“再生制动”技术:让未来列车跑得更节能
近日,西交利物浦大學(xué)電氣與電子工程系科研團(tuán)隊(duì)的研究成果《面向車載儲(chǔ)能設(shè)備的列車速度軌跡優(yōu)化問(wèn)題研究》發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《IEEE 智能交通系統(tǒng)匯刊》(IEEE Transactions on Intelligent Transportation System)中。根據(jù)國(guó)外學(xué)術(shù)期刊排名,該期刊在交通領(lǐng)域中排名第一。
論文的第一作者伍朝顯是西交利物浦大學(xué)電氣系的博士生。他介紹說(shuō),這個(gè)項(xiàng)目探索了如何利用儲(chǔ)能設(shè)備的充放電及規(guī)劃列車運(yùn)行來(lái)減少未來(lái)列車的能耗。將這兩者結(jié)合是目前交通領(lǐng)域內(nèi)很前沿的研究方向。
伍朝顯介紹說(shuō),現(xiàn)在電動(dòng)車輛上都會(huì)使用一種叫“再生制動(dòng)”的技術(shù),這種技術(shù)可以把列車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能并儲(chǔ)存起來(lái)。
“但其實(shí)這種技術(shù)目前還存在很大不足。”伍朝顯解釋說(shuō),現(xiàn)在的列車上并沒(méi)有安裝車載儲(chǔ)能設(shè)備,大部分都是通過(guò)大型供電站進(jìn)行統(tǒng)一供電。因此轉(zhuǎn)化之后的電能會(huì)反饋給電網(wǎng),電網(wǎng)會(huì)把這部分電能分配給附近需要用電的車輛。但是如果周圍沒(méi)有列車的話,這部分電能就浪費(fèi)了。
“如果未來(lái)列車上有了車載儲(chǔ)能設(shè)備,再生制動(dòng)轉(zhuǎn)化的電能就可以讓列車自己‘吸收’,在需要加速的時(shí)候釋放出來(lái)。”這便是該研究回答的其中一個(gè)問(wèn)題:未來(lái)列車的車載儲(chǔ)能設(shè)備怎么充放電。
研究想要回答的另一個(gè)問(wèn)題是:列車怎么跑。伍朝顯舉例說(shuō),地鐵在兩站之間運(yùn)行的時(shí)候,會(huì)進(jìn)行一個(gè)“加速-勻速-滑行-減速-停站”的過(guò)程。“現(xiàn)在市面上的列車更多是依靠駕駛員的經(jīng)驗(yàn)。但如果過(guò)早減速,列車還沒(méi)到站就停了,就需要再加速行駛一段,而反復(fù)地加速減速會(huì)大大增加耗能。”
于是伍朝顯和其他團(tuán)隊(duì)成員提供了一個(gè)算法,這個(gè)算法從兩方面對(duì)未來(lái)列車運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化:一方面規(guī)定了列車怎么跑,怎么駕駛列車才能節(jié)能,具體什么時(shí)候開(kāi)始加速或減速;另一方面規(guī)定了車載儲(chǔ)能設(shè)備怎么充放電。
“我們的算法提供了列車運(yùn)行速度曲線以及儲(chǔ)能設(shè)備的充放電規(guī)則,不論是有駕駛員還是無(wú)人駕駛,只要能按照這個(gè)規(guī)則來(lái)運(yùn)行列車,有車載儲(chǔ)能裝置的列車會(huì)比沒(méi)有的列車節(jié)能 10%。”伍朝顯指出,雖然這個(gè)研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)模型是地鐵,但是算法可以拓展到其他各種交通工具上。
總結(jié)
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