[發明專利]一種非高峰時段多列車運行節能優化方法

有效

• 申請號: 201710528491.0
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107368920B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 胡雪冰;陳壯;陳葉健;吳波;裴衛衛;張永;邢宗義
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/30;G06N3/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種非高峰時段多列車運行節能優化方法。方法為：首先設置非高峰時段多列車運行的線路數據、列車數據、運營數據以及遺傳算法的基本參數；其次構建非高峰時段多列車的運行能耗計算模型；然后以停站時間的壓縮值為優化變量，以節能指標和準時指標為優化目標，以單向總運行時間和停站時間變化范圍為約束條件，建立非高峰時段多列車優化模型；接著利用Pareto多目標遺傳算法求解優化模型，得到一組Pareto非支配解集；最后通過提取全局最優解，求出優化后區間運行時間和各站停站時間，從而得出優化后的時刻表，完成非高峰時段多列車節能優化模型求解。本發明降低了非高峰時段多列車運行的能耗，提高了列車運行時間的準確性。

技術領域

本發明屬于列車運行控制技術領域，特別是一種非高峰時段多列車運行節能優化方法。

背景技術

近年來，隨著我國社會經濟的快速發展和城市化進度的不斷推進，城市地鐵發展也相當迅速，由此帶來的城市軌道交通能耗也越來越大。如何在滿足列車準點運行的基礎上，更加有效地提高能源利用率，降低運營成本，對我國的鐵路事業發展有重大意義。

列車節能運行控制是一個典型的多目標多約束的優化控制問題，很難確立精確的數學模型來描述列車運行過程。傳統的數學方法，如數值解析法、最優控制理論等，難以獲取到模型的精確解，即使采用迭代方法也只能求得模型的近似解，且容易陷入局部最優。目前處理列車節能多目標多約束優化問題的方法，主要是通過多個優化目標加權，將多目標轉化為單目標進行優化，然而這類方法在加權系數上需要依靠大量的經驗積累，且容易造成局部優化，只能得到一組解，且優化速度慢。

發明內容

本發明的目的在于提出一種收斂速度快、準確性高的非高峰時段多列車運行節能優化方法。

實現該發明目的的技術解決方案為：一種非高峰時段多列車運行節能優化方法，包括以下步驟：

步驟1，設置列車運行基本數據及Pareto算法參數，包括非高峰多列車運行的線路數據、列車數據、運營數據和Pareto多目標遺傳算法的基本參數；

步驟2，構建非高峰時段多列車能耗計算模型；

步驟3，以停站時間的壓縮值為優化變量，以節能指標和準時指標為優化目標，以單向總運行時間和停站時間變化范圍為約束條件，建立非高峰時段多列車優化模型；

步驟4，基于Pareto多目標遺傳算法來求解非高峰時段多列車節能優化模型，得到一組非支配解集；

步驟5，提取最優解，從而得出優化后的時刻表，完成非高峰時段多列車節能優化模型的求解。

進一步地，步驟1中所述的線路數據，包括坡道起止公里標及對應坡度i、曲線段起止公里標及對應曲率C，限速段起止公里標及對應限速V_T；所述的列車數據，包括列車的編組方式、長度L、載荷等級AW、戴維斯方程系數(a,b,c)、最大加速度a_max、最大速度v_max、牽引特性曲線F(v)和制動特性曲線B(v)；所述的Pareto多目標遺傳算法的基本參數，包括選擇算子、交叉算子、變異算子、最大進化代數、種群大小和適應度函數。

進一步地，步驟2中所述的構建非高峰時段多列車能耗計算模型，具體如下：

步驟2.1、根據列車運行區段工況轉折點，分區間進行列車的牽引能耗計算，根據列車前一個仿真步長運行至當前仿真步長的公里標S(t)，得到當前仿真步長內列車的坡度i、曲率C；

步驟2.2、根據前一個仿真步長列車的速度v(t)、能耗E(t)，計算出當前仿真步長內列車的牽引力F(v)、制動力B(v)和阻力參數f；