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原文传递一种考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法

专利名称：	一种考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法
摘要：	本发明公开了一种考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，该方法包括获取列车、线路、时刻表及牵引网等基本数据，计算前行列车在各个区间运行的节能速度曲线，引入后发列车，将多车系统运行过程划分子区间，建立基于多列车的牵引网等效电路模型，建立牵引变电站总能耗优化模型并求解，输出多列车节能优化速度曲线。本发明通过优化单列车在各区间运行的速度曲线，降低了列车牵引能耗，通过协同优化多列车的速度曲线，提升了再生制动能量的利用率，实现将单车优化和多车优化相结合，同时降低列车牵引能耗并提高再生制动能量利用率，最终降低牵引变电站总能耗。
专利类型：	发明专利
申请人：	西南交通大学
发明人：	孙鹏飞;陈默;王青元;冯晓云;宋文胜;王嵩
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN201911364876.3
公开号：	CN111114596A
代理机构：	成都正华专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈选中
分类号：	B61L27/00;B61L23/00;B;B61;B61L;B61L27;B61L23;B61L27/00;B61L23/00
申请人地址：	610031 四川省成都市二环路北一段
主权项：	1.一种考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、获取列车运行过程中的城轨列车数据、线路数据、时刻表数据和牵引网数据； S2、以单列车站间运行牵引能耗最小为目标，通过依次优化前行列车在各单区间运行的速度曲线，得到前行列车在多区间运行的节能速度曲线； S3、通过发车间隔确定后发列车在多区间运行的节能速度曲线，并将前行列车和后发列车在各个区间的运行过程按时间轴顺序划分成子区间； S4、建立基于多列车的牵引网等效电路模型对牵引变电站—牵引列车的电能传输以及制动列车—牵引列车的再生制动能量传输时的损耗进行量化评估； S5、以牵引变电站总能耗最小为目标，依次优化并更新各子区间的速度曲线，得到多列车协同优化速度曲线。 2.如权利要求1所述的考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下分步骤： S21、分别计算单列车在单区间起点以最大牵引加速至限速的速度曲线，和在单区间终点以最大制动工况反算至限速的速度曲线； S22、以牵引段每个计算点为起点，以惰行工况运行直至与最大制动曲线相交； S23、判断是否能够得到完整的速度曲线；若是，则计算区间运行时间，否则返回步骤S22； S24、判断区间运行时间是否等于时刻表设定的区间运行时间；若是，则得到前行列车在多区间运行的节能速度曲线，否则返回步骤S22。 3.如权利要求1所述的考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下分步骤： S31、将步骤S2中得到的前行列车在多区间运行的节能速度曲线在时间轴上加上发车间隔，得到后发列车在多区间运行的节能速度曲线； S32、将前行列车与后发列车在各个区间的运行过程按发车时间顺序划分子区间。 4.如权利要求1所述的考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下分步骤： S41、构建包含牵引网、牵引变电站、车站和多列车的等效电路拓扑结构； S42、基于步骤S41构建的等效电路建立牵引变电站—牵引列车的电能在牵引网传输的损耗模型以及制动列车—牵引列车的再生制动能量在牵引网传输的损耗模型。 5.如权利要求4所述的考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，所述牵引变电站—牵引列车的电能在牵引网传输的损耗模型具体表示为：其中，Jloss_E表示牵引变电站—牵引列车的电能在牵引网传输的损耗，和分别表示牵引变电站—列车A和牵引变电站—列车B的电能在牵引网传输的损耗，M表示根据时间步长的采样数，I1和I3分别表示等效电路拓扑结构中由牵引变电站流向列车A和列车B的电流，R0表示牵引变电站的集总电阻,R1和R3分别表示有列车A和列车B所在位置决定的牵引网等效电阻，Δt表示整个列车运行过程的时间采样间隔。所述制动列车—牵引列车的再生制动能量在牵引网传输的损耗模型具体表示为：其中，Jloss_R表示制动列车—牵引列车的再生制动能量在牵引网传输的损耗，I2表示等效电路拓扑结构中由制动列车流向牵引列车的电流，R2表示由牵引列车和制动列车所在位置决定的牵引网等效电阻。 6.如权利要求1所述的考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下分步骤： S51、获取前一子区间节能速度曲线的制动段起始时间和结束时间； S52、从该子区间的牵引段计算点以惰行工况运行； S53、判定是否能够运行至制动段起始时间；若是，则从制动段起始时间以最大牵引工况运行至制动段结束时间，否则返回步骤S52； S54、从制动段结束时间开始以惰行工况运行，直至与最大制动曲线相交； S55、判断是否能够得到完整五阶段节能速度曲线；若是，则计算运行时间，否则返回步骤S52； S56、判断运行时间是否等于时刻表设定的区间运行时间；若是，则保存该节能速度曲线作为可行解，否则返回步骤S52； S57、判断牵引段的计算点是否达到最后一个点；若是，则采用牵引变电站总能耗优化模型比较所有可行解的系统总能耗，并输出总能耗最小的可行解，否则返回步骤S52； S58、根据步骤S57输出的可行解更新该子区间的节能速度曲线； S59、判断所有子区间是否优化完成；若是，则输出多车系统的多区间节能速度曲线，否则返回步骤S51，进行下一子区间的优化。 7.如权利要求6所述的考虑网损的多列车速度曲线协同优化方法，其特征在于，所述牵引变电站总能耗优化模型具体表示为：其中，Jtotal表示牵引变电站的总能耗，Δs表示仿真距离步长，N表示根据距离步长的采样数，FAk和FBk分别表示列车A和列车B的最大牵引力，μAk和μBK分别表示相应的使用系数，ηt表示牵引系统的转换效率，Pi表示再生制动能的传输功率，Δt表示时间采样间隔，M表示根据时间步长的采样数。
所属类别：	发明专利