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1.1 选题的目的和意义
当城市化进程日益加快的今天，城市轨道交通与其他城市公共交通在某些方面相比，保有守时，安全舒适，容量大等特点，并且这种方式成为了首选的市民出行计划的交通工具。截止至2012年12月，中国的内陆城市总共诞生了17家铁路运营商，运营着超过2000公里距离的铁路线[1]。
然而，城市轨道交通作为公共交通系统的重要组成部分，为市民提供了便利出行的条件，缓解了陆上交通的拥堵状况的同时，也给社会带来了电能消耗的迅速增长。即使是在相同的载客量下，轨道交通列车的能耗仅仅相当于家用车的九分之一，是公交车的一半，但由于其总量巨大，从而导致其总的能量消耗也相当巨大[2]。根据操作统计数据显示，中国已建成约二十公里的城市轨道交通铁路线，在南部城市与北部城市每年消耗的功率分别为八千万千瓦时和一亿千瓦时。在此基础上推断，如果城市最终将建设400公里规模的地铁网络，那么每年的用电量将达到9～15亿千瓦时[3]。不得不说城轨交通网络的总能耗将是巨大的能源消耗，对于建设节约型城市这一倡导是一个严峻的挑战。所以在满足城市城轨列车营运需求的前提下，实现最大限度的节能降耗，是目前十分值得研究探讨的课题。
如图1.1所示，城轨网络系统的能耗主要分布在列车牵引供电、通风空调、自动扶梯以及照明等方面，而其中尤其以列车运行的牵引能耗所占的比例最大，所占有的比列值将近一半。因此，通过减少列车牵引能耗是降低城轨交通系统总能耗最直接、最有效的方法。
为此我设计并开发了基于matlab的城轨列车运行能耗计算的仿真系统，通过研究城轨列车运行计算所涉及到的基本原理，针对不同的车型和不同线路条件，能快速且自动计算出列车的受力状况、运行时分以及能耗指标。所得结果经过分析能够作为列车营运方式以及能耗优化方案的研究基础，对于节能降耗、减少营运成本的最终目的直接挂钩。
图1.1 城轨交通系统用电负荷统计分布图
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.2.3 发展趋势
1.3本课题的研究内容
本课题旨在设计一个方便简洁的人机交互软件，能够快速智能的完成城轨列车运行能耗的计算，这个界面需要可以计算不同城轨列车的在不同条件下的合力曲线，运行时分以及运行能耗，同时能够保证计算的正确性和计算的便捷性，其主要内容如下：
1）根据所查阅的相关文献，研究城轨列车运行计算所涉及到的基本原理，即城轨列车相关的参数、公式以及受力分析，运行状态、列车运行的能耗计算等。
2）采用matlab GUI编写程序界面，该界面具有自动计算的功能，可以针对不同的车型和不同线路，计算出列车运行过程中精确的合力曲线、运行时分和能耗指标，能够实现多个变量的求解和图形绘制。
3）算例分析与总结。当程序设计结束后，需要确定软件计算结果的正确性，文中将采用设计中所使用到的一个算例，通过excel再次进行计算，将计算结果与之前matlab GUI中得到的结果进行比较分析，从而确定所编写的程序的准确性。
按照上述说明，本课题的主要技术路线如下：
图12 技术路线图
1.4论文工作流程及章节安排
论文的工作流程分为三大部分，分别为前期准备工作，中期设计工作及后期的总结工作，具体如图1.3所示。
图1.3 论文工作流程
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