張煥，賀德強(qiáng)，向偉彬，沈國(guó)強(qiáng)

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南寧地鐵1號(hào)線列車能耗統(tǒng)計(jì)分析

張煥1，賀德強(qiáng)1，向偉彬2，沈國(guó)強(qiáng)2

(1. 廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 南寧 530004； 2. 南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，廣西 南寧 530029)

針對(duì)南寧地鐵1號(hào)線列車在AW2工況下，上、下行各區(qū)間的運(yùn)行牽引能耗和再生制動(dòng)能量，結(jié)合運(yùn)行線路區(qū)間長(zhǎng)度、區(qū)間高度變化，分析影響列車能耗的主要因素，并為列車蓄能裝置的容量設(shè)計(jì)提供參考。研究結(jié)果表明：在復(fù)雜線路環(huán)境下，列車在AW2工況單次再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量約為5~14 kW·h，受區(qū)間線路變化的影響較大。當(dāng)考慮再生制動(dòng)能量100%回收時(shí)，AW2工況下列車上、下行平均牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的相關(guān)系數(shù)接近0.9，每km能耗約為6.6 kW·h。

復(fù)雜線路；地鐵列車；牽引能耗；再生制動(dòng)

城市軌道交通車輛運(yùn)行過(guò)程中需要消耗大量的電能，其節(jié)能問(wèn)題一直都是熱門的研究方向。相關(guān)研究表明，城市軌道交通車輛消耗的電能中，一半以上用于列車的牽引。如何降低列車牽引過(guò)程中的能耗，將再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量回收再利用已成為城市軌道交通節(jié)能方面的重要突破點(diǎn)。唐海川等[1?2]研究了地鐵列車發(fā)車間隔對(duì)列車能耗的影響，并通過(guò)仿真分析了平緩道路上后車吸收前車制動(dòng)能量降低總能耗的效果。其他學(xué)者進(jìn)一步研究了后車吸收前車再生制動(dòng)能量的條件[3?5]。RAO等[6]分析了共線運(yùn)行情況下的相鄰列車之間的再生能量利用。王子甲等[7]對(duì)北京地鐵列車的斬波調(diào)壓型旋轉(zhuǎn)電機(jī)能耗測(cè)量發(fā)現(xiàn)，列車的t?km能耗為0.051 kW·h。有學(xué)者研究列車在不同控制策略下的電能利用效率時(shí)發(fā)現(xiàn)，列車能耗不僅取決于列車的最高運(yùn)行速度，同時(shí)還受區(qū)間運(yùn)行時(shí)間、區(qū)間長(zhǎng)度的影響[8?9]?？琢钛蟮萚10]對(duì)比了直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的牽引能耗及再生率，發(fā)現(xiàn)普通輪軌系統(tǒng)比直線電機(jī)系統(tǒng)牽引能耗低25%以上。陳垚等[11]從列車用能效率的角度，剖析了列車質(zhì)量、單位基本阻力、牽引電機(jī)效率等因素對(duì)列車能耗的影響。王合良等[12]對(duì)南寧地鐵某區(qū)間研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)考慮再生制動(dòng)產(chǎn)生的電能時(shí)，使用改進(jìn)QPSO算法對(duì)列車操縱進(jìn)行優(yōu)化，可以降低9.21%的列車運(yùn)行能耗?，F(xiàn)有的研究大多通過(guò)軟件仿真或者理論計(jì)算得到城市軌道交通車輛的能耗，作為列車實(shí)際能耗的估計(jì)值[13]，用于設(shè)計(jì)列車的牽引曲線及列車能耗統(tǒng)計(jì)，較少通過(guò)實(shí)際測(cè)量的方法對(duì)列車在復(fù)雜線路下的實(shí)際運(yùn)行能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。在仿真和理論計(jì)算中，會(huì)忽略掉部分影響列車能耗的因素。當(dāng)列車運(yùn)行在復(fù)雜的線路環(huán)境下時(shí)，列車的理論能耗值會(huì)與實(shí)測(cè)值產(chǎn)生較大的偏差。根據(jù)列車在不同運(yùn)行區(qū)間產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量數(shù)量的不同，合理布置儲(chǔ)能裝置及其容量大小，可以節(jié)約成本，提高儲(chǔ)能裝置的利用率。南寧地鐵1號(hào)線已投入運(yùn)營(yíng)，但尚未設(shè)計(jì)和安裝列車制動(dòng)能量回收裝置。本文對(duì)該線路列車能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，探究影響列車能耗的線路因素，并為列車再生制動(dòng)能量回收利用提供參考。

1 列車實(shí)際運(yùn)行能耗統(tǒng)計(jì)

本文以南寧地鐵1號(hào)線某列車的能耗為研究樣本。當(dāng)列車滿載時(shí)，其能耗數(shù)值的變化較為顯著，故選取晚高峰時(shí)段對(duì)列車的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。該時(shí)段列車的基本參數(shù)如表1所示。

表1 列車主要參數(shù)

讀取列車控制系統(tǒng)中記錄的牽引能耗值、再生制動(dòng)能量值進(jìn)行比較，分析列車能耗、再生制動(dòng)能量的數(shù)值及其變化范圍?；谲囕d設(shè)備的測(cè)量精度，所測(cè)得的能耗數(shù)值誤差小于1 kW·h。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比列車運(yùn)行的線路參數(shù)，如：區(qū)間長(zhǎng)度、區(qū)間高度變化、平均運(yùn)行速度等，研究其對(duì)列車能耗的影響。

首先對(duì)列車運(yùn)行在上行線(石埠~火車東站)的列車能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所得數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 列車運(yùn)行在上行線路的能耗統(tǒng)計(jì)

動(dòng)物園~魯班路18844.441 656?0.2561.4310.876.04 魯班路~廣西大學(xué)17847.061 0311.4253.5416.498.73 廣西大學(xué)~白蒼嶺191052.631 6150.3360.3211.765.57 白蒼嶺~火車站151066.671 373?6.5155.2810.923.64 火車站~朝陽(yáng)廣場(chǎng)16743.75958?1.2352.0616.709.39 朝陽(yáng)廣場(chǎng)~新民路16743.759963.3250.8516.069.04 新民路~民族廣場(chǎng)11763.648910.3851.3512.354.49 民族廣場(chǎng)~麻村17847.061 166?0.0655.9214.587.72 麻村~南湖201050.001 6581.6561.3812.066.03 南湖~金湖廣場(chǎng)11545.458990.2950.8912.246.67 金湖廣場(chǎng)~會(huì)展中心17635.291 1766.3753.0314.469.35 會(huì)展中心~萬(wàn)象城14642.868184.9349.2817.119.78 萬(wàn)象城~東盟商務(wù)區(qū)16637.507799.9448.1520.5412.84 東盟商務(wù)區(qū)~鳳嶺21628.571 17715.7155.7517.8412.74 鳳嶺~瑯東客運(yùn)站151280.00901?9.5351.3616.653.33 瑯東客運(yùn)站~百花嶺1010100.001 439?18.1955.466.950.00 百花嶺~佛子嶺20735.001 5677.6260.2412.768.30 佛子嶺~火車東站20840.001 651?2.1860.4812.117.27

2 列車能耗分析

列車的牽引能耗與列車設(shè)備效率、載客量、運(yùn)行圖等多個(gè)因素相關(guān)。考慮南寧地鐵1號(hào)線的運(yùn)行線路環(huán)境復(fù)雜，不同運(yùn)行區(qū)間在區(qū)間長(zhǎng)度、區(qū)間高度變化上有較大的差距，本文重點(diǎn)研究區(qū)間長(zhǎng)度及高度變化對(duì)列車牽引能耗的影響。

對(duì)于一般簡(jiǎn)單的運(yùn)行區(qū)間，可將其分為牽引、勻速、惰行和制動(dòng)4種狀態(tài)。

牽引和勻速狀態(tài)下，列車從接觸網(wǎng)取流，所消耗的電能構(gòu)成了列車在該區(qū)間的牽引能耗。在牽引和勻速階段列車消耗的牽引能耗可以表示為

式中：0為不考慮列車制動(dòng)能量回收的列車牽引能耗；Q1為牽引和惰行階段列車在平直線路上的運(yùn)行阻力，包括風(fēng)阻及車輛內(nèi)部零件的摩擦力等所消耗的能量；E為列車勻速時(shí)的動(dòng)能，與車速和總質(zhì)量相關(guān)；E1為開出后至勻速階段結(jié)束時(shí)的列車高度變化值。

惰行和制動(dòng)狀態(tài)下，列車的牽引系統(tǒng)不再?gòu)慕佑|網(wǎng)取流。列車在再生制動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生的電能供給其他設(shè)備使用或反饋電網(wǎng)。

再生制動(dòng)階段列車回收的電能可以表示為：

式中：W為列車從勻速狀態(tài)變?yōu)殪o止時(shí)，列車動(dòng)能所做的功；W2為列車高度變化時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變所做的功；Q2為惰行和制動(dòng)階段車輛運(yùn)行阻力消耗的能量。

列車的空氣制動(dòng)主要用在列車處于低速狀態(tài)，時(shí)間較短。為簡(jiǎn)化模型，將其消耗的能量忽略，并入再生制動(dòng)能量中一同計(jì)算。

當(dāng)考慮再生制動(dòng)的電能回收時(shí)，有

式中：100為100%列車制動(dòng)能量回收時(shí)列車的牽引能耗；Q為列車在無(wú)高度變化運(yùn)行區(qū)間克服阻力所消耗的能量；Q為列車的動(dòng)能與電能相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能量損失。考慮到大部分運(yùn)行區(qū)間同時(shí)存在上坡和下坡的過(guò)程，故定義Q為區(qū)間內(nèi)列車重力勢(shì)能與電能相互轉(zhuǎn)化之間的能量損失。E為由于相鄰2站臺(tái)之間的高度變化引起的列車重力勢(shì)能的變化量。

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，列車再生制動(dòng)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生數(shù)量可觀的電能。在AW2工況下，單個(gè)運(yùn)行區(qū)間內(nèi)列車的再生制動(dòng)能量回收通常超過(guò)5 kW·h，最高可達(dá)到14 kW·h，占當(dāng)個(gè)運(yùn)行區(qū)間的牽引能耗的20%以上，大多集中在40%~60%的范圍內(nèi)，與上海地鐵4號(hào)線測(cè)得的數(shù)據(jù)接近[14]。

2.1 運(yùn)行區(qū)間長(zhǎng)度對(duì)列車能耗的影響

根據(jù)表2中的數(shù)值，繪制出牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度之間的關(guān)系圖如圖1所示。

圖1 實(shí)測(cè)牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的關(guān)系

牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度得到的擬合曲線為：

式中：0L為不考慮再生制動(dòng)下列車在該區(qū)間的牽引能耗；為該運(yùn)行區(qū)間的長(zhǎng)度。

0L和的相關(guān)系數(shù)為

從圖1可以看到，牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，但數(shù)據(jù)較為離散，相關(guān)性并不高。當(dāng)考慮100%再生制動(dòng)能量回收后，得到的關(guān)系圖如圖2所示。從圖2可以看到，牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度得到的擬合曲線為：

式中：100L為100%再生制動(dòng)能量回收時(shí)列車在該區(qū)間的牽引能耗。

圖2 剔除能量回收后牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的關(guān)系

其相關(guān)系數(shù)為：

與不考慮再生制動(dòng)能量下的牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的關(guān)系相比，二者的相關(guān)性變低，能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的比例系數(shù)變低。

2.2 區(qū)間高度變化對(duì)列車能耗的影響

受站臺(tái)高度變化的影響，部分區(qū)間的再生制動(dòng)回收能量超過(guò)了列車在該運(yùn)行區(qū)間的牽引能耗。具體表現(xiàn)為，在瑯東客運(yùn)站~百花嶺運(yùn)行區(qū)間，百花嶺站的軌道高度比瑯東客運(yùn)站的站臺(tái)高度低18.19 m。列車在該區(qū)間運(yùn)行時(shí)，牽引消耗的電能僅為10 kW·h，再生制動(dòng)回收的電能達(dá)到了10 kW·h。

當(dāng)列車運(yùn)行在高度上升的區(qū)間時(shí)，消耗的牽引能耗大幅上升，但回收的再生制動(dòng)能量略小于其他區(qū)間。在東盟商務(wù)區(qū)~鳳嶺運(yùn)行區(qū)間，列車的高度上升了15.71 m，消耗的牽引能量為21 kW·h，但再生制動(dòng)僅回收電能6 kW·h。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)繪制出區(qū)間高度與列車能耗之間的關(guān)系如圖3所示。

不考慮再生制動(dòng)能量回收時(shí)牽引能耗與區(qū)間高度變化的擬合曲線為：

其中：0H為不考慮再生制動(dòng)下列車在該區(qū)間的牽引能耗；為該運(yùn)行區(qū)間的高度變化。

圖3 實(shí)測(cè)牽引能耗與區(qū)間高度變化的關(guān)系

Fig. 3 Relationship between the measured traction energy consumption and the variation of the interval height

0H和的相關(guān)系數(shù)為：

在考慮列車再生制動(dòng)能量100%回收后，得到的列車能耗與區(qū)間高度的關(guān)系如圖4所示。

圖4 剔除能量回收后牽引能耗與區(qū)間高度變化的關(guān)系

Fig. 4 Relationship between traction energy consumption and interval height change after eliminating energy recovery

考慮100%再生制動(dòng)能量回收時(shí)，牽引能耗與區(qū)間高度變化的擬合曲線為：

其相關(guān)系數(shù)為：

對(duì)于列車牽引能耗與區(qū)間高度的關(guān)系，在考慮再生制動(dòng)能量回收后，其相關(guān)性得到提高。其原因主要為列車運(yùn)行在單個(gè)區(qū)間時(shí)，由于軌道受到地質(zhì)條件或其他因素的影響，可能會(huì)在同一個(gè)區(qū)間內(nèi)同時(shí)存在上坡和下坡2種情況。

3 上、下行能耗綜合分析

南寧地鐵1號(hào)線的線路環(huán)境較為復(fù)雜，約80%的運(yùn)行區(qū)間的站間高度差在1 m以上。為研究列車能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的數(shù)值關(guān)系及其相關(guān)性的大小，將列車的勢(shì)能變化量及再生制動(dòng)前列車的動(dòng)能從列車能耗中剔除。

具體做法為：將列車再生制動(dòng)所回收的能量從牽引能耗中減去，并對(duì)上下行的能耗做平均處理，以減輕列車重力勢(shì)能的變化對(duì)列車牽引能耗的 影響。

此時(shí)，可得到的列車能耗關(guān)系：

Q為列車運(yùn)行在無(wú)高度變化區(qū)間克服運(yùn)行阻力消耗的能量。

南寧地鐵1號(hào)線的上下行線路基本相同，只在彎道處和個(gè)別復(fù)雜站點(diǎn)的運(yùn)行路徑存在著一定的差異。為了研究區(qū)間長(zhǎng)度對(duì)列車能耗的影響，減輕區(qū)間站臺(tái)高度變化的干擾，將同一運(yùn)行區(qū)間列車上、下行的能耗取平均值進(jìn)行分析，得到表3所示結(jié)果。列車運(yùn)行區(qū)間長(zhǎng)度取上、下行線路的平均值。列車下行時(shí)，仍運(yùn)行在晚高峰時(shí)段，處于AW2工況下。表3中，朝陽(yáng)廣場(chǎng)站為雙層島式車站，上下行線路的列車分別?？吭诓煌臉菍樱嬖谳^大的高度差，導(dǎo)致火車站~朝陽(yáng)廣場(chǎng)、朝陽(yáng)廣場(chǎng)~新民路這2個(gè)運(yùn)行區(qū)間的能耗數(shù)值存在較大偏差。其具體表現(xiàn)為，在下行線路中，新民路~朝陽(yáng)廣場(chǎng)區(qū)間內(nèi)下降11.32 m，朝陽(yáng)廣場(chǎng)~火車站區(qū)間上升9.23 m，這2個(gè)高度的變化明顯高于大多數(shù)運(yùn)行區(qū)間的高度變化值，同時(shí)使得區(qū)間內(nèi)的線路平均坡度也偏大。在將其上下行能耗平均后，火車站~朝陽(yáng)廣場(chǎng)區(qū)間的每km能耗值(包括不考慮再生制動(dòng)的能耗和100%再生制動(dòng)回收時(shí)的能耗)仍明顯高于正常值。這是由于車輛上下行線路在朝陽(yáng)廣場(chǎng)站時(shí)?？坎煌瑯菍拥恼九_(tái)，該區(qū)間的下行線路的高度差明顯大于上行線路的高度差。同時(shí)，出于同樣的原因，朝陽(yáng)廣場(chǎng)~新民路區(qū)間考慮再生制動(dòng)能量后的每km能耗值明顯偏小。為使分析結(jié)果更加合理，在后續(xù)分析中，將這2區(qū)間的數(shù)據(jù)剔除。

表3 列車上下行能耗綜合分析

在考慮100%再生制動(dòng)能量回收后，得到的上下行平均牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的關(guān)系如圖5所示。

100%再生制動(dòng)能量回收時(shí)，平均牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的擬合曲線為：

其相關(guān)系數(shù)為：

從圖5的數(shù)據(jù)點(diǎn)分布可以看出，上、下行能耗數(shù)據(jù)平均后，100%再生制動(dòng)能量回收時(shí)的每km能耗在每個(gè)區(qū)間的波動(dòng)較小，都集中在5.05~7.87 kW·h的范圍內(nèi)，平均值為每km 6.6 kW·h，可將此視為列車在AW2工況下行駛在平面軌道上的能耗值，用于估算列車的機(jī)械效率和牽引阻力等。由于此能耗值是從列車的車載設(shè)備中計(jì)量得到，并未考慮接觸網(wǎng)損耗等，與楊斌等人從牽引變電所統(tǒng)計(jì)出的長(zhǎng)沙地鐵數(shù)據(jù)有較大的差異[15]。

圖5 剔除能量回收后牽引能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的關(guān)系

Fig. 5 Relationship between traction energy consumption and interval length after eliminating energy recovery

4 結(jié)論

1) 在100%再生制動(dòng)能量回收時(shí)，剔除特殊站點(diǎn)后，同一區(qū)間上、下行能耗的平均值與區(qū)間長(zhǎng)度密切相關(guān)，受區(qū)間高度變化影響較小。列車能耗與區(qū)間長(zhǎng)度的相關(guān)系數(shù)接近0.9。AW2工況下每km能耗大約為6.6 kW·h。

2) 列車再生制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生數(shù)量可觀的電能，占到該運(yùn)行區(qū)間牽引能耗的20%以上。充分利用列車再生制動(dòng)的電能可達(dá)到節(jié)能減排的效果。南寧地鐵列車在AW2工況下單次再生制動(dòng)產(chǎn)生的電能超過(guò)5 kW·h，最高達(dá)到了14 kW·h，平均值為8 kW·h。依據(jù)列車運(yùn)行方向、運(yùn)行區(qū)間的不同存在著較大的變化。在設(shè)置儲(chǔ)能裝置的容量、安裝地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮列車在臨近區(qū)間內(nèi)的制動(dòng)能量最大值，合理布置。在不考慮兩列車同處一個(gè)供電區(qū)間時(shí)，安裝在再生制動(dòng)能量最大的供電區(qū)間，儲(chǔ)能裝置的容量應(yīng)大于14 kW·h，再生制動(dòng)能量最小區(qū)間的容量應(yīng)大于5 kW·h。如使用車載儲(chǔ)能元器件，則設(shè)計(jì)容量應(yīng)達(dá)到8 kW·h以上。

3) 在復(fù)雜線路環(huán)境下，列車的牽引能耗及再生制動(dòng)回收的能量受到區(qū)間長(zhǎng)度和區(qū)間高度變化的影響。列車的能耗與復(fù)雜線路中的彎道長(zhǎng)度、彎道的曲率半徑等其他因素的關(guān)系仍有待研究。

[1] 唐海川, 王青元, 馮曉云. 地鐵列車追蹤運(yùn)行的節(jié)能控制與分析[J]. 鐵道學(xué)報(bào), 2015, 37(1): 37?43. TANG Haichuan, WANG Qingyuan, FENG Xiaoyun. Energy saving control of metro train tracing operation[J]. Journal of the China Railway Society, 2015, 37(1): 37? 43.

[2] TIAN Zhongbei, Paul Weston, ZHAO Ning, et al. System energy optimisation strategies for metros with regeneration[J]. Transportation Research Part C Emerging Technologies, 2017(75): 120?135.

[3] ZHAO N, Roberts C, Hillmansen S, et al. An integrated metro operation optimization to minimize energy consumption[J]. Transportation Research Part C Emerging Technologies, 2017(75): 168?182.

[4] 荀徑, 唐濤, 宋曉美, 等. 再生制動(dòng)條件下的城軌列車節(jié)能駕駛綜合模型[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué), 2015, 36(1): 104?110. XUN Jing, TANG Tao, SONG Xiaomei, et al. Energy- saving train operation of urban mass transit under regenerative brake[J]. China Railway Science, 2015, 36(1): 104?110.

[5] 蘇玉京. 基于儲(chǔ)能技術(shù)的城軌交通再生制動(dòng)能量利用方案研究[D]. 武漢: 華中科技大學(xué), 2013. SU Yujing. A thesis submitted in partial of fulfillment of the requirements for the degree of master of engineering[D]. Wuhan: Huazhong University of Science & Technology, 2013.

[6] RAO Xiaolu, Montigel M, Weidmann U. A new rail optimisation model by integration of traffic management and train automation[J]. Transportation Research Part C Emerging Technologies, 2016(71): 382?405.

[7] 王子甲, 陳峰, 施仲衡. 北京城市軌道交通中遠(yuǎn)期能耗預(yù)測(cè)研究[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué), 2013, 34(3): 133?136. WANG Zijia, CHEN Feng, SHI Zhongheng. Prediction on medium and long term energy consumption of urban rail transit network in Beijing[J]. China Railway Science, 2013, 34(3): 133?136.

[8] Keskin K, Karamancioglu A. Energy efficient motion control for a light rail vehicle using the big bang big crunch algorithm[J]. IFAC-Papers on Line, 2016, 49(3): 442?446.

[9] Scheepmaker G M, Goverde R M P, Kroon L G. Review of energy-efficient train control and timetabling[J]. European Journal of Operational Research, 2017, 257(2): 355?376.

[10] 孔令洋, 梁青槐, 張巖, 等. 直線電機(jī)輪軌交通系統(tǒng)牽引能耗研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào), 2007, 29(6): 106?112. KONG Lingyang, LIANG Qinghuai, ZHANG Yan, et al. Study on traction energy consumption of linear induction motor rail transit system[J]. Journal of the China Railway Society, 2007, 29(6): 106?112.

[11] 陳垚, 毛保華, 柏赟, 等. 列車屬性對(duì)城市軌道交通牽引能耗的影響及列車用能效率評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué), 2016, 37(2): 99?105. CHEN Yao, MAO Baohua, BAI Yun, et al. Impact of train characteristics on traction energy consumption of urban rail transit and evaluation on train energy efficiency[J]. China Railway Science, 2016, 37(2): 99?105.

[12] 王合良, 賀德強(qiáng), 莫志剛, 等. 基于改進(jìn)QPSO算法的地鐵列車節(jié)能優(yōu)化操縱研究[J]. 廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2016, 41(5): 1394?1401. WANG Heliang, HE Deqiang, MO Zhigang, et al. Research on energy saving optimization operation of metro train based on improved QPSO algorithm[J]. Journal of Guangxi University, 2016, 41(5): 1394?1401.

[13] 李?yuàn)? 苗建瑞, 孟令云, 等. 面向節(jié)能的城軌列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)分優(yōu)化研究[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2016, 13(8): 1630?1635. LI Shan, MIAO Jianrui, MENG Lingyun, et al. Opti mization of urban rail transit segment running time based on energy saving[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2016, 13(8): 1630?1635.

[14] 許伶俐, 劉煒, 廖鈞, 等. 城市軌道交通列車牽引和制動(dòng)能耗實(shí)測(cè)分析[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2016, 13(9): 1818?1824. XU Lingli, LIU Wei, LIAO Jun, et al. The analysis on the measured traction energy consumption and braking energy consumption of urban rail transit[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2016, 13(9): 1818? 1824.

[15] 楊斌. 長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線能耗分析[J]. 機(jī)車電傳動(dòng), 2015(5): 77?80. YANG Bin. Energy consumption analysis for changsha metro line 2[J]. Electric Drive for Locomotive, 2015(5): 77?80.

Statistical analysis of subway train energy consumption in Nanning metro line 1

ZHANG Huan1, HE Deqiang1, XIANG Weibin2, SHEN Guoqiang2

(1. College of Mechanical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China; 2. Nanning Rail Transit Group Co., Ltd, Operation Branch, Nanning 530029, China)

Based on the statistics of Nanning metro line a train at AW2 under the condition of running up and down in the interval of the traction energy consumption, regenerative braking energy, combining the interval length, interval height change of the operation line, this paper analyzed the main factors influencing the train energy consumption, and provided a reference for the design of the storage device. Finally, it was found that under the complex line environment, the energy generated by the single electric braking of the train at AW2 was about 5~14 kW·h, which is greatly affected by the change of the section line. Considering the 100% recovery of regenerative braking energy, the correlation coefficient between the average traction energy consumption and the interval length of the train under the AW2 condition was close to 0.9, and the energy consumption per kilometer was about 6.6 kW·h.

complex line; metro train traction; energy consumption; regenerative braking

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2019.01.030

U268

A

1672 ? 7029(2019)01 ? 0223 ? 08

2017?12?23

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51765006)

賀德強(qiáng)(1973?)，男，湖南桃江人，教授，博士，從事機(jī)車車輛故障診斷與智能維護(hù)、列車網(wǎng)絡(luò)與控制；E?mail：hdqianglqy@ 126.com

(編輯 蔣學(xué)東)