[發明專利]一種列車節能控制方法

在審

• 申請號: 202210166277.6
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114379617A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 熊啟鵬;曾小清
• 申請（專利權）人: 蘇州知時節交通科技有限公司;同濟大學
• 主分類號: B61L27/20
• 分類號: B61L27/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種列車節能控制方法，包括：步驟S1，搭建列車駕駛輔助系統控制端，建立單車定時運行節能模型，包括公式（1）、（2）和（3）；步驟S2，采用基于巡航速度的遺傳算法模型的求解方法，對列車定時運行節能模型算法進行計算解析，實現最優速度曲線的求解；步驟S3，通過信息交互方式生成駕駛輔助信息，對駕駛員進行行車指導，當列車實際行駛軌跡與最優速度曲線產生偏差時，系統可生成相應的提示信息。本發明創新建立基于巡航速度的遺傳算法模型的求解方法，對列車定時運行節能模型算法進行計算解析，通過對運行能耗和巡航速度的編碼來實現最優速度曲線的求解，使得列車整體的速度曲線顯得更加平穩。

技術領域

本發明涉及列車輔助駕駛技術領域，尤其是一種列車節能控制方法。

背景技術

地鐵、火車、高鐵等鐵路運輸線路已成為現代化城市的主流高速交通方式。對于己建成的鐵路運輸線路，在列車運行圖規定的站間運行時分條件下，列車在站間存在多種可行的速度曲線。由于不同速度曲線帶來的列車牽引位置和距離不同，導致列車在站間運行的能耗不同。單車節能速度曲線的問題旨在定時約束的條件下求解列車在站間運行的最優的節能運行策略與速度曲線，使得列車運行在滿足運行時分條件下，最小化列車在站間的牽引能耗。通常在兩站間，列車有多種速度曲線可進行選擇，而目前的駕駛速度曲線選擇具有隨機性、隨意性及不科學性等缺點，難以實現有效的列車節能控制。

發明內容

本申請人針對現有技術存在的缺點，提供了一種合理有效的列車節能控制方法。

本發明所采用的技術方案如下：

一種列車節能控制方法，包括以下步驟：

步驟S1：搭建列車駕駛輔助系統控制端，建立單車定時運行節能模型，包括以下公式（1）、（2）和（3）；

列車在運行過程中的節能運行控制目標函數為：

(1)；

其中，E表示列車運行的牽引能耗，表示牽引力使用系數，s表示列車的運行距離，x為列車位置，F表示列車的最大牽引力，表示列車速度；

根據列車運行的動力學特征分析，列車運行的經典動力學方程為：

(2)；

其中，F表示列車的最大牽引力，B表示列車的最大制動力，W表示列車運行的總阻力，M為列車質量，表示某個時刻，x為列車位置，表示列車的最大制動力使用系數；

列車在站間運行滿足約束條件：

(3)；

其中，為x位置的線路限速，為列車運行允許的最大加速度， 為列車站間運行時間；

步驟S2：采用基于巡航速度的遺傳算法模型的求解方法，對列車定時運行節能模型算法進行計算解析，實現最優速度曲線的求解，具體包括以下步驟：

（1）基本數據輸入，包括線路數據、列車特征數據、時刻表數據及遺傳算法參數；

（2）線路區間劃分，根據基礎線路數據將線路劃分為n個區間，保證每個區間內線路坡度和限速是不變的；

（3）種群初始化，初始化種群P，種群大小為N；初始種群中每個個體對按區間運行能耗和區間最優巡航速度進行離散，得到對應的列車運行狀態矩陣，其中種群中每個個體對應一個列車在各區間運行的能耗和巡航速度，即；其中，表示能耗，表示巡航速度；

（4）對于給定的 ，利用,反推區間i的最優速度曲線，其方法如下：

Step1: 設列車在區間運行的初速度為，區間出口限速為，區間長度為s，將區間分成N等分，這樣在劃分后的每個內加速度可以認為保持不變，計算列車在加速階段的速度序列：