城市轨道交通牵引系统仿真技术研究
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计
城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计城市轨道交通CBTC系统是一种先进的运行控制系统，它可以实现高密度地铁车队的安全、高效、精准运作。
CBTC系统模拟仿真实验室是实现CBTC系统快速验证和优化的关键技术之一。
本文旨在介绍一种城市轨道交通CBTC系统仿真实验室设计方案。
一、实验室总体设计1.实验平台实验平台由控制区、仿真区和可视化区构成。
控制区安装控制台和控制设备，包括计算机、通讯设备以及控制开关等。
仿真区安装轨道交通CBTC系统仿真软件，并建立虚拟的车站和车辆模型。
可视化区安装显示屏，主要用于显示仿真实验的结果和数据。
2.实验流程仿真实验包括设计、配置参数、运行仿真、数据分析和优化等步骤。
实验平台需要提供简单易用的界面和操作指南，实现仿真实验的自动化和可重复性。
3.实验环境实验室应该提供稳定、安全、高速的计算机设备和网络系统，保证仿真实验的精度和效率。
实验室还需要提供恒温、湿度适宜的环境，保证设备的正常运行和数据的精度和稳定性。
二、仿真模型设计1.运营模型运营模型是CBTC系统仿真实验的核心模型。
它主要包括列车模型、车站模型、线路模型等。
列车模型应该能够模拟列车的运行速度、加速度、减速度等特性；车站模型应该能够模拟列车在站点内的停靠、开关门等操作；线路模型应该能够模拟地铁线路的曲线、坡度、限速等因素，以及不同时间段的客流量变化。
2.通信模型CBTC系统是一种无线通信系统，实验室需要建立通信模型，模拟地面基站和车载终端之间的通信过程。
通信模型应该考虑不同信道的传播特性、信噪比、多路径干扰等因素，以及信号重发和错误修正等机制。
3.故障模型实验室需要建立故障模型，模拟CBTC系统中可能出现的故障，例如车载设备故障、通信故障、信号故障等。
同时，还需要建立CBTC系统的应急措施模型，模拟系统遇到故障的恢复和应对过程。
三、仿真分析与优化通过仿真实验，可以得到CBTC系统的运行数据和结果，包括车头时间、车尾时间、行车速度、停车次数等参数指标。
城轨车辆牵引系统集成技术研究
科技资讯2017 NO.08SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 程 技 术98科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION为了进一步满足城市现代化发展的实际需求,早在20世纪70、80年代开始,我国就开始实施了轨道交通,但是作为城轨车辆核心技术的牵引传动技术,大部分的部件却是由进口和外资企业创造的,我国基本上没有什么说话的权利,这一点也限制了我国城轨车辆的发展,现阶段我国的城轨车辆牵引系统技术暂时还是处于起步阶段,随着电力技术的不断发展,现代化的城轨车辆系统已经成为了一个机电一体化的系统,这一系统相对于其他的系统来说,其复杂成分可见一斑,一般来说,这一系统包含了六大子系统技术,这些子系统技术的构成部件非常多而且非常复杂,与此同时,这些子系统又是独立存在的,各自都能够成为一个单独的体系,但是相互之间的关系又非常紧密,在这些关键系统技术中,牵引系统集成技术是目前其他系统技术发挥的有力支撑手段,而且这一系统却始终占据着关键的地位。
1 牵引系统关键部件设计技术1.1 高速短路器高速短路器主要设置在受电与线路滤波器之间,每一个高速断路器也给每辆动车的牵引逆变器提供了保护。
高速断路器一般只是用在牵引回路上,主要是用于辅助系统进行独立于牵引回路,目前高速断路器的主体需求有以下几方面。
(1)为了更好地方便控制和保护工作,高速断路器主要是由电磁力驱动行进的,高速断路器的保护性能一定要与地面变电站的短路保护性能有着很好地配合协调关系。
(2)高速断路器的动作主要是由牵引控制单位和过流脱扣装置触发的,控制跳闸的时间和断开的速度主要还是与输入滤波器的特性进行匹配。
1.2 输入滤波器在每辆城轨车的牵引逆变器之前都会配备一个线路滤波器,这一滤波器的配备主要是为了限制牵引逆变器输入电流的变化率能够稳定在标准值之内,当牵引逆变器发生故障短路的时候,短路的电流变化不至于过大而影响到其他的设备。
城市轨道交通仿真演练平台系统分析与设计
城市轨道交通仿真演练平台系统分析与设计摘要：城市轨道交通仿真演练平台系统主要基于网上模拟方式，避免传统实战拉练耗时耗力的缺点，根据地铁轨道消防员的不同角色，进行虚拟仿真演练系统分析与功能设计，达到互联网演练目的。
1.引言在超大城市，地铁已经成为公共交通主要方式，而地铁轨道消防安全问题引发人们关注。
利用虚拟仿真技术，进行重大事故(如火灾)应急演练，积累应急演练经验，找出应急体系中的薄弱环节，是目前地铁轨道消防应急体系中亟待解决的问题。
通过对地铁火灾特性以及地铁火灾成因深入分析,提出有针对性的对策[1]。
为了避免传统消防演练的不足，将虚拟现实技术用于消防演练。
虚拟现实技术在20世纪80年代末起源于美国,目前已得到广泛应用。
消防演练系统采用虚拟现实技术，可以让火灾研究数据更加直观、场景更加逼真。
目前，将虚拟现实技术用于消防安全系统开发[2]、矿山救护队消防训练[3]、机场消防救援虚拟演练平台[4]等。
城市轨道交通仿真演练平台系统通过对各类地铁轨道灾害数据和人员行为数据的模拟，在互联网虚拟空间中模拟火灾等灾害的发生、发展过程，以及人们在灾害环境中可能的各种行为。
本论文在针对地铁轨道消防虚拟演练系统，进行了功能分析和结构设计，高度模拟真实场景，通过虚拟灾情推演和人员资源调配，展示地铁轨道灾情发生发展的全过程，并根据消防员的不同角色演练，达到互联网练兵的目的。
2.总体功能分析与设计针对消防员的不同角色，地铁轨道消防虚拟演练系统提供不同的权限和业务范围。
根据在应对火灾时的职责不同，需要预设不同的角色，如总指挥、观察团、支队指挥、大队指挥、中队指挥、班长等。
演练时，需要在演练系统中输入身份验证信息，系统会分配不同的角色。
根据系统分析的不同角色，就确定了不同的权限和业务范围。
2.2 灾情设定功能模块城市轨道交通仿真演练平台系统会提前预设不同类型的灾害(如火灾)。
根据灾情设定功能模块，人为设置灾情演练环境，如燃烧物类型、初始火灾规模、蔓延速度等。
轨道交通系统仿真与优化
轨道交通系统仿真与优化近年来，随着城市发展的迅猛，轨道交通系统的建设和优化成为各个城市不可或缺的一部分。
轨道交通系统的良好运行对于便捷的城市交通和人们的出行起着至关重要的作用。
为了保证轨道交通系统的高效运行，仿真和优化技术被越来越广泛地应用于该领域。
轨道交通系统仿真是指通过建立数学模型和运行仿真软件，来模拟和预测轨道交通系统的运行情况。
这样的仿真系统可以模拟轨道交通系统在不同条件下的运行情况，例如高峰时段的客流量、列车调度等。
通过仿真系统，运营管理人员可以更好地了解整个交通系统的运行情况，从而为决策提供科学依据。
此外，仿真系统还可以用于模拟新的轨道交通系统的建设，包括线路规划和车站设计等。
通过仿真可以评估不同方案的效果，并选择最佳的建设方案。
然而，仅仅依靠仿真系统来分析和优化轨道交通系统是不够的。
仿真系统只是对真实运行情况的近似模拟，可能无法完全准确地反映实际情况。
因此，优化技术在轨道交通系统中的应用显得尤为重要。
优化技术可以对轨道交通系统的各个方面进行分析和优化，包括线路规划、列车运行间隔、乘客乘坐体验等。
在轨道交通系统优化中，线路规划是一个重要的方面。
通过分析城市的交通需求和人口分布等因素，可以确定最佳的线路规划方案。
线路规划不仅需要考虑运输效率，还需要兼顾周边环境和居民利益。
优化技术可以通过多目标优化、遗传算法等方法，找到最优的线路规划方案。
除了线路规划，列车的运行间隔也是轨道交通系统优化中的重要问题。
运行间隔的合理设置可以提高轨道交通系统的运行效率，缓解拥堵状况。
通过对乘客流量、列车运行速度和停站时间等因素进行分析和优化，可以找到最佳的运行间隔方案。
优化后的运行间隔不仅可以提高运输能力，还可以提升乘客的乘坐体验。
除了线路规划和运行间隔，轨道交通系统优化还包括乘客乘坐体验的提升。
乘客的出行体验是评价轨道交通系统服务质量的重要指标之一。
通过充分利用仿真系统和运行数据，可以对乘客的乘坐体验进行量化分析和优化。
浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术
浅析城市轨道交通直流牵引供电系统的运行仿真技术作者：李宇来源：《市场周刊·市场版》2018年第01期摘要：电力牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，没有电力牵引供电系统的安全供电作保障，就不可能有城市轨道交通的正常运行。
本文对直流牵引供电系统的数学模型进行了改进，引入了新的算法，以期在系统的运行仿真中获得更高的计算精度。
关键词：城市轨道交通；直流牵引供电系统；技术直流牵引供电系统是轨道交通供电系统最为关键的部分，是轨道交通列车的动力来源，没有直流牵引供电系统的可靠安全供电，就不可能有城市轨道交通的正常运行。
由于牵引供电系统较为复杂，且输电线路以及机车故障方式多样，将计算机仿真技术应用于城市轨道交通供电系统的设计，利用计算机实时模拟城市轨道牵引列车的运行情况和电气参数的动态过程，可以更准确地把握系统正常运行以及各种故障情况下系统中各参数的变化规律，更准确地区分各类故障并提高保护设备性能，从而提高直流牵引供电系统的可靠性。
一、城市轨道交通牵引供电系统牵引供电体系首要就是为了给电动机车以及轻轨和地铁供应用电，运用牵引网络结束电流的运送。
该体系是对电流输出办法以及强度和供电类型的一种集结。
城市轨道交通供电体系关于咱们的安全出行有着直接的影响。
（一）直流制城市轨道交通变电以及接触网的用电主要采用的就是直流1500V的供电方法。
这种供电方式主要采用的就是双边供电方式，在这当中，若是线路出现相应的故障，在此基础上就需要加强对于大双边供电方式有效应用，使得其能够在一定意义上实现跨区域供电。
除此之外，对于直流特供电当中由于其主要采用的是杂散电流，因此对于电流能够很好地进行分散输送，并且还能够有效地实现远距离传输。
然而因为其自身的变电模式，造成其供电距离也比较短，这样就需要增加相关的投资设备，并且该系统的传输速率也非常低。
因此，这种系统没有很好的优势。
（二）交流制对于交流制式的牵引供电系统，其主要采用的是35千伏特的交流电实施传输，牵引变电大部分采用的主要就是单向的“电压—电压”相接方式，变电所都装配了两部变压器，对于这两部变压器基本上运用的首要即是双绕组的单相变压办法，其结合起来就组成了开口的三角结构，在这傍边其所接入的电网端口首要即是高压侧傍边的两个开端口和一个公共的端口，接地的一端是低压侧的公共端，其他的两个端口其分别和牵引侧母线施行连接。
轨道交通信号控制系统仿真与优化研究
轨道交通信号控制系统仿真与优化研究近几十年来，城市化快速发展带来了严重的交通拥堵问题。
轨道交通作为一种高容量、快速、环保的交通工具，在城市交通系统中扮演着越来越重要的角色。
然而，随着轨道交通系统的不断扩张和增加，该系统的安全性和效率面临着日益严峻的挑战。
为了解决这些问题，轨道交通信号控制系统的仿真与优化研究变得至关重要。
一、轨道交通信号控制系统的概述轨道交通信号控制系统是指通过信号灯、道岔以及其他设备来控制轨道交通列车的运行和安全的系统。
其主要目标是确保列车在不发生碰撞的情况下安全、快速地运行。
轨道交通信号控制系统通常由以下几个部分组成：1. 信号灯系统：根据列车的位置和状态，向驾驶员展示适当的信号，以指示行进和停车的指示。
2. 道岔控制系统：控制轨道交通列车在交叉点或分支处的行驶方向。
3. 通信系统：用于列车与运营中心之间的通信，以便实时监控和管理列车运行情况。
二、轨道交通信号控制系统仿真轨道交通信号控制系统的仿真是研究、验证和优化系统性能的有效方法。
通过仿真，可以对不同的信号控制策略进行测试并评估其效果。
基于仿真技术，运营者可以预测系统在不同情况下的性能，以及针对特定的交通状况进行优化。
1. 仿真模型的建立：首先需要建立轨道交通信号控制系统的仿真模型。
模型应包括轨道网络、车辆模型、信号灯系统、道岔系统等。
通过模拟轨道交通系统的各个组成部分，可以准确地模拟列车的行驶、信号控制和交叉点协调等过程。
2. 数据采集和分析：通过仿真，可以获得大量的数据，如列车速度、延误时间、信号间隔等。
这些数据可以用于分析系统的性能，检测潜在问题并制定优化策略。
3. 信号控制策略的验证：通过仿真模型，可以测试不同的信号控制策略，并评估其对系统性能的影响。
例如，可以比较不同的信号灯时序和道岔设置对列车延误时间和通过能力的影响。
三、轨道交通信号控制系统优化的研究方法进行合适的优化可以使轨道交通信号控制系统更加高效和安全。
《2024年基于LEGION仿真技术的城市轨道交通换乘车站大客流疏运组织研究》范文
《基于LEGION仿真技术的城市轨道交通换乘车站大客流疏运组织研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，其换乘车站的客流量日益增大。
如何有效地组织大客流疏运，提高换乘效率，成为当前城市轨道交通运营亟待解决的问题。
本篇论文旨在研究基于LEGION仿真技术的城市轨道交通换乘车站大客流疏运组织，为提高城市轨道交通换乘车站的运营效率和管理水平提供参考依据。
二、LEGION仿真技术概述LEGION仿真技术是一种基于计算机模拟技术的城市交通仿真系统。
该技术通过建立仿真模型，模拟城市交通系统的运行过程，从而对交通系统的性能进行评估和优化。
在城市轨道交通领域，LEGION仿真技术可用于对换乘车站的客流进行模拟和分析，为车站的客流疏运组织提供有力支持。
三、基于LEGION仿真技术的换乘车站大客流疏运组织研究（一）仿真模型的建立首先，根据换乘车站的实际情况，建立仿真模型。
模型应包括车站的布局、设施设备、客流特征等关键信息。
通过设定合理的参数和规则，使模型能够真实反映换乘车站的客流运行情况。
（二）仿真分析与研究在建立好仿真模型的基础上，对换乘车站的客流进行仿真分析。
通过对仿真结果的分析，了解客流的运行规律和特点，发现潜在的问题和瓶颈。
针对问题，提出优化措施和改进方案。
（三）组织策略的制定根据仿真分析的结果，制定合理的客流疏运组织策略。
包括优化进站口和出站口的布局、调整列车运行间隔、增设临时通道等措施。
同时，应考虑不同时间段的客流变化情况，制定灵活的调度策略。
（四）策略实施与效果评估将制定的组织策略付诸实施，并密切关注实施过程中的效果。
通过对比实施前后的数据，评估策略的效果和作用。
对于效果不佳的策略，应及时进行调整和优化。
四、实践应用与案例分析以某城市轨道交通换乘车站为例，采用LEGION仿真技术对大客流疏运组织进行研究。
通过建立仿真模型，模拟和分析该车站的客流运行情况。
根据分析结果，制定合理的客流疏运组织策略，并付诸实施。
《基于LEGION仿真技术的城市轨道交通换乘车站大客流疏运组织研究》范文
《基于LEGION仿真技术的城市轨道交通换乘车站大客流疏运组织研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，其运输能力和服务质量直接关系到城市居民的出行效率和城市的交通管理水平。
然而，在城市轨道交通换乘车站，尤其是在高峰时段，大客流量的存在给车站的疏运组织带来了巨大的挑战。
为了更好地应对这一挑战，本文基于LEGION仿真技术，对城市轨道交通换乘车站的大客流疏运组织进行了深入研究。
二、LEGION仿真技术概述LEGION是一款专业的仿真软件，主要用于模拟和评估人流、车流等动态系统的运行情况。
在城市轨道交通领域，LEGION仿真技术可以通过建立三维模型，模拟车站内乘客的流动情况，从而为车站的疏运组织提供科学依据。
三、换乘车站大客流特点分析在城市轨道交通换乘车站，大客流的特点主要表现为：客流量大、高峰时段集中、乘客行为复杂等。
这些特点使得车站的疏运组织面临诸多挑战，如客流拥堵、安全隐患等。
因此，需要对大客流的特点进行深入分析，为疏运组织的优化提供依据。
四、基于LEGION仿真技术的疏运组织研究（一）模型建立利用LEGION仿真技术，建立城市轨道交通换乘车站的三维模型。
模型应包括车站的布局、设施设备、乘客行为等方面的信息。
同时，根据实际需求，设定不同的客流场景，如工作日高峰时段、节假日高峰时段等。
（二）仿真模拟通过仿真模拟，对不同客流场景下的车站运行情况进行模拟和分析。
包括乘客的进站、出站、换乘等行为，以及车站内设施设备的运行情况等。
通过仿真结果，可以直观地了解车站的客流分布、拥堵情况等问题。
（三）疏运组织优化根据仿真结果，对车站的疏运组织进行优化。
具体措施包括：调整进站和出站通道的设置、优化换乘流程、增加临时设施等。
同时，还需要考虑乘客的出行需求和安全需求，确保优化措施的可行性和有效性。
五、研究结果与讨论通过LEGION仿真技术的应用，可以对城市轨道交通换乘车站的大客流疏运组织进行科学的评估和优化。
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第39卷第8期2011年8月同济大学学报(自然科学版)JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Vol.39No.8 Aug.2011
文章编号:0253-374X(2011)08-1161-06DOI:10.3969/j.issn.0253-374x.2011.08.011
收稿日期:2010-07-01基金项目:国家自然科学基金(50877054);上海市科委重大专项子课题(10dz1200205)第一作者:韦 莉(1982)),女,工学博士,主要研究方向为城市轨道交通供电与车辆系统建模与仿真、城轨供电安全与节能技术.E-mail:weili029@gmail.com通讯作者:张逸成(1951)),男,教授,博士生导师,工学博士,主要研究方向为新型智能电气设备及控制、电磁场理论及应用.E-mail:kzjc@263.net
城市轨道交通牵引系统仿真技术研究韦 莉1,张逸成1,达世鹏2,沈小军11.同济大学电子与信息工程学院,上海201804;2.上海申通地铁集团有限公司维护保障中心供电分公司,上海200031)
摘要:回顾了国内外城市轨道交通系统仿真技术的发展现状,详细阐述了现有仿真系统存在的模型建立不够精确、列车与供电系统间的相互影响考虑不全面等问题导致仿真结果与实际偏差较大的特点,并从车辆与牵引供电网电气交互的角度仿真分析了列车的运行特性,说明牵引网电压变化对车辆牵引性能的影响,最后指出为研究城轨系统的实际运行特性,应进行车网结合的多列车、多工况动态联合仿真,同时还应开展通用仿真平台的研究,并提出使用PSCAD/EMTDC与MATLAB集成作为仿真开发平台.关键词:城市轨道交通;牵引供电;车辆;仿真软件;系统模型;联合仿真中图分类号:U239.5 文献标识码:AStudyofSimulationTechnologyforTractionPowerSystemofUrbanRailTransitWEILi1,ZHANGYicheng1,DAShipeng2,SHENXiaojun1(1.CollegeofElectronicsandInformation,TongjiUniversity,Shanghai201804,China;2.ThePowerSupplyBranchofRailTrafficMaintenanceSupportCenterofShanghaiShentongMetroGroupCo.,Ltd.,Shanghai200031,China)Abstract:Thispaperfirstreviewsthedevelopmentstatusofdomesticandinternationalsimulationtechnologyforurbanrailtransitsystem,anddescribesindetailtheshortcomingsofexistingsimulationsystemssuchaslessaccuratemodelsandincomprehensiveconsiderationoftheinteractionbetweentrainandtractionpowersystem,leadingtolargedeviationofsimulationresultcomparedwithpracticalexperiment.Simulationofelectricalinteractionbetweentrainandtractionsystemshowsthatthetractionperformanceofthetrainisinfluencedbythevariationofoverheadline.svoltage.Finally,inordertohaveaful-lscalereflectiononthecharacteristicsofurbanrailtransitsystemthatdynamicsimulationwhichcombinesmult-itrainwithmult-iworkingmodeisdemanded,andthestudyofageneralsimulationplatformshouldalsobecarriedout.ItisproposedthattheintegrationofPSCAD/EMTDCandMatlabcanbeusedfordevelopingtheplatform.
Keywords:urbanrailtransit;tractionpower;train;simulationsoftware;systemmodel;joint-simulation
随着城市建设规模的扩大和城市人口的增多,交通拥挤、出行不便以及随之而来的环境污染等问题严重影响着城市生活质量.城市轨道交通以其快速、安全、准时、无污染以及载客量大等特点而成为解决大中型城市交通问题的首选方案[1].近几年国家在轨道交通的投入大幅增加,城市轨道交通大发展的时期已经到来.截至2008年9月,中国城市轨道交通运营里程已经达到775.6km.全国/十一五0期间计划建设1500km左右轨道交通,总投资额在4000~5000亿人民币,全国48个百万人口以上的大城市中已有30多个城市开展了城市轨道交通的建设或筹建工作[2].在城市轨道交通飞速发展的同时,一些问题也不断显现.如随着客运量的激增,地铁在高峰时段超负荷运行时变电站直流开关和车辆高速开关跳闸的问题时有发生,严重影响了安全运营[3].要从根本上探明这些问题发生的原因,须从整个牵引供电系统角度去深入研究.然而由于城市轨道交通行业的特殊性,采取大规模的试验研究方法不仅会消耗大量的财力和物力,而且往往会受各方面因素的制约而难以实施.计算机系统仿真技术不仅可以降低研发的危险性和开支,还可以模拟实验无法进行的工况,为研究整个系统提供了有力的支持.而且,仿真技术 同济大学学报(自然科学版)第39卷 在电力系统、电气化铁路等领域的研究上已经广泛并可靠应用[4-5].因此,为保证城市轨道交通安全、节能、高效地运行,对运营中积累的大量实践经验和宝贵数据进行理论分析和验证,补充工程试验的空缺,将计算机系统仿真技术应用于城市轨道交通系统的研究,建立能反映真实运行情况的城市轨道交通供电系统和车辆的模型是很有必要的.在该系统仿真的基础上可以考证供电系统的安全性,编排更合理的列车运行图,指导新线路的规划设计和老线路的改造,验证节能设备的性能和制定合理的节能控制策略.这将有助于提高我国在城市轨道交通领域的研究深度和广度,缩小与发达国家的差距,降低对国外技术的依赖性,提升我国的核心竞争力.1 国内外仿真研究现状城市轨道交通系统是一个复杂而庞大的系统.它涉及电力系统、电力电子与电力传动、自动控制、信号、机械、动力学、材料等多个学科领域.要建立一个反映轨道交通系统各方面特性的模型是十分复杂的.目前国内外主流的仿真软件和研究方法一般是以牵引计算理论为基础,以实现列车的自动控制和自动驾驶为目的进行开发的,其主要研究内容是在保证行车安全的前提下,如何提高列车的运行速度和牵引重量,扩大运输能力、提高运输效率,实现列车安全、高效、节能地运行.1.1 城市轨道交通仿真技术的研究国内外对轨道交通仿真系统的研究比较多,一般而言,对城市轨道交通系统的建模和仿真主要涵盖牵引供电网、单车运行性能、多车运行性能仿真等,典型仿真系统架构如图1所示.即根据线路和车辆牵引特性仿真单车性能,然后再结合供电系统特性进行多车仿真.首先,在仿真策略上一般是借鉴干线铁路的仿真方法,使用牵引供电网和车辆分离的迭代算法,也就是说先仿真单车运行性能,然后再将计算结果用于直流电网的仿真计算中,以得到整个系统的仿真数据.这种仿真方法的不足之处在于将列车性能仿真与交直流负载潮流分析分别进行,在列车性能仿真时没有考虑电力牵引中的供电问题,而是假设列车在运行时可以从供电网上取得所需的电压及电流.这样不能反映机车运行的状态、机车的数量对供电系统的影响,与实际系统相差较大.为得到更加精确的仿真结果,有些文献提出了改进策略,如将牵引供电网和车辆同时迭代的仿真方法[6-7],Y.Cai提出的包括多车运行和牵引网波动在内的仿真方法[8].
图1 轨道交通仿真系统结构Fig.1 Structuresimulationsystemforrailtransit
其次,在仿真模型处理上,为了算法的可执行性、快速性和收敛性,通常会将系统模型进行简化处理.一般将直流供电系统看成简单的多源、多负载的直流电路,将变电所等效为简单的电流源或电压源形式,合并轨道与接触网的阻抗,将列车等效为功率源,对供电系统交流侧的影响也忽略不计.系统结构如图2所示,其中r表示接触网电阻,r1表示牵引站的等效内阻,R表示轨道电阻.
图2 城市轨道交通直流牵引系统仿真模型Fig.2 DCtractionsystemmodelofurbanrailtransit
再次,在对轨道交通牵引系统的仿真算法研究上,赵荣华等[9]介绍了双重线性迭代和牛顿迭代2种算法,并从收敛效果和快速性两方面进行了测试对比分析.刘学军等[10]提出了一种适用于城市轨道交通供电系统仿真的RS模型与算法.王晓东等[11]基于CAD技术、电路网络理论将牵引供电系统转化为一个周期性、定常数、固定拓扑的结构,采用牛顿-拉夫尔方法,进而得到线性化友网络模型,来求解相应采样时刻的电流、电压值.刘海东等[12]通过计算机生成导纳矩阵,采用高斯-约当消去法、高斯-塞德尔方法、LU分解法等求解矩阵方程.
1162 第8期韦 莉,等:城市轨道交通牵引系统仿真技术研究 此外,MATLAB/Simulink,PSCAD等大型动态仿真软件也逐渐用于轨道交通系统的仿真.可利用其强大的电力系统库,对变电站、机车、电网进行建模,仿真系统的动态特性.如郭东[13]利用MATLAB/Simulink中的PowerSystem工具箱建立交流网络仿真模型,通过M文件编写直流侧潮流算法,实现牵引供电系统交直流的潮流计算.英国的DiYu等[14]使用MATLAB/Simulink建立了直流供电系统和多车运行的交互仿真模型,实现直流供电网连续动态过程和多车运行下的联合仿真.日本的T.Koseki等[15]也将MATLAB/Simulink用于仿真多变电站和多车运行情况下的仿真,用以研究再生制动的利用情况.张小瑜等[16]和伊朗的Farhad[17]则分别将PSCAD用于牵引供电系统和车辆模型的仿真中.这些大型动态仿真软件的使用,为解算精确的系统模型带来了可能性,使轨道交通牵引供电仿真系统与实际系统更加贴近.1.2 国内外主要仿真软件国外在这个领域比较成熟的软件有美国SYSTRA公司的RAILSIM与TPC(TrainPerforman-ceCalculator)系统;由美国Camegie-Mellon大学轨道研究中心开发,也被称为TOM(TheTrainOperationsModel)软件;美国铁路协会(AAR)开发的用于研究列车纵向运行仿真的TOES(TheTrainOperationandEnergySimulator)和TEM(TrainEnergyModel)仿真器;英国AEA铁路技术公司开发的VISION系统;欧洲ORTHSTAR公司的TrainStar系统;日本的UTRAS(UniversalTrainSimulator)系统等[18-20].这其中通用性最广的是TOM系统和RAILSIM系统.1.2.1 TOM系统TOM是一种多用途的轨道交通分析软件,其架构如图3所示.它可用于评估行车时刻表、车辆能耗、供电系统与列车控制系统性能等.已经在干线铁路、轻重型轨道交通、高速铁路以及磁悬浮系统上成功应用.TOM主要有列车性能仿真器(TPS)、电网仿真器(ENS)、列车运行仿真器(TMS)3个主要功能模块.TPS仿真特定网压下的单车性能,它以列车的牵引力特性曲线、列车运行阻力、列车重量、线路数据等为输入量,输出单列车从起点到终点的功率、时间相对于位置的变化情况.ENS以TPS的输出为输入,根据列车时刻表,再结合牵引供电系统的参数仿真多车的运行工况,其输出包括重要位置处的功率潮流、电压、电流、配电系统与牵引站的损耗等.同时,ENS也可把再生制动能量和储能装置计算在内.TMS与ENS的功能很相似,所不同的是它可以仿真多列车在统一控制系统下运行的情况,这有助于解决多车运行时的存在的冲突等问题.与RAILSIM相比,TOM没有强大的车辆参数数据库,但是用户可以根据自己的需要通过戴维斯方程对列车的运行阻力进行计算.