افزايش بهره وري انرژي در سامانه‌هاي قطار شهري با بهينه سازي هم‌زمان مشخصه سرعت و توزيع زمان سفر قطار ها

Increasing Energy Efficiency in Urban Rail Transit by Integrated Speed Profile Optimization and Traveling Time Distribution

مصرف بالاي انرژي الكتريكي در سامانه‌هاي قطار شهري، بسياري از پژوهشگران را بر آن داشته است تا به دنبال راهكارهايي براي صرفه­ جويي انرژي باشند. از طرف ديگر سرويس­ دهي مناسب همراه با دقت و سرعت بالا از خواسته‌هاي اصلي مسافران به‌عنوان مشتريان اين سامانه‌هاست. در اين ميان بهره­ برداري كارآمد قطارها به دليل در ­نظر گرفتن هم‌زمان صرفه­ جويي انرژي و وقت­ شناسي، از اهميت بالايي برخوردار است. در اين مقاله ضمن ارائه راهكاري براي صرفه­ جويي انرژي با رعايت قيد­هاي مربوط به زمان سفر، تأثير در نظر گرفتن نرخ متغير ميزان بازيابي انرژي بازتوليدي ترمزي، در بهبود كاهش انرژي مصرفي كل شبكه نشان داده‌شده است. اين­ كار طي يك فرايند بهينه­ سازي دومرحله‌اي انجام‌شده است. ابتدا با در نظر گرفتن انرژي خالص قطار همراه با زمان سفر بين ايستگاهي به‌عنوان تابع هدف، با استفاده از الگوريتم مرتب­سازي نا مغلوب، مشخصه­ هاي سرعت بهينه براي سيستم تك­ قطاره به‌دست‌آمده است، سپس با توزيع زمان سفر بين ايستگاه‌ها و استفاده از مشخصه­ هاي بهينه مرحله قبل انرژي كل دريافتي سيستم چندقطاره از شبكه بالادستي حداقل شده است. نتايج شبيه­ سازي در خط 1 قطار شهري مشهد كارايي روش مورد نظر را تأييد مي­ كند.

High consumption of electric energy in urban railway systems have prompted many researchers to look for strategies of energy saving. Suitable service with high speed and accuracy is what passengers, as the main costumers of these systems, anticipate. In this regard, energy-efficient train operation due to its considering energy saving and punctuality simultaneously, is very important. In this paper, a solution for energy saving is proposed, so that the constraints related to traveling time are met. Meanwhile, the effect of employing variable regenerative energy recovery rate for each inter-station distance was shown in reducing total input energy of network. This work is conducted over a two-stage optimization process. First, considering the net energy of train and inter-station trip time as the objective functions, optimal speed profiles were provided for single train system. Then, by distributing traveling time over the inter-stations and using predetermined optimal speed profiles, the total input energy of the upstream network is minimized. The simulation results, based on actual operating data of line 1 Mashhad urban railway system confirm the effectiveness of proposed method.