城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真系统及仿真方法与流程

技术特征：
1.一种城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：输入牵引模型和供电模型的参数；供电模型的充电装置参数包括位置、同时充电数、最大充电功率；牵引模型的车辆参数包括车重、车长、基本阻力公式、转动惯量、牵引力
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速度曲线、电制动力
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速度曲线、机械制动力
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速度曲线、牵引电流
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速度曲线、再生电流
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速度曲线、牵引效率
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速度曲线、电制动效率
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速度曲线、辅助功率、充电功率
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网压曲线、储能装置控制变量、储存能量计算公式、充电效率、放电效率；牵引模型的线路参数包括车站、坡度、曲线、道口、限速；牵引模型的行车参数包括发车时间、停站时间、道口等待时间；牵引模型的运行参数包括运行工况、速度、位置、牵引功率、剩余储存能量；步骤2：初始化牵引模型；步骤3：初始化供电模型；步骤4：设定仿真时间、仿真时间间隔；步骤5：根据运行参数的速度、位置和剩余储存能量判断各个车辆的运行工况；步骤6：根据运行参数的位置和剩余储存能量判断各个车辆的电气状态；步骤7：根据运行参数的位置和剩余储存能量判断各个充电装置的负荷需求；步骤8：根据车辆的运行工况、电气状态和充电装置负荷需求，确定系统各充电装置负荷状态、车辆的电气状态和运行工况；步骤9：对各个车辆进行牵引计算和供电计算，得到下一步车辆的速度、位置和剩余储存能量；步骤10：对各个充电装置进行负荷计算；步骤11：跳转时间节点；步骤12：判断是否达到预设仿真时间：若是，输出计算结果；若否，更新运行参数，返回步骤5。2.如权利要求1所述的城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：所述步骤5中，车辆的运行工况分为车站停车和区间运行两类，车辆在车站停车时工况分为充电工况、非充电工况，车辆在区间运行时，工况分为：牵引工况、巡航工况、惰行工况、停车工况和制动工况。3.如权利要求2所述的城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：车辆在区间运行时工况判断步骤如下：s1：设定车辆为牵引工况；s2：判断车辆是否达到设定运行速度：如果是，直接跳转步骤s3；如果否，直接跳转步骤s4；s3：判断车辆的阻力与最大牵引力：如果阻力小于等于最大牵引力，设定车辆为巡航工况，跳转步骤s4；如果阻力大于最大牵引力，直接跳转步骤s4；s4：判断车辆是否应惰行：如果是，设定车辆为惰行工况，跳转步骤s5；如果否，直接跳转步骤s5；s5：判断车辆是否应停车：如果是，设定车辆为停车工况，跳转步骤s6；如果否，直接跳转步骤s6；
s6：检算车辆是否应制动：如果是，设定车辆为制动工况，输出工况；如果否，直接输出工况。4.如权利要求2所述的城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：车辆处于区间运行的不同工况时，机械特性如下：牵引工况时：；停车工况时：；巡航工况时：；惰行工况时：；制动工况时：；表示车辆单位合力，表示牵引力，表示车辆阻力，表示车辆质量；表示电制动力，机械制动力；为重力系数；车辆的剩余储存能量变化如下：停车工况时：；牵引工况时：；巡航工况时：；或；惰行工况时：；制动工况时：或；表示辅助功率，表示牵引功率，表示电制动功率，表示放电效率，表示充电效率，表示机械能与电能转化的效率，表示车辆运行速度；表示仿真时间间隔。5.如权利要求2所述的城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：车辆在车站或充电装置区域停车时：充电过程，储能装置能量变化的计算公式：
表示充电电流，表示储能装置的电压，表示辅助功率，非充电过程，储能装置能量变化的计算公式：。6.如权利要求1所述的城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，其特征在于：步骤8中，根据车辆的运行工况、电气状态和充电装置同时充电数、最大充电功率，确定系统各充电装置负荷状态、车辆的电气状态和运行工况，确定方法包括逻辑控制和功率控制；逻辑控制是设置车辆充电顺序；所述逻辑控制设置为“先到先充”、“剩余储存能量较低优先充电”或“循环充电”；功率控制是设置充电功率：充电装置的负荷小于等于其最大充电功率。7.一种采用如权利要求1
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6中任一所述的城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法构建的仿真系统，其特征在于：包括牵引模型和供电模型，所述牵引模型和供电模型的接口是车辆充电特性，供电模型的充电装置参数包括位置、同时充电数、最大充电功率，所述牵引模型包括车辆、线路、行车和运行参数；牵引模型的车辆参数包括车重、车长、基本阻力公式、转动惯量、牵引力
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速度曲线、电制动力
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速度曲线、机械制动力
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速度曲线、牵引电流
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速度曲线、再生电流
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速度曲线、牵引效率
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速度曲线、电制动效率
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速度曲线、辅助功率、充电功率
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网压曲线、储能装置控制变量、储存能量计算公式、充电效率、放电效率；线路参数包括车站、坡度、曲线、道口、限速；行车参数包括发车时间、停站时间、道口等待时间；运行参数包括运行工况、速度、位置、牵引功率、剩余储存能量。8.如权利要求7所述的仿真系统，其特征在于：所述充电装置包括变流器、馈线电缆、充电杆、钢轨和回流电缆；变流器等效为可控电流源，馈线电缆、充电杆、钢轨和回流电缆等效为不同阻值的电阻。

技术总结
本发明提供了城市轨道交通储能式车辆的牵引供电仿真方法，包括以下步骤：输入模型参数；初始化牵引模型和供电模型；设定仿真时间及间隔；对各个车辆的运行工况、电气状态和各充电装置的负荷工况进行判断；确定各个车辆的运行工况和电气状态、各充电装置负荷工况；对各个车辆进行牵引计算和供电计算；对各个充电装置进行负荷计算；跳转时间节点；判断是否达到预设仿真时间：若是，输出计算结果；若否，更新运行参数，继续仿真。本发明同时考虑车辆运行工况、电气状态和充电装置负荷状态，计算结果包括充电装置负荷电流


技术研发人员：王世峰 康克农 刘广欢 李力鹏 陈怀鑫 王立天 杨建兴 李熙光 于晓杰 张昊然 冯春林 庞渊
受保护的技术使用者：中铁电气化勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2021/11/24