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原文传递面向再生制动能量利用的列车运行控制方法及系统

专利名称：	面向再生制动能量利用的列车运行控制方法及系统
摘要：	本发明提供了一种面向再生制动能量利用的列车运行控制方法及系统，包括：获取当前供电区间所有运行列车的运行信息，搜索离开车站前往下一车站的发车列车；计算发车列车的再生制动功率函数及其停车制动起止时间，选择发车列车对应供电区间和停车制动起止时间内的可调整列车；根据可调整列车的运行信息计算所有可调整列车的可利用再生制动功率函数，与设定的常值阈值函数进行比较，选取待调整列车；根据待调整列车的列车运行信息和速度曲线优化模型对待调整列车原有的速度曲线进行优化，得到优化速度曲线；根据优化速度曲线对待调整列车进行运行控制。本方法可将可利用的列车再生制动能量被邻次列车全部或部分吸收，提高再生制动能量的利用率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京交通大学
发明人：	孙绪彬;杨舜尧
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910481208.2
公开号：	CN110239600A
代理机构：	北京市商泰律师事务所
代理人：	孙洪波
分类号：	B61L27/04(2006.01);B;B61;B61L;B61L27
申请人地址：	100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
主权项：	1.一种面向再生制动能量利用的列车运行控制方法，其特征在于，包括：获取当前供电区间所有运行列车的运行信息，搜索离开车站前往下一车站的发车列车；根据所述发车列车的运行信息计算发车列车的再生制动功率函数及其停车制动起止时间，在所述停车制动起止时间内，选择所述发车列车对应地铁线路的处于牵引、巡航和惰行的列车作为可调整列车；根据所述可调整列车的运行信息计算所有可调整列车的可利用再生制动功率函数，将所述的所有可调整列车的可利用再生制动功率函数值与设定的常值阈值函数值进行比较，选取待调整列车；建立速度曲线优化模型，根据所述待调整列车的列车运行信息和所述速度曲线优化模型对所述待调整列车原有的速度曲线进行优化，得到优化速度曲线；根据所述优化速度曲线，对所述待调整列车进行运行控制。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的运行信息包括：列车的计划时刻表、实时运行信息、列车在各个区间的速度-距离曲线和列车运行区间的线路坡度和限速信息。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据所述可调整列车的运行信息计算所有可调整列车的可利用再生制动功率函数，包括：所述的可利用再生制动功率函数根据下式(1)计算：其中，Pr(t)为发车列车的再生制动功率函数，为N辆可调整列车和发车列车的辅助系统功率和，为N辆可调整列车的牵引功率和，t为停车制动起止时间内的时间变量。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将所述的所有可调整列车的可利用再生制动功率函数与设定的常值阈值函数进行比较，选取待调整列车，包括：当所述的所有可调整列车的可利用再生制动功率函数值均小于所述设定的常数阈值函数时，则重新返回至初始步骤重新搜索发车列车；当仅有一个可调整列车的可利用再生制动功率函数值部分或全部大于所述设定的常值阈值函数值时，将所述的一个可调整列车作为待调整列车；当有多个可调整列车的可利用再生制动功率函数值部分或全部大于所述设定的常值阈值函数值时，选取吸收再生制动功率后的节能量最大的可调整列车作为待调整列车。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立速度曲线优化模型，根据所述待调整列车的列车运行信息和所述速度曲线优化模型对所述待调整列车原有的速度曲线进行优化，包括：当待调整列车晚点运行且晚点时间大于或等于一定阈值时，所述的速度曲线优化模型包含列车准点及节能两个优化指标，如下式(2)所示：当待调整列车晚点时间小于一定阈值或只考虑节能优化指标时，所述的速度曲线优化模型如下式(3)所示：其中，Tid是第i辆列车从当前站发车时的晚点时间值，Tia是第i辆列车速度曲线调整之后的运行时间，Ti是第i辆列车原始的区间运行时间，是速度曲线调整过程的结束时间，tf是原始速度曲线所对应的调整过程的结束时间，te为列车优化调整曲线中的惰行起始时间，tc是待调整列车进入牵引模式的时刻，Pia(t)第i辆列车按调整后速度曲线运行时牵引功率函数，Pir(t)是第i辆列车吸收的再生制动功率函数，vi(x)为第i辆列车原始速度曲线，为第i辆列车调整之后的速度曲线，vmax(x)为对应运行区间的限速函数，是列车最大运行时间调整量，Ji(te)是第i辆列车按调整后的速度曲线运行时从供电站吸收的能量；采用迭代字典序算法和二分查找法相结合的方法对所述模型(2)中待调整列车原有的速度曲线进行优化调整；采用二分法对优化所述模型(3)中待调整列车原有的速度曲线进行优化调整。 6.一种面向再生制动能量利用的列车运行控制系统，包括：控制中心子系统和多个车载子系统，所述的控制中心子系统安装于列车控制中心，所述的多个车载子系统分别安装于不同的列车上，所述的控制中心子系统与所述的多个车载子系统通过车地通信网络进行通信；所述的控制中心子系统，包括信息获取模块、可调整列车选择模块、待调整列车选取模块和优化速度曲线模块；所述的信息获取模块，用于获取供电区间所有当前运行列车的运行信息，搜索离开车站前往下一车站的发车列车；所述的可调整列车选择模块，用于根据所述信息获取模块获取的发车列车的运行信息计算发车列车的再生制动功率函数及其停车制动起止时间，选择所述发车列车对应的供电区间和所述停车制动起止时间内的处于牵引、巡航和惰行的列车作为可调整列车；所述的待调整列车选取模块，用于根据所述信息获取模块获取的所述可调整列车的运行信息计算所有可调整列车的可利用再生制动功率函数，将所述的所有可调整列车的可利用再生制动功率函数与设定的常值阈值函数进行比较，选取待调整列车；所述的优化速度曲线模块，用于建立速度曲线优化模型，根据信息获取模块获取的所述待调整列车的列车运行信息和所述速度曲线优化模型对所述待调整列车原有的速度曲线进行优化，得到优化速度曲线；所述的车载子系统，用于接收所述控制中心子系统传输的对应所述车载子系统的优化速度曲线，通过所述优化曲线对列车进行运行控制。 7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的信息获取模块获取的运行信息包括：列车的计划时刻表、实时运行信息、列车在各个区间的速度-距离曲线和、列车运行区间的线路坡度和限速信息。 8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的待调整列车选取模块，具体用于所述信息获取模块获取的所述可调整列车的运行信息计算所有可调整列车的可利用再生制动功率函数如下式(4)计算：其中，Pr(t)为发车列车的再生制动功率函数，为N辆可调整列车和发车列车的辅助系统功率和，为N辆可调整列车的牵引功率和，t为区间内的时间变量。 9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的待调整列车选取模块用于将所述的所有可调整列车的可利用再生制动功率函数值与设定的常值阈值函数进行比较，选取待调整列车，具体包括：当所述的所有可调整列车的可利用再生制动功率函数值均小于所述设定的常数阈值函数时，则重新返回至初始步骤重新搜索发车列车；当仅有一个可调整列车的可利用再生制动功率函数值部分或全部大于所述设定的常值阈值函数时，将所述的一个可调整列车作为待调整列车；当有多个可调整列车的可利用再生制动功率函数值部分或全部大于所述设定的常值阈值函数时，选取吸收再生制动功率后的节能量最大的可调整列车作为待调整列车。 10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述的建立速度曲线优化模型，根据所述待调整列车的列车运行信息和所述速度曲线优化模型对所述待调整列车原有的速度曲线进行优化，包括：当待调整列车晚点运行且晚点时间大于或等于一定阈值时，所述的速度曲线优化模型包含列车准点及节能两个优化指标，如下式(5)所示：当待调整列车晚点时间小于一定阈值或只考虑节能优化指标时，所述的速度曲线优化模型如下式(6)所示：其中，Tid是第i辆列车从当前站发车时的晚点时间值，Tia是第i辆列车速度曲线调整之后的运行时间，Ti是第i辆列车原始的区间运行时间，是速度曲线调整过程的结束时间，tf是原始速度曲线所对应的调整过程的结束时间，te为列车优化调整曲线中的惰行起始时间，tc是待调整列车进入牵引模式的时刻，Pia(t)第i辆列车按调整后速度曲线运行时牵引功率函数，Pir(t)是第i辆列车吸收的再生制动功率函数，vi(x)为第i辆列车原始速度曲线，为第i辆列车调整之后的速度曲线，vmax(x)为对应运行区间的限速函数，是列车最大运行时间调整量，Ji(te)是第i辆列车按调整后的速度曲线运行时从供电站吸收的能量；采用迭代字典序算法和二分查找法相结合的方法对所述模型(5)中待调整列车原有的速度曲线进行优化调整；采用二分法对优化所述模型(6)中待调整列车原有的速度曲线进行优化调整。
所属类别：	发明专利