[發明專利]一種雙層多目標優化鐵路機車操縱序列生成方法

有效

• 申請號: 201410119280.8
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103847749A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 黃晉;趙曦濱;陳昕玥;陳欣潔;杜方宇
• 申請（專利權）人: 北京清軟英泰信息技術有限公司;清華大學
• 主分類號: B61C17/00
• 分類號: B61C17/00
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 王慶海

1.一種雙層多目標優化鐵路機車操縱序列生成方法，其特征在于：

步驟1、準備當前鐵路機車車輛車輛參數、線路數據和司機駕駛操縱歷史數據，并進行數據預處理；

該步驟中，所需鐵路機車車輛參數由當前優化目標機型給定；所需線路數據從線路數據庫中根據具體運行區間提取；所需司機駕駛歷史數據從現有的司機實際駕駛操縱曲線中選取；

步驟2、基于線路數據預處理得到的等效計算坡度，并將全線路定義為不同類型的子段，其中：

定義：長度>=1km并且坡度>=1‰的坡道為上坡段；

定義：長度>=1km并且坡度<=-1‰的坡道為下坡段；

定義：坡度介于1‰和-1‰之間的路段為緩坡段；

定義：多個連續的、長度小于1km的路段為波浪段；

步驟3、基于步驟2分段結果確定操縱方法，并構建包含牽引計算模型的底層多目標計算模型；

步驟4、基于底層多目標計算模型提供的輸出，構建上層多目標計算優化模型；

步驟5、結合上層優化計算模型和底層優化計算模型，定義優化計算迭代終止條件，獲得鐵路機車操縱的檔位序列，進一步計算得到列車運行速度曲線，完成鐵路機車優化操縱方法。

2.根據權利要求1所述的雙層多目標優化鐵路機車操縱序列生成方法，其特征在于：

鐵路機車車輛參數包括：

1）鐵路機車長度、鐵路機車重量、鐵路機車Davis系數；

2）車輛總數、車輛總重量、車輛總長度、車輛Davis系數；

3）鐵路機車牽引特性曲線，即鐵路機車各牽引檔位不同速度時對應的牽引力；

4）鐵路機車制動特性曲線，即鐵路機車各制動檔位不同速度時對應的制動力；

5）鐵路機車能耗曲線，即鐵路機車牽引、惰行、制動各檔位單位時間的能耗；

司機駕駛歷史數據包括：

1）列車長度、載重參數；

2）給定線路上的臨時限速信息；

3）司機實際操縱過程中的檔位、運行速度信息。

3.根據權利要求1所述的雙層多目標優化鐵路機車操縱序列生成方法，其特征在于：步驟3中，對于給定路段j，j=1，2，...，p，j為分段標識，p為總段數，則底層多目標計算模型表達式如下：

minEj=Σi=1hjΔEiΔTi,ΔHj=abs(Tj-Σi=1hjΔTi),Δvendj=v(hj)-vs(hj)]]>

v_start(j)=v_s(j-1)

vend(j)=v_s(j)

v(i)≤v_lim(i)

其中，i=1，2，...，h_j為第j分段內的步長標識，h_j為第j分段內的總步長數，E_j為該段總能耗，ΔE_i為i步長時單位能耗，ΔT_i為i步長時的時間長，ΔH_j為機車到達終點時的時間誤差，T_j為該段計劃運行時間，△v_endj為到達該段終點時的速度誤差，v(h)為該段終點時的速度，v_s(h)的終點時計劃速度，abs()表示求絕對值；v_start(j)為第j段時的起始速度，當j=1時v_start(j)取機車初始起始速度，v_end(j)為第j段時的終止速度，v_s(j)為第j段的計劃終止速度；v(i)為步長i時的機車速度，v_lim(i)為步長i時的限速。

4.根據權利要求1所述的雙層多目標優化鐵路機車操縱序列生成方法，其特征在于：步驟4中：

上層多目標計算模型在給定線路和其對應的分段方式的基礎上，表達式如下：

minEtotal=Σj=1pΔEdjΔTdj,ΔTtotal=abs(Ttotal-Σj=1pΔTdj)]]>

v_start(j)=v_s(j-1)

v_end(j)=v_s(j)

其中，j=1，2，...，p，j為分段標識，p為總段數，E_total為總能耗，ΔE_dj為第j段時能耗，ΔT_dj為第j段時的時間長，ΔT_total為機車到達終點時的時間誤差，T_total為計劃總運行時間；v_start(j)為第j段時的起始速度，當j=1時v_start(j)取機車初始起始速度，v_end(j)為第j段時的終止速度，v_s(j)為第j段的計劃終止速度。