最大化利用再生能量的列車運行控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及列車控制技術領域，尤其涉及一種最大化利用再生能量的列車運行控制方法。
【背景技術】
[0002]近些年，隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)節(jié)能問題引起重視。軌道交通系統(tǒng)能耗包括兩個部分:動力照明用電和列車牽引用電。減少列車牽引用電的方法主要有兩種:一種是以單列車為控制對象，優(yōu)化列車在車站間駕駛策略的單列車節(jié)能操縱方法；另一種是以最大化利用再生能量為優(yōu)化目標的列車群優(yōu)化控制方法。
[0003]再生能量來自于再生制動。再生制動是一種在制動時把車輛的動能轉(zhuǎn)化電能的技術。轉(zhuǎn)化的電能可以通過合理地安排列車群中列車牽引、制動的順序得到充分利用。城市軌道交通上下行列車在同一車站附近容易形成一列列車制動，另一列列車牽引的場景。兩列列車構成匹配列車對，通過調(diào)整匹配列車對的運行控制策略可以實現(xiàn)再生能量的充分利用。
[0004]現(xiàn)有列車運行控制往往從單列車角度或列車群角度優(yōu)化列車運行控制，未能針對同一車站的匹配列車對提出最大化利用再生能量的列車運行控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施例提供了一種最大化利用再生能量的列車運行控制方法，以實現(xiàn)匹配列車對的再生能量最大化利用。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案。
[0007]一種最大化利用再生能量的列車運行控制方法，包括:
[0008]計算出車站的當前匹配列車對Mx (i，j)在當前運行情況下的匹配誤差ΔΤ ;
[0009]將所述匹配誤差AT與預先設定的所述車站的當前匹配列車對Mx(i，j)的最大可調(diào)誤差A !；進行比較，根據(jù)比較結果確定所述當前匹配列車對Mx (i，j)的列車運行調(diào)整策略。
[0010]優(yōu)選地，所述的計算出車站的當前匹配列車對Mx(i，j)在當前運行情況下的匹配誤差Δ T之前還包括:
[0011]根據(jù)每個列車的列車運行圖確定所有匹配列車對集合M= {Mx，X = 1，…，N}，每個匹配列車對Mx(i，j)中包括列車i和列車j，列車i和列車j在匹配時間Tniateh之內(nèi)，一個離開車站n，進行列車牽引操作，另一個進入車站n，進行列車制動操作；
[0012]根據(jù)每個匹配列車對Mx (i，j)中列車i和列車j的列車運行圖，以及列車i和列車j的最大運行速度，預先設定每個匹配列車對的最大可調(diào)誤差A Tx，所述最大可調(diào)誤差ΔΤΧ根據(jù)列車i和j分別在車站間運行的最短時間確定的。
[0013]優(yōu)選地，所述的計算出車站的當前匹配列車對Mx(i，j)在當前運行情況下的匹配誤差Δ T包括:
[0014]計算出車站的當前匹配列車對Mx (i，j)在當前運行情況下的理論匹配時間Tniateh:
[0015]Tmatch= T 2~?1
[0016]T2為進站列車的再生制動結束時刻，T i為出站列車的牽引開始時刻
[0017]根據(jù)所述匹配列車對Mx (i，j)的當前運行情況，計算出所述匹配列車對Mx(i，j)的與所述理論匹配時間1_之間的匹配誤差ΔΤ ;
[0018]AT = Tmatch-T' match
[0019]其中T' mteh為根據(jù)匹配列車對Mx(i，j)的當前實際運行狀態(tài)預測的兩個匹配列車在匹配車站的匹配時間。
[0020]優(yōu)選地，所述的將所述匹配誤差AT與預先設定的所述車站的當前匹配列車對Mx(i, j)的最大可調(diào)誤差AT3Ji行比較，根據(jù)比較結果確定所述當前匹配列車對Mx(i，j)的列車運行調(diào)整策略，包括:
[0021]將匹配列車對Mx(i，j)在當前運行情況下的匹配誤差ΔΤ與預先設定的所述車站的當前匹配列車對Mx(i，j)的最大可調(diào)誤差AT3Ji行比較，當AT彡AT1，按照設定的列車運行調(diào)整策略調(diào)整所述當前匹配列車對Mx (i，j)的運行情況；
[0022]當ADAT1，則將所述匹配列車對Mx(i，j)從集合M中刪除，不調(diào)整匹配列車對Mx(i，j)的列車運行。
[0023]優(yōu)選地，所述的按照設定的列車運行調(diào)整策略調(diào)整所述當前匹配列車對Mx (i，j)的運行情況，包括:
[0024]對所述當前匹配列車對Mx(i，j)中的離站列車的牽引過程不調(diào)整，根據(jù)所述匹配誤差AT與所述最大可調(diào)誤差ATJI定調(diào)整后的進站列車的開始制動時刻、結束制動時刻；
[0025]根據(jù)所述當前匹配列車對Mx(i，j)的線路參數(shù)、列車參數(shù)、列車運行圖、調(diào)整后的進站列車的開始制動時刻、結束制動時刻，獲取所述當前匹配列車對Mx(i，j)在匹配期間之內(nèi)的列車運行速度曲線。
[0026]由上述本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明通過計算出車站的當前匹配列車對Mx(i，j)在當前運行情況下的匹配誤差AT，根據(jù)匹配誤差AT與預先設定的最大可調(diào)誤差ATx的比較結果確定當前匹配列車對Mx(i，j)的列車運行調(diào)整策略。提出了一種最大化利用再生能量的列車運行控制方法，該方法可以根據(jù)列車運行狀況，特別是匹配列車對的偏差，實時產(chǎn)生列車運行控制的調(diào)整策略，調(diào)整匹配列車對的列車運行速度曲線，實現(xiàn)匹配列車對的再生能量最大化利用，從而提高城市軌道交通中列車制動產(chǎn)生的再生能量的利用率，減少城市軌道交通系統(tǒng)能耗。
[0027]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種最大化利用再生能量的列車運行控制方法的處理流程圖；
[0030]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種城市軌道交通中兩列列車制動牽引匹配的模式示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種制動列車j(負功率)產(chǎn)生的再生能量被正在牽引的列車i (正功率)使用示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種通過調(diào)整進站列車的運行過程來增加匹配時間的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0034]本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。
[0035]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0036]為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發(fā)明實施例的限定。
[0037]實施例一
[0038]本發(fā)明實施例提供了一種最大化利用再生能量的列車運行控制方法。該方法的處理流程如圖1所示，包括以下步驟:
[0039]步驟1、根據(jù)列車運行圖確定所有匹配列車對M = {Mx，X = 1，…，N}，預先設定每個匹配列車對的最大可調(diào)誤差ATX。
[0040]城市軌道交通中兩列列車制動牽引匹配的模式常見有4種，如圖2所示。
[0041]模式1:同一車站，上行列車制動，下行列車牽引；
[0042]模式2:同一車站，上行列車牽引，下行列車制動；
[0043]模式3:相鄰車站，上行列車制動，下行列車牽引；
[0044]模式4:相鄰車站，上行列車牽引，下行列車制動；
[0045]非相鄰車站的列車匹配由于距離較遠，再生能量的傳輸損耗較大，利用率通常不高。而相鄰車站和同一車站相比，空間距離較遠。因此城市軌道交通中推薦使用模式I和2。
[0046]基于列車在各個車站間運行的速度-位置曲線確定列車制動/牽引的起止時間，基于上述起止時間確定在同一車站存在重疊時間的上下行列車，該上下行列車構成匹配列車對。每個匹配列車對Mx (i，j)中包括列車i和列車j，列車i和列車j在匹配時間Tniateh之內(nèi)，一個離開車站n，另一個進入車站η。
[0047]最大可調(diào)誤差△ 1；根據(jù)列車i和j分別在車站間運行的最短時間確定的，上述最短時間與列車運行最大速度、線路限制速度、站間長度等有關。
[0048]步驟2、跟蹤所有運行列車狀態(tài)，根據(jù)當前時間選擇匹配列車對Mx(i，j)，匹配列車對Mx (i, j)中的列車i或j是否已到達匹配站η的前一車站，如果是，執(zhí)行下述處理步驟；否則，繼續(xù)跟蹤所有運行列車狀態(tài)。
[0049]步驟3、預估匹配列車對Mx (i，j)在當前運行情況下的匹配誤差AT。
[0050]模式I和模式2情況下，如圖3所示制動列車j (負功率)產(chǎn)生的再生能量被正在牽引的列車i(正功率)使用示意圖，利用的再生能量可用圖中陰影部分表示。此時基于列車計劃運行圖數(shù)據(jù)以及列車運行模式，可以計算出匹配列車對Mx(i，j)的理論匹配時間T.I match.
[0051]Tmatch= T 2-1\
[0052]T2為進站列車的再生制動結束時刻，T 出站列車的牽引開始時刻。