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国外城市轨道交通系统相比于国内更早发展，因此拥有着更先进的技术，对于列车能耗计算的问题，其中列车运行和优化研究，在理论和实践两方面国外都已取得了不少成绩。早在二十世纪的七、八十年代，Milroy和Howlett的研究团队对如何优化列车操控进行了研究，以系统的方式，成功研制了可用于优化列车实际运行的列车转向引导系统。1980年，Milroy提出了控制计算节能动力总成的工程模型，指出在短距离运行间隔，比较良好的节能战略应包括有最大加速度，滑行，最大制动的三个阶段[4]。1982年，Lee和Milroy在他们的联合研究中发现，从长远分析来看，当火车在一段长距离的线路上运行时，通过采用统一的巡航模式将有更加好的节能效果[5]。1995年，Howlett研究并计算了列车运行能耗的模式随着不断变化的斜率区间而变化的方式[6]。1997年，Chang提述出了受运行能耗，可靠性，舒适性等因素的影响而产生的惯性控制表，并以此来指导控制列车制度的运行状况，从而优化能源消费，影响深远[7]。2000年，Khmelnitsky通过能耗优化算法改变列车坡段和每一个速度范围内的运行方式，同时将模拟实验的数值进行分析[8]。2003年，Wong通过应用遗传算法，运用生物进化理论和启发式搜索对列车的牵引能耗进行优化，同时解出了列车在运行过程中惰行点的位置[9]。2007年，Bocharnikov结合了列车的驾驶动态策略，限制了能量消耗并研究了与列车时刻表的关系，通过使用指令让列车采用更好的牵引力和再生制动策略[10]。2010年，Moritani将列车的能量消耗，时钟管理，热损失牵引电机和变压器损耗进行组合优化分析，结合仿真模拟得出了更为优化的能耗控制方案[11]。35016
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2 国内研究现状
国内列车运行能耗计算和优化问题的相关研究起步较晚，它开始在九十年代以后，但是发展迅速，在实践和理论上，我们有一些初步的研究成果。1994年，王自力优化研究分析了脱线列车运行，注意的是，对公路线的条件组合，避免不必要的牵引和制动操作，它可以达到节能降耗的目的[12]。1997年，金炜东提出了一套新的能源操控优化火车模型，由“局部优化”与“全局优化”节能运行速度模式的结合产生[13]。2001年，冯晓云在列车运行控制中运用了模糊控制，并创建了列车操纵方案的多目标决策模型[14]。2002年至2007年，刘海东、毛保华、丁勇组成了运行模拟系统训练长期节能减排的研究团队，他们讨论了一些影响能源消费的因素，并在时间范围内建立了一个火车模型的节省操作限制，同时进行了仿真模拟[15～18]。2008年，石静雅、苏永清他们对许多影响轨道交通能源消耗的原因如时间、区域、车辆、线路等进行了分析，根据营运前提下充分考虑能耗指标，完成了电力线指标和评估框架的构建[19]。2009年，丁超、森和俊通过对高速列车运营商之间的关系，限制能耗对列车运行进行了研究和分析，觉得在高峰与平常时间的不同时期里，合理的运行速度替代交换，以达到最佳的节能效果[20]。2001年，陈荣武基于遗传算法的研究及能耗优化算法，可以根据生成的曲线让高速列车按线路条件更加优化，能有效避免间隔由于不合理的过小或过大从而造成制动牵引力损失功耗，具有显著的节能效果[21]。2012年，刘鹏根据动车牵引运行引入城市轨道交通操作系统的能耗计算中寻求分析，采取更加全面的指标，通过把日常运作时的参数变量当作为能源计算的变量条件，进行牵引运行的物理建模，并且在此基础上，建立一个多元线性回归模型[22]。论文网
3 发展趋势
通过建立模型并使用计算机仿真分析是目前最为理想的能耗计算方法。针对城市轨道交通运行特点，建立能耗计算模型，通过输入相关可控技术参数，直接计算出列车的运行能耗指标以及相关的运行方式。此外，随着城轨交通系统在城市公共交通体系中所处地位的日益提高，比如在减少城市交通堵塞方面有着巨大的作用，轨道交通能耗计算在国内外都得到了相当的重视，所以通过计算仿真软件计算能耗在轨道交通未来发展道路上的发展前景是非常乐观的。本文基于matlab软件来进行对列车运行能耗计算仿真系统的开发研究，这同时也会是未来必要的研究课题。