全自动驾驶系统的节能技术的研究

【摘要】：城市轨道交通的发展逐渐成为世界交通发展的必然趋势,其中基于全自动无人驾驶系统的城市轨道交通更是代表着先进城市轨道交通的发展方向。低能耗是城市轨道交通的一个重要特点,因而低碳节能技术研究也是城市轨道交通的主要研究方向之一。 本文设计了基于全自动无人驾驶系统的“地铁能效管理系统”。该系统从整个地铁系统的能量出发,管理能量的分布,并在此基础上降低系统的整体能耗。一方面,该系统从实际数据出发,监督评估某一列列车的运行能耗。另一方面,它根据能耗、线路以及时刻表的数据,设计一套协同控制全线列车的节能优化算法。本文对该系统做出了结构设计以及各部分子系统的功能定义,并且分析了其工作流程。 在设计“地铁能效管理系统”的基础上,本文在实验室环境下实现了该系统的最基础也是最重要的部分,即“列车电力牵引仿真系统”。在该系统中,作者利用Simulink中的交流异步电机模块来模拟列车运行,该电机的数据均为真实线路数据。另外,为了准确模拟真实情况,作者搭建了列车供电网模块给电机进行供电。该供电网模块不仅为电机供电,并且还真实反映出列车运行对电网电压的影响。 基于“列车电力牵引系统”,本文验证了所构建系统在模拟列车运行和测量列车能耗方面的准确性和可应用性。结果表明,基于该系统的列车速度跟踪效果以及能耗的测量的结果都与实际情况相符。所以,该系统的构建为进一步验证节能技术有效性以及开发其他节能技术提供了验证方法和工具。 【关键词】：城市轨道交通 全自动无人驾驶系统 地铁能效管理系统 列车运行模拟 交流异步电机
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U283.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 选题背景11-12
• 1.2 研究现状12-17
• 1.2.1 单车节能研究现状12-15
• 1.2.2 多车节能研究现状15-16
• 1.2.3 全自动驾驶系统概述16-17
• 1.2.4 能耗管理及评估研究17
• 1.3 论文主要工作及意义17-21
• 1.3.1 主要工作18
• 1.3.2 研究意义18-21
• 1.4 论文结构安排21-22
• 2 节能技术分析22-31
• 2.1 能量流动分析22-23
• 2.2 能耗分析23
• 2.3 节能技术23-25
• 2.4 再生制动25-29
• 2.4.1 再生制动概述25-27
• 2.4.2 再生制动存储和利用装置27-29
• 2.5 本章小结29-31
• 3 能效管理系统设计31-42
• 3.1 理论原型31-35
• 3.2 系统架构35-36
• 3.3 模块分析36-38
• 3.3.1 车载模块36-37
• 3.3.2 控制中心模块37-38
• 3.4 系统功能38-40
• 3.4.1 数据收集38-39
• 3.4.2 实时监控39
• 3.4.3 能耗评估39-40
• 3.4.4 列车控制40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 列车电力牵引仿真42-56
• 4.1 仿真工具简介42-43
• 4.2 电机43-44
• 4.2.1 电机原理43
• 4.2.2 电机控制43-44
• 4.3 仿真系统结构44-46
• 4.4 模块分析46-55
• 4.4.1 驱动模块46-47
• 4.4.2 逆变模块47
• 4.4.3 电机模块47-48
• 4.4.4 电压发生模块48-50
• 4.4.5 负载模块50-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 仿真结果分析56-69
• 5.1 系统输入56-58
• 5.1.1 参数载入56-57
• 5.1.2 电压频率比曲线57-58
• 5.1.3 列车运行曲线58
• 5.2 功能验证58-67
• 5.2.1 驱动信号调制59
• 5.2.2 列车速度跟踪59-60
• 5.2.3 母线电压以及电流变化60-62
• 5.2.4 运行功率及能耗62-64
• 5.2.5 电机负载64-67
• 5.3 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-71
• 参考文献71-73
• 图索引73-75
• 表索引75-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

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