[發(fā)明專利]一種能量受限且時(shí)間自由的列車運(yùn)行優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110582464.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113135208B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫鵬飛;付程成;王青元;馮曉云;朱雨桐;劉偉志
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: B61L27/00
• 分類號: B61L27/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種能量受限且時(shí)間自由的列車運(yùn)行優(yōu)化方法，包括以下步驟：S1：采集列車的基本數(shù)據(jù)、列車的狀態(tài)信息、線路的基本數(shù)據(jù)、輔助系統(tǒng)能耗的基本數(shù)據(jù)和車載儲能系統(tǒng)狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)；S2：獲取最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度曲線；S3：判斷最低累計(jì)能耗是否小于列車電池剩余電量，若是則進(jìn)入步驟S4，否則進(jìn)入步驟S5；S4：將最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度曲線作為最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度優(yōu)化曲線；S5：利用恒速惰行策略獲取最遠(yuǎn)運(yùn)行距離的列車運(yùn)行速度優(yōu)化曲線。本發(fā)明適用于一類具有車載儲能供電能力的列車，在接觸網(wǎng)失電自我救援場景下，優(yōu)化列車運(yùn)行速度曲線，降低累計(jì)運(yùn)行能耗，擴(kuò)大有限儲能電量下的列車走行距離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能量受限的列車運(yùn)行優(yōu)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能量受限且時(shí)間自由的列車運(yùn)行優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

我國軌道交通迅猛發(fā)展，列車運(yùn)營數(shù)量龐大，所需的電力設(shè)備多，由于我國幅員遼闊，線路條件復(fù)雜，東西部天氣變化大，因此惡劣天氣、高壓電纜脫落、接觸網(wǎng)故障和供電系統(tǒng)故障等多種原因都會造成供電電網(wǎng)停電，列車動力丟失，則此時(shí)列車只能依靠車載儲能設(shè)備進(jìn)行供電。因?yàn)榱熊嚳臻g有限以及為減少非必要的能耗，車載儲能裝置的重量和大小不能過大，由于目前電池技術(shù)的限制，因此車載儲能裝置的容量是受限的，在車載儲能裝置供電下并且沒有對時(shí)間的約束情況下如何將列車安全高效地運(yùn)行到停車點(diǎn)對于鐵路系統(tǒng)安全運(yùn)營具有重要意義。故本發(fā)明提出一種能量受限時(shí)間自由的列車運(yùn)行優(yōu)化方法。

在只有列車電池供電的情況下，列車后續(xù)運(yùn)行過程中的能耗由列車牽引能耗和列車輔助系統(tǒng)能耗組成，列車輔助系統(tǒng)能耗主要用于列車空調(diào)、制氧、照明等，其中列車所需要的輔助能耗占總能耗較大比例。列車運(yùn)行速度越低則牽引能耗越少，但是列車運(yùn)行時(shí)間將變長，列車的輔助系統(tǒng)能耗在功率一定的情況下與運(yùn)行時(shí)間成正比，因此將列車牽引能耗和輔助能耗和作為目標(biāo)函數(shù)，對列車后續(xù)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，以盡量減少運(yùn)行過程的能耗，達(dá)到對列車運(yùn)行優(yōu)化節(jié)能的目的；若列車的電池剩余電量不能夠到達(dá)停車目標(biāo)點(diǎn)，則采用新的策略進(jìn)行優(yōu)化，使得列車由最大的運(yùn)行距離。

目前大多數(shù)列車運(yùn)行優(yōu)化方案時(shí)不考慮能量受限和時(shí)間自由的情況，在現(xiàn)有的優(yōu)化方案中鮮有針對能量受限的列車運(yùn)行過程，同時(shí)沒有對于時(shí)間不限的列車運(yùn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決列車運(yùn)行優(yōu)化的問題，提出了一種能量受限且時(shí)間自由的列車運(yùn)行優(yōu)化方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種能量受限且時(shí)間自由的列車運(yùn)行優(yōu)化方法包括以下步驟：

S1：采集列車的基本數(shù)據(jù)、列車的狀態(tài)信息、線路的基本數(shù)據(jù)、輔助系統(tǒng)能耗的基本數(shù)據(jù)和車載儲能系統(tǒng)狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)；

S2：基于列車的基本數(shù)據(jù)、列車的狀態(tài)信息、線路的基本數(shù)據(jù)和輔助系統(tǒng)能耗的基本數(shù)據(jù)，將列車行駛的前方車站或救援站作為停車目標(biāo)站，利用惰性節(jié)能策略獲取最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度曲線；

S3：根據(jù)最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度曲線，判斷最低累計(jì)能耗是否小于列車電池剩余電量，若是則進(jìn)入步驟S4，否則進(jìn)入步驟S5；

S4：將最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度曲線作為最低累計(jì)能耗的列車運(yùn)行速度優(yōu)化曲線，完成列車優(yōu)化運(yùn)行；

S5：將列車電池剩余電量作為約束條件，利用恒速惰行策略獲取最遠(yuǎn)運(yùn)行距離的列車運(yùn)行速度優(yōu)化曲線，完成列車優(yōu)化運(yùn)行。

進(jìn)一步地，步驟S1中，列車的基本數(shù)據(jù)包括車重和牽引制動特性；

列車的狀態(tài)信息包括列車運(yùn)行速度和列車所處位置；

線路的基本數(shù)據(jù)包括車站公里標(biāo)、限速、坡度和曲線；

輔助系統(tǒng)能耗的基本數(shù)據(jù)包括輔助系統(tǒng)功率；

車載儲能系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)包括車載儲能系統(tǒng)容量、列車電池剩余電量和放電特性。

進(jìn)一步地，步驟S2包括以下子步驟：