[发明专利]一种调车机车全寿命周期经济性计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种调车机车全寿命周期经济性计算方法及系统，其根据调车机车基本参数、动力电池数据、柴油发电机组数据和能量管理策略，通过计算获得初始购置成本、车载储能系统使用寿命、油耗、节油率和全寿命周期成本中的至少一项。本发明的技术方案为研究不同配置方式和不同控制策略调车机车全寿命周期经济性提供了平台。该系统和方法可以快速计算出柴油发电机组和新能源动力系统的初始购置成本、更换费用、维护费用、使用寿命和调车机车的油耗、节油率、全寿命周期内的总成本，对混合动力调车机车及纯内燃调车机车的设计、制造和运营提供了重要的参考价值。

技术领域

本发明涉及调车机车技术领域，尤其涉及一种调车机车全寿命周期经济性计算方法及系统。

背景技术

内燃调车机车具有频繁加速、启动、换向、制动的工作特性，且其负荷变化频率高，运行工况不稳定。传统内燃调车机车对燃油的利用效率低下，导致油耗高、噪声大、污染严重、能量浪费等问题。混合动力调车机车配置了新能源动力系统，能够吸收制动能量，降低燃油消耗，减少污染排放，具有环保、节能、经济等优点。

关于全寿命周期成本(Life Cycle Cost，LCC)的理论已经在各个领域都有了应用，在电动汽车行业也已发展得较为成熟。对调车机车来说，有一些关于柴油发电机组以及新能源动力系统的全寿命周期成本的研究，但对调车机车全寿命周期成本评估计算的研究较少。在调车机车有限的寿命周期内，尽可能节能减排、降本增效、改善经济效益，是轨道交通运输行业一直追求的目标。在研究设备选型、运营方案对调车机车全寿命周期油耗及总成本的影响时，建立一个通用的经济性计算方法或系统，可以计算不同配置方式、不同控制策略下的柴电混合动力调车机车在全寿命周期内的总成本，以及车辆相较于纯内燃调车机车的节油率，在调车机车设计研发阶段提供估算评价调车机车运营费用的平台，为提升经济效益具有重要的参考意义。

现有技术中，轨道交通领域中的混合动力技术很大程度上借鉴了电动汽车领域中的发展经验，ADVISOR是一款基于MATLAB/Simulink环境的仿真软件，其软件源代码完全公开，用户可以根据需要基于ADVISOR进行二次开发，在原有的模型基础上，改变车辆的配置及控制策略，主要用来进行混合动力车辆油耗、污染排放等数据的仿真，估算混合动力车辆的燃油经济性。

现有的计算方式，仅针对经济性中最重要的成本因素为采购(及更换)成本以及运营成本。

对于采购成本，

C_采购＝C_电池+C_更换+C_其他，

式中：

C_采购----混合动力调车机车的采购费用，万元；

C_电池----新能源动力系统装置费用，万元；

C_更换----新能源动力系统全寿命周期内更换的采购费用，万元；

C_其他----专用于动力电池系统发挥功能的其他配套设备的采购费用，万元。

对于运营成本，

式中：

V_燃-内----混合动力调车机车年燃油消耗量，万L；

T_编组，T_推峰----编组或推峰工况下每日作业吨位，万吨；

E_编组-内，E_推峰-内----混合动力调车机车编组或推峰工况下万吨作业油耗，L/万吨；