的功能的方法实现了列车的节能效果;三是重点介绍了能够手动干预的牵引策略的设计与实现，包括自动驾驶策略与牵引、制动、惰行、巡航四种单独工况操作。实现了操作人员对列车运行过程中运行工况的实时控制。
　　最后基于面向对象技术，使用C＃编程语言实现了对牵引计算软件界面与计算方法程序的编写，重点提高了列车牵引计算的手动干预能力，增强了界面效果和人机交互性能。最后对程序计算的准确性进行了验证，验证中使用的是深圳地铁17号线数据，计算结果的准确性满足设计人员的要求。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

2 用于供电计算的交互式列车牵引计算需求分析

2．1 供电专业牵算需求分析

2．1．1 列车负荷等效模型的选取

2．1．2 功率因数的影响

2．1．3 电分相的影响

2．2 软件交互式需求分析

2．2．1 牵引策略需求

2．2．2 软件界面需求

2．3 本章小结

3 多质点列车牵引计算理论

3．1 列车牵引计算受力分析

3．1．1 列车牵引力

3．1．2 列车运行阻力

3．1．2 列车制动力

3．2 列车牵引计算模型

3．2．1 多质点模型

3．2．2 变坡段列车受力分析

3．2．3 变曲线段列车受力分析

3．3 列车运动过程求解

3．3．1 列车的运行工况及合力

3．3．2 运动方程推导

3．4 列车功率计算模型

3．5 本章小结

4 牵引计算控制策略设计

4．1 三种典型牵引模型

4．1．1 最快牵引策略

4．1．2 经济节能策略

4．1．2 综合优化策略

4．2 考虑乘客舒适度的节能控制策略设计

4．2．1 乘客舒适度

4．2．2 节能算法研究设计

4．3 交互式列车牵引策略设计

4．3．1 自动驾驶控制策略设计

4．3．2 交互式牵引策略功能设计与实现

4．4 本章小结

5 牵引计算软件的实现

5．1 软件开发语言与环境

5．2 软件总体设计

5．2．1 数据模块设计

5．2．2 计算模块设计

5．3 数据库设计

5．3．1 数据库表结构

5．3．2 数据库管理功能的实现

5．4 软件的实现

5．4．1 系统主界面

5．4．2 数据管理界面

5．4．3 计算界面的实现

5．4．4 计算结果界面实例

5．5 软件计算结果验证

5．5．1 验证软件介绍

5．5．2 验证条件设置

5．5．3 计算结果对比分析

5．6 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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