随着新能源技术的不断发展和混合动力技术的逐步成熟,将车载储能技术应用于轨道交通领域已成为必然趋势。柴电混合动力机车相较于传统内燃机车更加绿色环保,能够达到节油减排降噪的目的。合理的混合动力系统容量配置是提升混合动力机车运营经济性的前提,而能够反应机车日常运行特性的典型行驶工况则是优化容量配置的依据。基于上述背景,本文对轨道交通车辆典型行驶工况和基于典型行驶工况的混合动力系统优化配置方案展开了研究。首先,以柴电混合动力机车为研究对象,分析了系统的拓扑结构和各工况下机车的功率流动特性。根据能量宏观表示法的思想,依次对柴电混合动力机车的各个子系统进行正向通路的建模,并使用反转控制得到整车系统的控制模型,制定能量管理控制策略,得到整车的能量宏观表示法模型。其次,对轨道交通车辆的实际运行数据进行采集。借鉴汽车领域中构建典型行驶工况的方法,将得到的数据进行短行程片段的划分;选定能够代表车辆运行特性的特征参数,对短行程片段的特征参数矩阵进行主成分分析,实现特征参数矩阵的去相关性和简化降维;运用聚类分析将采集到的原始样本分类。然后,对聚类后得到的每种类型样本数据进行分析;采用两种方法进行轨道交通车辆典型行驶工况的构建;从特征参数与运行能耗两个方面与原始的实际运行数据对比,验证了构建工况的准确性和可信性。最后,提出柴电混合动力机车混合动力系统的优化配置方法。以包含柴油机购置成本、电池购置成本、燃油费用在内的机车全寿命周期总成本为目标函数;考虑储能系统充放电倍率、SOC和柴油机组转速、转矩以及车厢对动力系统的体积、重量等限制作为边界条件;分别以典型工况需求功率和牵引计算需求功率为基础,采用粒子群算法进行寻优得到两种配置方案。对不同配置方案进行了经济性对比分析,验证了典型行驶工况在优化配置研究中的必要性和优越性。