?創(chuàng)新家|未來列車怎么跑才省電?西浦學(xué)生團(tuán)隊(duì)研究登上頂級(jí)期刊


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)谷歌學(xué)術(shù)期刊排名,該期刊在交通領(lǐng)域中排名第一。
【MBA中國網(wǎng)訊】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)谷歌學(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(下圖)是電氣系的博士生,他介紹說,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)行來減少未來列車的能耗。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,這個(gè)項(xiàng)目也在2016年獲得了國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。 伍朝顯介紹說,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。 “但其實(shí)這種技術(shù)目前還存在很大不足?!?伍朝顯解釋說:“現(xiàn)在的列車上并沒有安裝車載儲(chǔ)能設(shè)備,大部分都是通過大型供電站進(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。但是如果周圍沒有列車的話,這部分電能就浪費(fèi)了?!?“如果未來列車上有了車載儲(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。” 這便是這篇論文回答的其中一個(gè)問題:未來列車的車載儲(chǔ)能設(shè)備怎么充放電。
論文想要回答的另一個(gè)問題是:列車怎么跑。 伍朝顯舉例說,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”的過程?!艾F(xiàn)在市面上的列車更多是依靠駕駛員的經(jīng)驗(yàn)。但如果過早減速,列車還沒到站就停了,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。” 于是在論文中,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人駕駛,只要能按照這個(gè)規(guī)則來運(yùn)行列車,有車載儲(chǔ)能裝置的列車會(huì)比沒有的列車節(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。 值得一提的是,這篇論文受啟發(fā)于一個(gè)2017年度西浦夏季本科生研究基金(SURF)項(xiàng)目,而且最終發(fā)表的論文中也包含了張文睿和譚兆祥兩名本科生的研究成果。
(圖片說明:目前在利物浦大學(xué)的張文睿同學(xué))
(圖片說明:目前在悉尼大學(xué)攻讀碩士學(xué)位的譚兆祥同學(xué)) 伍朝顯和這兩名本科生都是電氣系盧少鋒博士帶領(lǐng)的軌道交通科研團(tuán)隊(duì)的成員。團(tuán)隊(duì)中除了盧老師,其他成員都是不同專業(yè)的本科生、研究生和博士生。 這個(gè)團(tuán)隊(duì)近一年來在智能軌道交通領(lǐng)域發(fā)表了兩篇有影響力的期刊論文,并在主流學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表了三篇會(huì)議論文。目前,團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目基礎(chǔ)上,廣泛尋求與日本、英國、香港等國家和地區(qū)的軌道交通領(lǐng)域知名專家學(xué)者開展科研合作。近期,團(tuán)隊(duì)成功獲得西南交通大學(xué)國家軌道交通電氣化與自動(dòng)化工程技術(shù)研究中心的重點(diǎn)項(xiàng)目支持,將與國內(nèi)的頂級(jí)科研團(tuán)隊(duì)開展深入合作。
(圖片說明:盧老師和部分團(tuán)隊(duì)成員)
“做科研,擁有自驅(qū)力是非常重要的一件事。”這是采訪過程中伍朝顯反復(fù)在說的一句話。 伍朝顯認(rèn)為,不論是真的對(duì)這個(gè)研究領(lǐng)域感興趣、想自己多多鉆研,還是想要通過做科研來參加國際會(huì)議、發(fā)論文,學(xué)生們需要有一個(gè)內(nèi)在的動(dòng)機(jī),不能靠別人強(qiáng)迫。 “我們團(tuán)隊(duì)的本科生真的都很優(yōu)秀,他們是真的愿意在這個(gè)領(lǐng)域里鉆研,會(huì)花上一整天時(shí)間就為了改代碼?!?“而且盧老師的指導(dǎo)也很重要,他會(huì)跟我們一起討論探索。盧老師希望我們?cè)谧隹蒲械臅r(shí)候能做出一些別人沒做過的東西,能真正對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有所貢獻(xiàn)?!蔽槌@說。 盧老師(上圖右)認(rèn)為,除了老師的指導(dǎo),讓本科生和研究生、博士生一起做項(xiàng)目,向同一個(gè)項(xiàng)目里的前輩學(xué)習(xí),這對(duì)于學(xué)生的成長來說也是很重要的。 “在做科研的過程中,學(xué)生可以鍛煉思辨能力、信息收集和整合能力等等,而這些能力是沒法教的,必須由學(xué)生自我習(xí)得?!北R老師補(bǔ)充說。(記者:胡秋辰 編輯:寇博 攝影:何林芷 其它圖片:電氣與電子工程系、shutterstock)
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