[發明專利]基于仿真的列車能耗-時間Pareto曲線生成方法

在審

• 申請號: 202110125711.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN113158325A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 賈利民;張惠茹;王莉;秦勇;王銘銘;徐杰;郭建媛;程曉卿
• 申請（專利權）人: 北京交通大學;株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B61L27/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種基于仿真的列車能耗-時間Pareto曲線生成方法，其特征在于，包括：

基于現有時刻表計算線路的平均速度，確定需簡化計算區段的范圍，對所述需簡化計算區段的范圍內滿足化簡條件的坡段的坡度進行合并，將曲線轉化為等效坡度，得到線路加算坡度，基于加算坡度和線路限速重新劃分所述需簡化計算區段的范圍內的計算區段；

根據相鄰計算區段目標速度的大小關系給出操縱策略，分析列車運行過程中的受力、速度、距離、時間和能耗之間的數量關系，采用100-10-1m的變步長實現仿真過程；

結合DE算法和新的擁擠距離算子，以計算區段的目標速度為自變量得到改進的INSGA-II算法，隨機生成每個計算區段的目標速度的初始解，以該目標速度為所述改進的INSGA-II算法中染色體上基因，以能耗-時間為優化目標，利用所述改進的INSGA-II算法通過變步長仿真計算出列車在線路上的能耗-時間Pareto曲線。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于現有時刻表計算線路的平均速度，確定需簡化計算區段的范圍，包括：

基于現有的時刻表計算線路平均速度，即：

其中，是列車在線路的平均運行速度，L是線路全長，T是現有時刻表中列車的運行時長；

確定需簡化計算區段的范圍，即：

其中，K是需簡化計算區段集合，v(s_p)是列車在位置s_p時的速度，計算區段根據線路條件劃分，同一個計算區段內坡度、限速等線路條件相同，從線路起點采用最大加速度加速策略，當速度則s_p所在計算區段p開始需要簡化；從線路終點反向采用最大減速度制動策略，當速度則s_q所在計算區段q以后無需簡化。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的對所述需簡化計算區段的范圍內滿足化簡條件的坡段的坡度進行合并，將曲線轉化為等效坡度，得到線路加算坡度，包括：

對所述需簡化計算區段的范圍內滿足化簡條件的坡段的坡度進行合并，將曲線轉化為等效坡度，并計算線路加算坡度，即：

i_h＝(H₂-H₁)/l_h·1000＝(H₂-H₁)/∑l_i·1000

i_r＝B·∑α/l_h

i_all＝i_h+i_r

其中，i_h是合并后的坡度，i_r是曲線的等效坡度，i_all是化簡坡段的加算坡度，H₁和H₂分別是化簡坡段始、終點的標高，l_h是化簡坡段的長度，l_i是待化簡坡段i的長度，α是曲線中心角，A,B是經驗常數，當且僅當l_i≤A/|i_h-i|，i是線路坡度，滿足化簡條件時合并線路坡度。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于加算坡度和線路限速重新劃分所述需簡化計算區段的范圍內的計算區段，包括：

從計算區段p開始，把i_all相同且限速值相同的線路劃分為一個計算區段，i_all值或者限速值發生改變，則進入下一個計算區段，以此類推，直到計算區段q停止。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據相鄰計算區段目標速度的大小關系給出操縱策略，包括：

(1)如果計算區段k的目標速度小于等于計算區段k+1的目標速度即且與制動曲線無交點，則列車從計算區段k起點以最大加速度加速，達到則保持該速度進入計算區段k+1；

(2)如果且與制動曲線無交點，則列車從計算區段k終點反向惰行搜索，直到與正向曲線相交；

(3)如果與制動曲線相交，則根據制動曲線操縱。