基于动态客流的城市轨道交通列车牵引能耗分析

贺力霞，韩宝明，李得伟，周玮腾

1 研究背景

轨道交通在城市公共交通系统中扮演着越来越重要的角色。从经济发达国家城市的交通发展历程可以看到，只有采用大客运量的城市轨道交通，才能从根本上改善城市公共交通拥挤的状况。城市轨道交通不仅具有超大的运输能力，较高的准时性、舒适性和安全性，而且对环境污染小，因而成为解决城市交通矛盾的首选方案。截至2016年12月，我国内地共有29座城市实现轨道交通运营，运营总里程达到了 3 832 km。城市轨道交通线网规模不断扩大，客运量及客运分担率也随之不断增长。据统计，2016年我国城轨交通全年完成客运量总计160.9亿人次，比上年（138亿人次）增长了22.9亿人次，增长率高达16.6%[1]。

城市轨道交通客运量的不断增长带来了巨大的能源消耗，而电能消耗为城市轨道交通系统运营过程中能耗的主要形式。如图1所示，能耗主要用于列车牵引供电和车站中各种自动化辅助设备，如通风空调、自动扶梯以及照明等，其中，列车运行牵引能耗占比最大，约为40%～50%[2]。

图1 城市轨道交通系统用电负荷统计分布Fig. 1 Statistical distribution map electricity load of urban rail transit system

目前针对城市轨道交通牵引能耗分析的研究主要集中在以下几方面：刘海东等采用计算机模拟的方法研究了列车质量与牵引能耗的关系[3]；王子甲等构建了考虑列车自重、车站环控系统制式等因素的城市轨道交通总体能耗预测模型[4]；王玉明分析了系统能耗的构成，重点从运输组织模式、线路条件、列车属性等 3个方面对能耗影响因素灵敏度进行分析[5]；……