[發明專利]一種混合動力列車運行仿真計算方法

有效

• 申請號: 201910247084.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109829259B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 郭力;何國福;李廉楓;鄧伯勇
• 申請（專利權）人: 中車資陽機車有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B61C17/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑;管高峰

本發明公開了一種混合動力列車運行仿真計算方法，首先將全線分為等長的小段距離，對每一小段線路建立數學模型，將線路數據、列車數據和牽引控制策略作為輸入條件，并分別進行牽引運行計算，輸出過程邊界結果作為下一小段的輸入邊界條件，從而計算出全線每一小段線路的機車運用狀態，最后對計算結果進行數據分析和圖表輸出。本發明針對混合動力干線牽引，在設計前期進行多種方案的仿真分析，可以對比分析不同的動力配置和運用方法，確定合適的控制策略和動力匹配方案，還可以評估燃油節省率和經濟效益,為混合動力車型的開發和使用提供支持。在試運行前期進行仿真分析，可以評估混合動力車組牽引通過能力，確定合適的牽引策略。

技術領域

本發明涉及軌道交通領域，尤其涉及一種混合動力列車運行仿真計算方法。

背景技術

目前國內外僅有基于時間步長的內燃或電力列車運行仿真計算方法，能夠輸出時間，速度，功率等基本運行結果，但沒有針對混合動力機車和動車組的基于距離步長的運行仿真計算方法，無法輸出動力電池的使用狀態。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種混合動力列車運行仿真計算方法，首先將全線分為等長的小段距離，對每一小段線路建立數學模型，將線路數據、列車數據和牽引控制策略作為輸入條件，并分別進行牽引運行計算，輸出過程邊界結果作為下一小段的輸入邊界條件，從而計算出全線每一小段線路的機車運用狀態，最后對計算結果進行數據分析和圖表輸出。

其中，所述數學模型包括如下步驟：

S1.動力源判定：利用每一小段的邊界條件，判斷可用動力源，其中動力源包括動力電池和/或柴油機；

S2.牽引工況判定：利用輸入條件與每一小段的邊界條件，判定列車在該小段所采取的牽引工況，其中牽引工況包括滿功率提速、調速、進站制動和滑行；

S3.牽引合力計算：根據動力源狀態和列車牽引能力計算該小段所能發揮的牽引力或者制動力，再根據當前的牽引工況計算實際發揮的牽引力或制動力，得到牽引力或制動力之后，最后結合線路信息求得該小段的多質點模型運行阻力，最終得到列車合力；

S4.邊界結果計算：在計算出該小段的列車合力之后，進一步求得該小段的末端速度、通過時間、柴油機功率與做功以及動力電池功率與做功，以作為該小段的邊界結果和下一小段的邊界條件。

進一步的，所述步驟S1中：

S11.當動力電池電量低于設定的電池切斷SOC值時，切斷動力電池，機車采用純柴油機牽引；

S12.當動力電池電量高于設定的電池恢復牽引SOC值時，重新投用動力電池；

S13.當動力電池電量低于設定的柴油機優先SOC值時，優先采用柴油機牽引；

S14.當動力電池電量高于設定的電池優先SOC值時，優先采用動力電池牽引。

進一步的，所述步驟S2中：

S21.當前速度低于限速時，采用滿功率提速工況，逐步提升手柄至最大手把位；

S22.當前方有限速條件或者站點時，通過判定前方的限速要求和常用制動減速度，解算提前制動距離，及時采用調速和進站制動工況；

S23.當前速度達到限速時，列車在設定的速度范圍內采用滑行工況；判定前方坡度大小和當前速度大小，采用降手把位或零手把位的牽引方法。

作為優選實施方式，所述列車數據包括列車基本信息、機車基本信息和其他信息，所述列車基本信息包括列車重量、列車長度、列車供電功率、阻力公式和機車數量，所述機車基本信息包括柴油機功率、電池容量、電池功率、最大牽引力、輔助功率、各傳動環節效率、電阻制動功率和電池發熱功率，所述其他基本信息包括燃油密度、電池比熱容和電池單體質量。