[發明專利]基于兩階段正交配置的貨運電力機車趕點參考速度自動發生裝置及方法

有效

• 申請號: 201911184111.1
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110877617B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉平;胡清泉;劉航;周磊;樊力;伍習波;劉興高
• 申請（專利權）人: 浙江大學;重慶郵電大學
• 主分類號: B61C17/00
• 分類號: B61C17/00
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

本發明公開了基于兩階段正交配置的貨運電力機車趕點參考速度自動發生裝置及方法，由電力機車車速傳感器、電力機車坡道傳感器、電力機車參數及趕點區間輸入單元、電力機車中控CCU(Central control unit，簡稱CCU)、參考速度曲線輸出單元構成。在電力機車中控CCU中輸入電力機車參數，電力機車進入趕點區間，電力機車車速傳感器、坡道傳感器和中控CCU開啟，實時測量當前電力機車車速、坡道坡度，電力機車中控CCU根據鐵路調度部門發送的趕點區間指令自動執行內部的兩階段自適應Gauss配點重構偽譜法，得到使貨運電力機車在最短時間內行駛完趕點區間的最優速度參考值，并將得到的參考速度曲線輸出至速度可控制機構，本發明可以提高貨運電力機車運行效率，保障鐵路運行安全。

技術領域

本發明涉及貨運電力機車調度控制技術領域，特別是一種基于兩階段正交配置的貨運電力機車趕點參考速度自動發生裝置及方法。

背景技術

貨運電力機車對于我國鐵路運輸至關重要，而電力機車的運行參考速度自動生成也一直是鐵路運營部門和國內外企業學者長期關注的熱點問題。

因此，開展貨運電力機車的參考運行速度自動發生裝置研究，對于我國貨運電力機車的技術提升以及自動駕駛技術都將提供重要的支撐作用，具有重要的現實應用價值。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于兩階段正交配置的貨運電力機車趕點參考速度自動發生裝置。在電力機車區間趕點需求下，電力機車能夠根據鐵路調度部門發送的趕點區間指令得到使貨運電力機車在最短時間內行駛完趕點區間路程的最優速度參考值，提高貨運電力機車運行效率，保障鐵路運行的安全。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供的基于兩階段正交配置的貨運電力機車趕點參考速度自動發生裝置，包括電力機車車速傳感器、電力機車坡道傳感器、電力機車參數及趕點區間輸入單元、電力機車中控CCU和參考速度曲線輸出單元；

所述電力機車車速傳感器用于測量電力機車當前行駛速度，并通過數據總線傳輸至電力機車中控CCU；

所述電力機車坡道傳感器用于測量鐵路軌道當前的坡道角度，并通過數據總線傳輸至電力機車中控CCU；

所述電力機車參數及趕點區間輸入單元用于設定電力機車的動力學模型參數以及相應的性能參數同時接收鐵路調度部門發送的趕點區間指令，并通過數據總線傳輸至電力機車中控CCU；

所述電力機車中控CCU用于根據鐵路調度部門發送的趕點區間以及當前的電力機車速度、鐵路軌道坡道，自動執行兩階段自適應Gauss配點重構偽譜法，得到使貨運電力機車在最短時間內行駛完趕點區間的最優速度參考值；

所述參考速度曲線輸出單元用于將電力機車中控CCU得到的趕點參考速度曲線輸出至速度控制機構。

進一步，所述電力機車中控CCU包括

信息采集模塊，用于采集電力機車速度參數、鐵路軌道坡度參數、趕點區間距離參數、電力機車動力學模型參數以及性能約束參數，并將采集的信息輸入到初始化模塊中；

初始化模塊，用于設置控制變量正交配置配點初始點個數N和狀態變量正交配置配點初始點個數H以及牽引力控制量初始猜測值u⁽⁰⁾，并設定優化計算精度tol，將迭代次數k置零；

第一階段常微分方程組正交配置模塊，用于對電力機車動力學模型進行正交配點離散化；

非線性規劃問題求解模塊，用于通過計算得到滿足收斂性要求的牽引力控制量u^(k)(t)；

第二階段配點判斷模塊，用于判斷非線性規劃問題求解模塊得到的牽引力控制變量是否進行第二階段正交配點處理；