Proceedings of the 1st Conference on Transportation and Energy Integration Technologies
Volume II
- 2026
- Buch
- Herausgegeben von
- Limin Jia
- Peng Jia
- Buchreihe
- Lecture Notes in Electrical Engineering
- Verlag
- Springer Nature Singapore
Über dieses Buch
Über dieses Buch
This book reflects the latest research trends, methods, and experimental results in Transportation and Energy Integration Technologies. It covers an abundance of state-of-the-art research theories and ideas. As a vital and highly relevant field of research, it covers solutions for transportation and energy integration, models of integration between transportation equipment and clean energy, models of integration between transport infrastructure and clean energy, typical solutions for the integration of transport infrastructure and clean energy, typical cases of integration between transportation equipment and clean energy, and key technologies for transportation and energy integration. The objective of the proceedings is to provide a major interdisciplinary forum for researchers, engineers, academics, and industrial professionals to present innovative research and development in Transportation and Energy Integration. Engineers and researchers from academia, industry, and government will explore insights into solutions combining ideas from multiple disciplines in this field. These volumes serve as an excellent reference work for researchers and graduate students in transportation and energy.
Inhaltsverzeichnis
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Prediction of Ship Carbon Emissions in Canal Waterways Based on GA-BP + ARIMA
Xinnan Zhao, Ding Li, Cheng Cheng, Zhengchun Sun, Sudong XuDieses Kapitel geht der kritischen Frage nach, wie die Kohlenstoffemissionen von Schiffen im Abschnitt Suzhou des Canal Grande zwischen Peking und Hangzhou vorhergesagt werden können, einem Schlüsselsegment der längsten künstlichen Binnenwasserstraße der Welt. Die Studie stellt ein hybrides Prognoserahmen vor, das ein Genetic Algorithm-optimiertes neuronales Netzwerk (GA-BP) mit einem ARIMA-Modell kombiniert, um sowohl nichtlineare Beziehungen als auch zeitliche Muster zu erfassen. Die Komponente GA-BP prognostiziert wichtige emissionsbezogene Faktoren, während ARIMA das Volumen des Schiffsverkehrs modelliert und diese Ergebnisse integriert, um die schiffsbezogenen Kohlenstoffemissionen abzuschätzen. Das Kapitel untersucht auch die Architektur des Kohlenstoffemissionsprognosemodells und beschreibt die Vorverarbeitung von AIS-Daten, die Identifizierung von Gefäßbetriebszuständen und die Optimierung des neuronalen BP-Netzwerks mittels eines genetischen Algorithmus. Bewertungskennzahlen wie Mean Squared Error (MSE), Mean Absolute Error (MAE) und Mean Relative Error (MRE) werden verwendet, um die Vorhersageergebnisse zu bewerten und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Modells zu demonstrieren. Die Studie schließt mit einer Prognose der Kohlenstoffemissionen von Schiffen zwischen 2024 und 2035, die einen stetigen Aufwärtstrend und die Notwendigkeit einer wirksamen Kontrolle der Kohlenstoffemissionen durch politische Interventionen und technologische Innovationen hervorhebt.KI-Generiert
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AbstractA hybrid forecasting framework combining a Genetic Algorithm-optimized Backpropagation neural network (GA-BP) with an ARIMA time series model is proposed to predict ship-based carbon emissions in inland waterways. The GA-BP model forecasts key influencing factors such as average sailing speed, berthing time, maneuvering time, and cruising time, while the ARIMA model predicts future vessel traffic volumes. AIS data collected from the Suzhou section of the Beijing–Hangzhou Grand Canal between 2018 and 2023 is used for training and validation. The integrated approach effectively captures both nonlinear interactions and temporal dynamics in ship operations. Forecasts for the period 2024–2035 show a steady rise in carbon emissions, with an average annual growth rate of 13.62%, emphasizing the influence of demand growth, regulatory policies, and technological development. These results provide a valuable reference for policymakers and practitioners aiming to reduce emissions and promote sustainable development in inland waterway transport. -
Decarbonization Solutions for Sustainable Shipping: Current Status and Future Prospects
Liao Yitao, Chen Long, Wang Leizhu, Pan Qiyu, Wu ChenDieses Kapitel befasst sich mit dem dringenden Bedarf an Dekarbonisierung in der Schifffahrt, die über 80% des internationalen Handelsvolumens abwickelt, aber für etwa 3% der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich ist. Es untersucht den aktuellen Status und die Zukunftsaussichten verschiedener Dekarbonisierungslösungen, wobei der Schwerpunkt auf sauberen Kraftstoffschiffen, der Integration erneuerbarer Energien und innovativen Technologien wie der Wellenenergiegewinnung liegt. Das Kapitel analysiert die technologischen Durchbrüche und Engpässe bei der Industrialisierung sauberer Brennstoffbehälter, einschließlich Wasserstoff, Ammoniak, Flüssiggas und Methanol. Außerdem werden die Effizienzsteigerungsmechanismen und technischen Beschränkungen von Lösungen für erneuerbare Energien wie Photovoltaik (PV) -Systemen und windunterstützten Antrieben untersucht. Darüber hinaus bewertet das Kapitel die Machbarkeit modernster Lösungen wie der Rückgewinnung von Wellenenergie. Durch eine vergleichende Analyse internationaler Benchmark-Projekte und chinesischer Fälle identifiziert sie die wichtigsten Treiber für den großflächigen Technologieeinsatz und liefert Belege für politische Entscheidungsfindung und Investitionen. Das Kapitel untersucht systematisch den Anwendungsstatus, Klassifizierungsmerkmale und kritische Engpässe relevanter Technologien und schlägt Entwicklungsstrategien vor, einschließlich der Verbesserung der Infrastruktur, der Integration nichtlinearer Mechanismen mit piezoelektrischer Technologie und der Umsetzung von Fördermaßnahmen für Gradienten. Dieser umfassende Überblick bietet wertvolle Einblicke in die gegenwärtige und zukünftige Landschaft der nachhaltigen Schifffahrt und ist daher eine unverzichtbare Lektüre für Fachleute aus dem maritimen und dem Energiesektor.KI-Generiert
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AbstractFacing escalating global energy scarcity and environmental degradation, the adoption of novel energy sources represents a pivotal trajectory for sustainable evolution of the shipping sector. Hybrid power system integrating diverse energy sources-including conventional fossil fuels, renewables, hydrogen, fuel cell, and batteries offer a promising approach for greener shipping by ensuring continuous and reliable power source across varying operational profiles. This solution has garnered significant attention from both industry and academia. A state-of-the-art multi-energy hybrid power system for ships is introduced in this paper. The configuration and characteristics of series, parallel and series-parallel hybrid power systems are analyzed and compared. Challenges of multi-energy power system for large-scale ships such as reliability, control and efficiency are discussed, and possible solutions are proposed. -
Estimating Charging Costs for a Trackless Tram Line with Opportunity Charging and Time-Of-Use Pricing
Hailin You, Tao Liu, Jiaxin GuoDieses Kapitel befasst sich mit der Schätzung und Optimierung der Ladekosten für autonome Rail Rapid Transit (ART) -Systeme, auch bekannt als schienenlose Straßenbahnen, im Rahmen von Time-of-Use-Preisen (TOU). Es führt eine zweistufige Methode zur Bestimmung der Flottengröße und der Ladekosten ein, die Möglichkeiten zur Ladeerfassung berücksichtigt. Die Studie schlägt drei Ladestrategien vor: optimale, optimistische und pessimistische mit jeweils einzigartigen Entscheidungsmechanismen. Eine detaillierte Fallstudie der Yibin ART T1 Main Line in China bestätigt die Methodik und zeigt die Kosteneffizienz der optimalen Strategie zur Opportunitätsberechnung auf. Das Kapitel untersucht auch die operativen Herausforderungen und Vorteile von ART-Systemen, einschließlich ihres Potenzials, bestehende multimodale Schienenverkehrssysteme zu ergänzen. Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Ladezeiten an Zeiten außerhalb der Spitzenzeiten anzupassen, um erhebliche Kosteneinsparungen zu erzielen. Dieses Kapitel bietet wertvolle Erkenntnisse für Fachleute, die die Wirtschaftlichkeit von ART-Systemen durch strategisches Lademanagement verbessern wollen.KI-Generiert
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AbstractThe economic viability of trackless trams, also known as Autonomous Rail Rapid Transit (ART), heavily depends on efficient energy management, particularly in optimizing charging costs. This paper proposes a two-stage methodology to determine the optimal fleet size and charging expenses for an ART line, incorporating opportunity charging and time-of-use (TOU) electricity pricing. We evaluate and compare three different charging strategies: optimal opportunity charging, optimistic opportunity charging, and pessimistic opportunity charging. Through a case study of the Yibin ART T1 mainline, we demonstrate the effectiveness of our two-stage approach and quantify the cost advantages of the optimal strategy over alternative methods. Results indicate that the optimal opportunity charging strategy reduces total operational costs by 22.24% and 9.58% compared to the pessimistic approach and optimistic approach, respectively. The study highlights the critical role of optimal charging scheduling in enhancing ART system economic sustainability. -
Analysis of the Current Status and Trends of the Integration of Transportation (Railway) and Energy
Zheng Zuo, Xiuqiang Hao, Wei Wang, Maolong WangDieses Kapitel vertieft die entscheidende Rolle des Eisenbahnverkehrs im umfassenden chinesischen Transportsystem und betont seinen erheblichen Energieverbrauch und seine Kohlenstoffemissionen. Er beleuchtet die aktuellen Formen der Integration von Eisenbahn und Energie, einschließlich der Nutzung von Solar- und Windenergie in der Eisenbahninfrastruktur und der Einführung von Lokomotiven mit Elektro- und Wasserstoffantrieb. Der Text untersucht auch technologische Innovationen wie Technologien zur Energieumwandlung und -speicherung und intelligente Energiemanagementsysteme. Darüber hinaus werden zukünftige Trends in der energieübergreifenden koordinierten Entwicklung, technologischen Integration und industriellen Synergie diskutiert. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Bedeutung politischer Unterstützung, technologischer Forschung und industrieller Zusammenarbeit für eine nachhaltige und koordinierte Entwicklung von Eisenbahn und Energie, die zu Chinas grünen und kohlenstoffarmen Zielen beiträgt.KI-Generiert
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AbstractUnder the strategic guidance of global green and low-carbon transformation and China's “dual carbon” goals, the research on the integration of transportation and energy is of great significance. China has introduced a series of policies, such as the “Outline for Building a Strong Transportation Country” and the “14th Five Year Plan for the Development of Modern Comprehensive Transportation System”, which have created a favorable policy environment for the integration of the two. With the growth of transportation demand, the overall energy consumption of railway transportation is on the rise, especially in non electrified railway sections. The “dual carbon” goal has put forward urgent requirements for the green transformation of the railway industry. Currently, there are various forms of integration between the two, including the transformation of solar and wind energy utilization in railway infrastructure, the transition of transportation equipment to electric locomotives, and the exploration of new energy locomotives. In terms of technological innovation, energy conversion and storage technology, as well as intelligent energy management systems, are constantly developing. In the future, multi energy synergy and complementarity, accelerated technological integration and innovation, and industrial synergy and integration will become development trends. This study aims to provide practical support for sustainable and collaborative development in this field. -
Small-Signal Stability Analysis of High-Speed Railway Traction Power Systems with Grid-Forming/Following Converters Integration
Yushi Liu, Xingyu Shi, Duange Guo, Fei JiangDieses Kapitel vertieft sich in die Analyse der Stabilität kleiner Signale von Hochgeschwindigkeits-Bahntraktionssystemen, wobei der Schwerpunkt auf der Integration netzbildender und netzfolgender Umrichter liegt. Die Studie untersucht die Auswirkungen unterschiedlicher Kontrollstrategien auf die Systemstabilität und hebt die dynamischen Wechselwirkungen zwischen elektrischen Triebfahrzeugen (EMUs) und Traktionsnetzen hervor. Schlüsselthemen sind die Konstruktion von Kleinsignalmodellen für neue Energieausrüstungen und Züge, die Eigenwertanalyse zur Bestimmung der Systemstabilität und die Partizipationsfaktoranalyse zur Quantifizierung des Beitrags von Zustandsvariablen zu oszillatorischen Modi. Das Kapitel stellt außerdem Simulationen für Zeitbereiche vor, um die theoretische Analyse zu validieren und Ingenieuren und Forschern praktische Einsichten zu bieten. Die Ergebnisse zeigen, dass die netzbildende Steuerung in erster Linie durch die Blindleistungsschleife des virtuellen Synchrongenerators (VSG) und die DC-Link-Kondensatorparameter des Zuges beeinflusst wird, während die netzfolgende Steuerung durch die Regelparameter der Umrichter an der Außenschleife und die Parameter der Spannungsschleife des DQDC-modellierten Zuges beeinflusst wird. Diese umfassende Analyse bietet wertvolle Anhaltspunkte für die Optimierung der Integration erneuerbarer Energiequellen in Bahntraktionssysteme.KI-Generiert
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AbstractWith the accelerated construction of electrified railways and the massive operation of new energy equipment, the broadband oscillations arising from the interactions between the power electronic converter of electric multiple unit (EMU) and the traction network threaten the safe and stable operation of the traction power supply system. The paper aims to evaluate small-signal stability and to identify the dominant parameters that lead to oscillations in the vehicle-grid coupling system. Firstly, a small-signal model is constructed, which includes grid-forming/following converters and d-q decoupling control (DQDC)-modeled trains. Furthermore, a state-space model of the coupling system is constructed, and eigenvalue analysis is employed to identify critical oscillatory modes. The modal participation factor is used to examine the dynamic interactions between EMU and renewable energy converters and to evaluate the influence of their control parameters on system stability. Finally, the accuracy of the proposed model and the validity of the theoretical analysis are verified through MATLAB/Simulink simulations, providing theoretical support for stability analysis in traction systems with high renewable penetration. -
A Research Outlook on the Integration of Electric Vehicles and New-Type Power Systems
Wen Wang, Qi Jia, Sicheng Duan, Xueying Yan, Yue ZhangDieses Kapitel befasst sich mit der Integration von Elektrofahrzeugen mit neuartigen Stromversorgungssystemen und konzentriert sich auf die Herausforderungen und Chancen, die sich aus der hohen Verbreitung erneuerbarer Energien und der elektrifizierten Nachfrage ergeben. Es untersucht die Rolle von Elektrofahrzeugen als strategische Aktivposten in den Bereichen Energieversorgungssicherheit, Integration erneuerbarer Energien und Systembetrieb. Der Text hebt drei wesentliche Fähigkeiten für den praktischen Einsatz hervor: Hochfrequenzhandel mit Energie, schnelle Lastverteilung und intelligente Benutzerinteraktion. Außerdem werden globale V2G-Praktiken und die Entwicklung von Elektrofahrzeugen zu netzgestützten Anlagen diskutiert. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Zukunft der Integration von Elektrofahrzeugen und ihr Potenzial, eine belastbare, effiziente und kohlenstoffarme Strominfrastruktur zu ermöglichen.KI-Generiert
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AbstractWith the rapid advancement of China’s new-type power system, renewable energy has become the dominant supply source, while demand-side loads are rising sharply and exhibiting increasingly pronounced peak characteristics. This temporal mismatch between generation and consumption poses significant operational challenges. Electric vehicles (EVs), with their distributed energy storage potential, scalability, economic viability, and controllability, are emerging as critical resources for enhancing renewable energy utilization and maintaining grid stability. This paper systematically reviews the evolving role of EVs in securing power supply, stabilizing electricity prices, and facilitating the low-carbon transition. It synthesizes international and domestic practices in modeling EV functions and implementing pilot integration projects within modern power systems. To support effective vehicle-grid integration, three key capabilities are identified: quantified energy transaction capacity, rapid load dispatching ability, and seamless intelligent interaction. Drawing from regional pilot programs and policy frameworks, the paper proposes a coordinated development pathway across four dimensions: platform collaboration, user-side incentives, dispatch mechanisms, and standardization. The study underscores the potential of EVs as flexible demand-side assets that can enhance grid resilience and accelerate the transition to a sustainable energy future. -
Research on Application of Fuzzy Control Algorithm for Constant Power Excitation System of Internal Combustion Locomotive
Xin Tao, Jingguang Xie, Hailong Wang, Shihong YuO, Ruibin Wu, Jiyong AnDieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung von Fuzzy-Control-Algorithmen zur Verbesserung der konstanten Leistungserregungssysteme von Verbrennungslokomotiven. Es beginnt mit einer Beschreibung der Struktur des Fuzzy Control Systems und beschreibt, wie es den Erregerstrom reguliert, um die Motorleistung zu optimieren. Das Design des Fuzzy Controllers wird gründlich erklärt und umfasst Eingabeverarbeitung, Quantisierung, Design der Mitgliedsfunktionen und Fuzzy Rule Calculation. In diesem Kapitel werden auch experimentelle Ergebnisse präsentiert, die die Schrittreaktionen des Systems sowohl unter PID als auch unter Fuzzy Control bei unterschiedlichen Motordrehzahlen vergleichen. Die Ergebnisse zeigen, dass Fuzzy Control im Vergleich zur herkömmlichen PID-Kontrolle schnellere Reaktionszeiten und geringere Überschreitungen bietet. Darüber hinaus wird in diesem Kapitel die Robustheit und Anpassungsfähigkeit von Fuzzy Control bei der Handhabung nichtlinearer, zeitvariierender Systeme diskutiert, was sie zu einer überlegenen Wahl zur Steigerung der Effizienz von Verbrennungslokomotiven macht.KI-Generiert
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AbstractThe constant power excitation control system of a internal combustion locomotive is a nonlinear time-varying system. In the control of this nonlinear time-varying system using the traditional PID control algorithm, its dynamic response and static characteristics cannot be taken into consideration at the same time when the system parameters change with time. The traditional PID control algorithm has limitations in control performance in these cases. In order to improve the stability and dynamic response performance of the constant power excitation control system of a internal combustion locomotive, this paper takes the constant power excitation system of a certain type of internal combustion locomotive as the research object and combines fuzzy control theory and methods to design a fuzzy controller. The fuzzy controller uses fuzzy The method combines the basic control algorithm with the incremental control algorithm, and the fuzzy controller was tested and verified, and the test results were compared with the control results of the traditional PID controller. The results show that the fuzzy controller exhibits better control performance than the traditional PID controller. -
Optimization of Return Empty Container Routes for the China-Laos Railway Considering Nodal Demand
Yixuan Chen, Chenxi Zheng, Peng Jia, Zifeng XuDieses Kapitel untersucht die Optimierung der Rückführung leerer Containerrouten für die China-Laos-Eisenbahn und geht auf die Herausforderungen durch Handelsungleichgewichte und Inkongruenzen bei der Spezifikation von Containern ein. Die Studie stellt ein mehrschichtiges Transportnetzwerkmodell vor, das Eisenbahn-, Autobahn- und Schifffahrtsmodi integriert, um die Kosten für eine Neupositionierung zu minimieren und die Effizienz der Containerumschlagsleistung zu verbessern. Zu den Schlüsselthemen gehören die Entwicklung eines grenzüberschreitenden Optimierungsmodells für Leercontainer, die Integration von Nachfragebeschränkungen für Leercontainer an Knotenpunkten und das Streben nach minimalen Gesamtkosten für die Neupositionierung im Rahmen der Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Lieferzeiten. In der Fallstudie werden die Optimierungsergebnisse für verschiedene Containertypen und Transportarten analysiert, wobei die Kosten- und Zeiteffizienz der China-Laos-Eisenbahn im Vergleich zu anderen intermodalen Routen hervorgehoben wird. Die Studie schließt mit praktischen Einsichten in die operativen Auswirkungen des vorgeschlagenen Modells und bietet wertvolle Hinweise zur Verbesserung der Effizienz und Nachhaltigkeit grenzüberschreitender Containertransporte.KI-Generiert
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AbstractChina currently operates over ten cross-border railways, with container transportation serving as a critical component of transnational rail freight. Following the operational commencement of the China-Laos Railway, challenges have emerged regarding mismatched container specifications at border crossings and the economically efficient repatriation of empty containers stranded in Laos. This study develops an optimization model to determine empty container repositioning routes for transnational railway operations while satisfying container demand at various stations over a specified period. By constructing a multi-layered intermodal network, we formulate a linear programming model with the optimization objective of minimizing total transportation costs for cross-border railway empty container repositioning operations. The study proposes a transportation problem-solving methodology incorporating nodal flow requirements. A case study of the China-Laos Railway demonstrates that direct rail transportation outperforms the highway (Vientiane-Haiphong) - maritime (Haiphong-Qinzhou) - railway (Qinzhou-Kunming) intermodal alternative in both cost efficiency and transit time. The proposed model effectively addresses low container turnover rates in China-Laos Railway operations while providing decision-makers with macro-level insights into empty container flow patterns across temporal phases. This analytical framework supports strategic freight organization and container management. -
Research on the Orderly Charging Strategy of Electric Vehicles Under the Time-Of-Use Electricity Price
Yan Xu, Yisong Li, Tianxiang MaDieses Kapitel vertieft die kritische Frage des Aufladens von Elektrofahrzeugen und ihrer Auswirkungen auf die Stromnetze und konzentriert sich auf die Notwendigkeit geordneter Ladestrategien im Rahmen der Strompreise während der Nutzungszeit. Er hebt die ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile von Elektrofahrzeugen hervor, wie etwa geringere Treibhausgasemissionen und niedrigere Gesamtbetriebskosten im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen. Der Text geht den Herausforderungen nach, die sich aus der großflächigen Integration von Elektrofahrzeugen in das Stromnetz ergeben, einschließlich erhöhter Lastschwankungen und potenzieller Instabilität des Netzes. Es stellt ein mathematisches Modell zur Optimierung des Lade- und Entladevorgangs von Elektrofahrzeugen vor, das Faktoren wie Batterieeigenschaften, Nutzerverhalten und Strompreise berücksichtigt. Im Kapitel wird auch der Einsatz von Partikelschwarm-Optimierungsalgorithmen diskutiert, um das Modell zu lösen und optimale Ladezeiten zu erreichen. Eine Fallstudie an einem Umspannwerk für die Wohnverteilung zeigt die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Strategie und zeigt deutliche Verbesserungen beim Lastausgleich und bei der Wirtschaftlichkeit. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein geordnetes Laden Lastspitzen effektiv verringern, die Netzstabilität erhöhen und die Nutzer zu kosteneffizienteren Ladegewohnheiten führen kann. Diese umfassende Analyse liefert wertvolle Erkenntnisse für Fachleute, die die Integration von Elektrofahrzeugen in intelligente Netze optimieren wollen.KI-Generiert
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AbstractWith the continuous depletion of global energy, traditional vehicles represented by fuel are unsuitable for the concept of low-carbon and environmental protection, and new types of electric vehicles represented by clean energy are gradually emerging. However, the disorderly connection of a large number of electric vehicles into the distribution network may cause a considerable impact on the power grid. This paper takes the charging and discharging state of electric vehicles and the overall state of the distribution network as the optimization objectives, and considers the satisfaction of users under time-of-use electricity prices and its own economy. The expected demand and output of electric vehicles for nodes with different daily loads were designed through the particle swarm optimization algorithm, and they were integrated with the daily load curve. The results show that a reasonable and orderly charging and discharging strategy for electric vehicles has a good effect on the “peak shaving and valley filling” of distribution network loads. -
The Application of Dual-Converter Step-Change Method in Maglev Trains
Haonan Guo, Hao Zhu, Ao Liu, Lei Wang, Lijian Diao, Lijun DiaoDieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung der Dual-Converter-Step-Change-Methode bei supraleitenden Hochtemperaturmagnetfeldern, wobei der Schwerpunkt auf der Minimierung von Zugkraftverlusten während des Betriebs liegt. Die Studie beginnt mit einem Überblick über die Magnetschwebetechnik, der ihre globale Entwicklung und die Bedeutung der Dual-Inverter-Methode hervorhebt. Anschließend werden die Modellierungsprinzipien von Linearmotoren untersucht, die eine Grundlage für das Verständnis des Schrittwandlungsprozesses bilden. Die Analyse umfasst eine detaillierte Untersuchung der Dual-Inverter-Step-Change-Methode, die die Steuerungsstrategie und den Step-Change-Prozess skizziert. Zur Validierung der Wirksamkeit der Methode wird eine Simulationsverifizierung mit der Simulink-Software durchgeführt. Die Ergebnisse, die anhand von Wellenformen aus Statorstrom und Zugkraft präsentiert werden, zeigen die Fähigkeit der Methode, Zugkraftverluste zu reduzieren. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse, in der die Eignung der Dual-Inverter-Methode für einen reibungslosen und effizienten Betrieb von Magnetschwebebahnen hervorgehoben wird.KI-Generiert
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AbstractThis paper focuses on the modeling and step-change control strategy of high-temperature superconducting (HTS) maglev trains. Utilizing electromagnetic induction, HTS maglev trains achieve levitation through repulsion between superconducting materials and permanent magnets. The train is propelled by a long-stator linear motor, which requires a segmented power supply to reduce energy loss. A critical challenge lies in maintaining stable traction force during inverter switching across stator segments. To address this, the paper proposes a dual-inverter step-change control method. The modeling of the linear motor is carried out under ideal conditions, and the corresponding voltage, flux, and force equations are derived. A step-change control flowchart is developed based on the switching logic of adjacent stator segments. Simulation is performed using MATLAB/Simulink, integrating the derived motor model and control strategy. The simulation results demonstrate that the proposed method effectively minimizes current fluctuations and traction force loss during segment transitions. This research provides practical insights for improving operational stability and energy efficiency in future HTS maglev systems. -
Research on Key Technologies of Rail Transit Platform Door Control System Adapted to the Integration of Transit Networks
Chao Zhou, Li Fan, Zhifei Wang, Haobo Guo, ang Haodong, iu LeiDieses Kapitel vertieft die entscheidenden Aspekte der Entwicklung eines Systems zur Steuerung von Plattformtüren, das an die Integration der vier großen chinesischen Verkehrsnetze angepasst ist: Hochgeschwindigkeitsbahnen, Intercity-Bahnen, Stadtbahnen und Nahverkehr. Die Studie beleuchtet die Herausforderungen, die sich aus der Vermischung mehrerer Fahrzeuge und der Notwendigkeit einer präzisen Ausrichtung der Zugtüren, der Anpassungsfähigkeit an verschiedene Fahrzeugmodelle und der Kompatibilität mit verschiedenen Signalsystemen ergeben. Darin werden die Signalmuster bei der Konvergenz von Vierernetzwerken untersucht und die Unterschiede zwischen CTCS- und CBTC-Systemen sowie ihre Auswirkungen auf die Steuerung von Plattformtüren detailliert beschrieben. Die Forschung führt innovative Steuerungstechnologien ein, einschließlich des Kontrollalgorithmus für Ameisenkolonien und der Partikelschwarm-Optimierung, um die Effizienz und Genauigkeit der Bedienung von Plattformtüren zu verbessern. Darüber hinaus wird in diesem Kapitel die mechanische Konstruktion vollmobiler adaptiver Türen diskutiert, die eine erhöhte Flexibilität und Sicherheit bieten. Die Studie schließt mit der erfolgreichen Entwicklung und Erprobung eines Prototypsystems ab, das seine Kompatibilität mit mehreren Signalsystemen, Anpassungsfähigkeit an verschiedene Zugtypen und überlegene Sicherheitsleistung demonstriert. Diese umfassende Analyse bietet wertvolle Einblicke in die Zukunft von Bahnsteigkontrollsystemen.KI-Generiert
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AbstractAs a key safety protection device at the edge of rail transit platforms, the platform screen door not only effectively alleviates the wind pressure effect caused by high-speed train passage through stations but also significantly reduces the risk of passengers accidentally falling, enhances the overall aesthetic appeal of the platform environment, and lowers the energy consumption of the station. With the continuous deepening of the “Integration of transit networks” strategy, new operational scenarios such as cross-line mixed running trains and multiple trains sharing the same line have emerged in rail transit operations. Traditional platform screen doors face new challenges in terms of adapting to distributed positions, compatibility with vehicle-ground interaction, and equipment energy consumption. To address these issues, this study proposes an innovative fully mobile adaptive platform screen door system control scheme, introducing a particle swarm intelligence algorithm to optimize the control strategy and designing a universal interface solution compatible with CTCS2/3 + ATO and CBTC signaling systems. The research also verified the effectiveness and reliability of the proposed scheme through prototype development and system testing. The research results can effectively enhance the safety level of platforms under the “Integration of transit networks” background, while reducing the area of equipment rooms by 30% and lowering the usage of cables, thereby reducing the costs of civil construction and power supply. -
Energy Management Strategy of Fuel Cell Hybrid System for Urban EMUs Based on the Principle of Minimum Value
Hui Wu, Leshan He, Shifan Wang, Tianhong Wang, Qi Li, Weiming Zhang, Weirong ChenDieses Kapitel befasst sich mit den Strategien des Energiemanagements für Brennstoffzellen-Hybridsysteme in städtischen elektrischen Triebzügen (EMUs), wobei der Schwerpunkt auf der Minimierung des Wasserstoffverbrauchs und der Optimierung der Gesamteffizienz des Systems liegt. Der Text untersucht die Herausforderungen und Grenzen traditioneller Energiemanagementstrategien, einschließlich regelbasierter, optimierungsbasierter und auf künstlicher Intelligenz basierender Ansätze. Es führt eine neuartige Energiemanagementstrategie ein, die auf dem Prinzip des Mindestwertes beruht und darauf abzielt, die Leistung vernünftig zu verteilen und den Wasserstoffverbrauch zu minimieren. Das Kapitel enthält ein detailliertes Modell des Brennstoffzellen-Hybridsystems, einschließlich der Brennstoffzellen- und Lithium-Batterie-Modelle, und skizziert das Design der Energiemanagementstrategie. Auch der Optimierungsprozess und die Verifizierung der Ergebnisse durch vergleichende Analysen mit dem Prinzip der Staatsmaschine werden diskutiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Mindest-Wert-Energiemanagement-Strategie die Wirtschaftlichkeit des Hybridsystems deutlich verbessert, SOC-Schwankungen von Lithium-Batterien unterdrückt und die Effizienz von Brennstoffzellen steigert. Dieses Kapitel bietet wertvolle Einblicke in die Entwicklung und Umsetzung fortschrittlicher Energiemanagementstrategien für Brennstoffzellen-Hybridsysteme in städtischen Elektrofahrzeugen.KI-Generiert
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AbstractWith the continuous acceleration of global urbanization, fossil energy is gradually depleting. Hydrogen energy is characterized by rich sources and low-carbon environmental protection. The use of hydrogen energy and fuel cells in rail transit is also one of the aspects to meet the country to promote green and low-carbon energy transformation. To ultimately enhance the overall economy of the fuel cell hybrid system in urban electric multiple units (EMUs), this paper would put forward an energy management strategy by focusing on the essence of minimum value, the minimum system hydrogen consumption as the objective, and then optimize the overall model of the system under the conditions of the state variable (lithium battery state of charge) and the control variable (the output power of fuel cell). Experimental results indicate that all performance metrics including the total amount of hydrogen consumed by the system, average efficiency of fuel cells have been improved substantially compared with the performance of the energy management strategy which is based on the state machine. -
An Energy-Saving Control Strategy for Subway Trains: Based on Non-dominated Sorting Dynamic Programming Method
Huijuan Zhou, Ruoyu Wang, Yong Qin, Limin JiaDieses Kapitel befasst sich mit der Optimierung energiesparender Strategien für U-Bahn-Züge, wobei der Schwerpunkt auf der Anwendung der nicht dominierten Methode der dynamischen Sortierprogrammierung (NSDP) liegt. Die Studie befasst sich mit der dringenden Notwendigkeit, den Energieverbrauch in städtischen Schienenverkehrssystemen zu senken und gleichzeitig die Pünktlichkeit aufrechtzuerhalten. Zu den Schlüsselthemen zählen die Problembeschreibung der Zustände im Zugbetrieb, das Optimierungsmodell, das Energieverbrauch und Zeitbeschränkungen ausgleicht, und die Lösungsalgorithmen, die nicht-dominierte Sortierung einsetzen, um eine globale Optimierung zu erreichen. Das Kapitel präsentiert auch eine Fallstudie der Pekinger U-Bahn-Linie Yizhuang, die die praktische Umsetzung und die Ergebnisse der NSDP-Methode aufzeigt. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Senkung des Energieverbrauchs um durchschnittlich 9,16% im Vergleich zu herkömmlichen Strategien für den Betrieb mit maximaler Geschwindigkeit. Dieser Ansatz steigert nicht nur die Energieeffizienz, sondern stellt auch die Einhaltung der Pünktlichkeitsanforderungen sicher und stellt eine robuste Lösung für moderne S-Bahn-Transportsysteme dar.KI-Generiert
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AbstractDuring off-peak periods, passengers’ choice of the subway is more based on its accessibility and convenience. If the energy-saving operation mode can be integrated into the train automatic operation system, it is possible to reduce traction energy consumption without affecting the service level. For this purpose, this paper proposes an energy-saving operation strategy based on the traction characteristics of subway trains. By accurately describing the inter-station running time constraints and speed limits, as well as considering the allowable range of operation time fluctuations, a fuzzy dynamic programming model is constructed with the goal of minimizing inter-station energy consumption. The model is solved using the Capacity-constrained Non-dominated Sorting (CNS) algorithm, which further saves program execution time while ensuring solution accuracy. Taking the Beijing Subway Yizhuang Line as an example, numerical simulation results show that the optimized train operation sequence scheme reduces inter-station traction energy consumption compared to the current fastest operation scheme, and the line operation time is also controlled within an acceptable range. The effectiveness and practicality of the algorithm are verified by comparing and analyzing simulation results under different parameter settings. -
Design for Zero-Carbon Energy Supplymentation System
Lei Fan, Gang Zhang, Wei Shen, Qiwei Wang, Yinzhi ZhangDieses Kapitel befasst sich mit der Konzeption und Umsetzung kohlenstofffreier Energieversorgungssysteme, wobei der Schwerpunkt auf Solarstromerzeugung und Brennstoffzellentechnologien liegt. Es untersucht den Einfluss nationaler Strategien auf den Strukturwandel im Energiebereich, innovative technische Lösungen für kohlenstoffarme Energieplanung und das Potenzial kohlenstofffreier Technologien im Transportsektor. Das Kapitel hebt auch die Rolle negativer Emissionstechnologien und Wasserstoffsysteme beim Erreichen von Netto-Null-Kohlenstoffemissionen hervor. Es liefert eine detaillierte Analyse der Zusammensetzung des Systems, einschließlich photovoltaischer Arrays, elektrolytischer Wasserstoffproduktion, Wasserstoffspeicherung und Brennstoffzellenstromerzeugung. Die Prinzipien des Power Rating Matching und die Betriebsarten des Systems werden gründlich untersucht und bieten praktische Einblicke in die Erreichung der CO2-Neutralität. Das Kapitel schließt mit einem umfassenden Überblick über das kohlenstofffreie Energieversorgungssystem und betont sein Potenzial, eine kohlenstoffnahe Umstellung zu erleichtern.KI-Generiert
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AbstractAchieving the “Dual Carbon” targets will require a gradual replacement of traditional fuel vehicles with new energy vehicles in the transportation industry. Nonetheless, the preponderance of electricity employed in the operation of new energy vehicles is derived from thermal power generation, a process that essentially entails the combustion of fossil fuels. This approach has been demonstrated to be ineffective in achieving a significant reduction in carbon emissions. Therefore, the present paper proposes a zero-carbon energy supplymentation system. Firstly, the system composition and the functions of each part are introduced. Secondly, the power rating matching of solar power generation system and fuel cell power generation system is conducted because it is imperative to enabling zero-carbon operation of this system. A thorough examination of the system operational mode is ultimately undertaken. The findings indicate that under specific environmental and external conditions, the system has the capacity to attain zero-carbon operation within a designated power range. -
Environmental Impact Assessment of Asphalt Pavement Construction and Prediction of Electrification Scenario
Xiaochun Qin, Yang Lu, Weizheng Wang, Rongyao Du, Yu CaiDieses Kapitel vertieft sich in die Umweltverträglichkeitsprüfung des Asphaltbelags, wobei der Schwerpunkt auf der globalen Erwärmung, der Versauerung der Erde und der Ozonbildung liegt. Sie hebt die materiellen Produktionsschritte als Hauptverursacher dieser Auswirkungen hervor, wobei Zement und Schotter die Hauptschuldigen sind. Die Studie nutzt Ökobilanzen und das Long-Term Energy Alternative Planning System (LEAP), um diese Auswirkungen zu quantifizieren und das Emissionsreduktionspotenzial von Elektrifizierungsszenarien vorherzusagen. Um die Genauigkeit der Bewertungsergebnisse zu erhöhen, wurde eine Unsicherheitsanalyse eingebaut. Die Forschung kommt zu dem Schluss, dass die Elektrifizierung von Baumaschinen erhebliche ökologische Vorteile bietet und wertvolle Daten für die Auswahl kohlenstoffarmer Materialien und die Optimierung von Bauprozessen liefert.KI-Generiert
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AbstractAsphalt pavement, as an important component of highway construction, its low-carbon transformation is crucial for the construction of green highways. To quantify the environmental impact of asphalt pavement construction and predict the emission reduction potential under the electrification scenario, this study takes the construction of a certain expressway in Guangxi as an example, proposes a comprehensive framework combining life cycle assessment and LEAP, and incorporates the uncertainty of environmental impact assessment results into this framework. The results show that the material production stage is a key influencing stage for global warming, terrestrial acidification and ozone formation. Among them, cement and crushed stone are the main contributing materials, while the environmental impact contribution during the transportation and construction stages is relatively low. The uncertainty results of the three environmental impact indicators are consistent with the certainty results, and the uncertainty level of global warming is the lowest. Under the electrification scenario, the carbon emissions of asphalt pavement construction show a decreasing trend year by year and are significantly lower than those in the benchmark scenario. The electrification transformation of construction machinery, as an emission reduction measure, has significant emission reduction benefits. The research results provide an important scientific basis for promoting the construction of green highways. -
Correction to: Proceedings of the 1st Conference on Transportation and Energy Integration Technologies
Limin Jia, Peng JiaDieses Kapitel behandelt eine kritische Korrektur der Ergebnisse der ersten Konferenz über Transport- und Energieintegrationstechnologien. Der Schwerpunkt liegt auf der korrekten Darstellung des Namens und der institutionellen Zugehörigkeit des Herausgebers des Bandes, die zuvor falsch zugeschrieben wurden. Die Korrektur unterstreicht die Bedeutung präziser akademischer Anerkennung in wissenschaftlichen Arbeiten, insbesondere in interdisziplinären Bereichen wie Verkehr und Energie. Es unterstreicht die Rolle institutioneller Unterstützungen wie des Engineering Research Center of Intelligent Technology and Equipment for Integrated Transportation bei der Validierung von Forschungsbeiträgen. Der Text erinnert auch an die strengen Standards, die im akademischen Publizieren erforderlich sind, um Transparenz und Vertrauen zwischen Forschern und Institutionen aufrechtzuerhalten. Fachleute erhalten Einblicke in die akribischen Prozesse hinter den Tagungsabläufen und die Bedeutung redaktioneller Genauigkeit für die Bewahrung der Integrität des wissenschaftlichen Diskurses.KI-Generiert
Diese Zusammenfassung des Fachinhalts wurde mit Hilfe von KI generiert.
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Backmatter
- Titel
- Proceedings of the 1st Conference on Transportation and Energy Integration Technologies
- Herausgegeben von
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Limin Jia
Peng Jia
- Copyright-Jahr
- 2026
- Verlag
- Springer Nature Singapore
- Electronic ISBN
- 978-981-9567-58-4
- Print ISBN
- 978-981-9567-57-7
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-981-95-6758-4
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