[發(fā)明專利]一種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811518429.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN109615135A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海玉;李世博;孫元廣;李軍;張?zhí)?/a>;吳兆斌;彭磊;謝竹偉;常佳樂;馬永鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州地鐵集團(tuán)有限公司;南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 廣州新諾專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44100
• 代理人: 羅毅萍

1.一種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定欲優(yōu)化的列車線路區(qū)間的基本參數(shù)；所述基本參數(shù)包括列車參數(shù)、線路參數(shù)、運(yùn)營(yíng)參數(shù)；

S2、建立列車定時(shí)節(jié)能優(yōu)化模型；所述列車定時(shí)節(jié)能優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)是列車運(yùn)行的能耗和時(shí)間誤差均達(dá)到最小，約束條件為列車運(yùn)行的限制指標(biāo)和所述基本參數(shù)，解是列車的運(yùn)行策略；所述時(shí)間誤差為列車運(yùn)行的時(shí)間和區(qū)間計(jì)劃運(yùn)行時(shí)間之間的誤差；

S3、建立能耗-時(shí)間成本的遞推關(guān)系模型；使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，結(jié)合所述能耗-時(shí)間成本的遞推關(guān)系模型，對(duì)所述列車定時(shí)節(jié)能優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化，得到列車優(yōu)化運(yùn)行策略。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述列車參數(shù)包括列車的編組方式、載重等級(jí)、牽引特性曲線、制動(dòng)特性曲線、最大限制速度、最大加速度、再生制動(dòng)能力轉(zhuǎn)換效率和戴維斯系數(shù)；所述線路參數(shù)包括線路的限速、長(zhǎng)度、坡度、曲率；運(yùn)營(yíng)參數(shù)為所述區(qū)間計(jì)劃運(yùn)行時(shí)間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述列車定時(shí)節(jié)能優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，u₁為牽引力系數(shù)，F(xiàn)為列車所受牽引力，u₂為制動(dòng)力系數(shù)，B為列車所受制動(dòng)力，E為能耗值，T為時(shí)刻表給定的旅行時(shí)間，T_r為實(shí)際旅行時(shí)間，x0～xf指列車的旅行起點(diǎn)和終點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S2中，所述約束條件為：

其中，M為列車當(dāng)前總質(zhì)量，v為列車行駛速度，f為列車所受摩擦阻力，s為要求停車位置，sp為實(shí)際停車位置，C為列車所受合力，i為線路坡度千分?jǐn)?shù)，c為線路曲率數(shù)據(jù)，V_T為線路臨時(shí)限制速度，L_c為列車型號(hào)等參數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S3中的所述能耗-時(shí)間成本的遞推關(guān)系模型為：

g_k(ΔS_k,u_kf)＝u_kff(v)ΔS_k+λΔt_k

其中：J為能耗和時(shí)間偏移量的最小值，f(v)為速度v時(shí)列車滿級(jí)位單位牽引力，u_kf為列車在第k個(gè)子區(qū)間的長(zhǎng)度，△S_k為運(yùn)行線路中第k個(gè)子區(qū)間的長(zhǎng)度，△t_k為列車在第k個(gè)子區(qū)間的運(yùn)行時(shí)間，λ為能耗與時(shí)間的絕對(duì)值偏移量的關(guān)系系數(shù)；g_k為第k個(gè)決策區(qū)間上的能耗-時(shí)間成本；J_k為從第N個(gè)階段到第k個(gè)階段累計(jì)最小能耗-時(shí)間成本。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S3包括：

S31、將所述列車定時(shí)節(jié)能優(yōu)化模型進(jìn)行離散化處理，分解為多階段的決策問題：將列車的運(yùn)行區(qū)間按照所述線路參數(shù)劃分，保證劃分后的每個(gè)子區(qū)間含有特定的坡度值、曲線半徑和限速值；

S32、將終點(diǎn)區(qū)間視作初始決策階段，該階段的能耗-時(shí)間成本最小，基于所述能耗-時(shí)間成本的遞推關(guān)系模型向前回溯，在每個(gè)決策階段不斷比較該子區(qū)間內(nèi)所有可能的能耗-時(shí)間成本，得到能耗最小值的運(yùn)行策略，帶入下一區(qū)間的決策，直到回溯到初始區(qū)間；

S33、將回溯過程中得到的各子區(qū)間的運(yùn)行策略整合，通過調(diào)整所述能耗與時(shí)間的絕對(duì)值偏移量的關(guān)系系數(shù)，得到列車的停車誤差最小時(shí)的列車優(yōu)化運(yùn)行策略，從而得到所述列車優(yōu)化運(yùn)行策略。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，其特征在于，步驟S33包括：

通過二分法對(duì)所述能耗與時(shí)間的絕對(duì)值偏移量的關(guān)系系數(shù)進(jìn)行取值，直到所述列車優(yōu)化運(yùn)行策略最終的運(yùn)行時(shí)間與給定運(yùn)行時(shí)間的偏差小于預(yù)定閾值。