去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法。該方法主要包括：基于ATO系統(tǒng)獲取列車運行牽引制動級位，根據(jù)列車運行牽引制動級位判斷列車的當(dāng)前位置是否為牽引點；當(dāng)列車的當(dāng)前位置為牽引點時，計算出列車當(dāng)前已運行的時間t、列車在當(dāng)前位置采用惰行方式至制動停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec、列車在當(dāng)前位置采用牽引方式至制動停車的運行時間Tt和牽引能耗Et；根據(jù)Ta，t,Tc,Ec，Tt,Et判斷列車是否在當(dāng)前位置不施加牽引，以惰行方式至制動停車。本發(fā)明可在列車牽引點處分別預(yù)測采用牽引或惰行方式至制動停車的運行時間和能耗，實時決策是否采用惰行方式至制動進(jìn)站停車，實現(xiàn)避免不必要的牽引工況，從而減少列車運行牽引能耗。
【專利說明】
去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及列車運行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種去除不必要牽引的列車節(jié)能運 行控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國軌道交通的迅速發(fā)展，城市軌道交通系統(tǒng)的整體能耗也逐年增 長。按照目前的用電情況來看，城市軌道交通系統(tǒng)的用電量已經(jīng)對城市的能源供給帶來了 一定的負(fù)擔(dān)，同時也給城軌運營單位帶來了較大的成本壓力。因此，如何使用更好的技術(shù)來 降低能耗，進(jìn)而降低運營成本是一個亟待解決的問題。在城市軌道交通系統(tǒng)中，能耗主要包 括兩個部分:列車牽引用電和動力照明用電。列車牽引用電的用電量主要受列車運行工況 W及列車車載用電設(shè)備用電情況的影響。城市軌道交通列車運行一般分為牽引、巡航、惰 行、制動四個工況，其中，列車運行在牽引工況下需要消耗較多電能，運行在惰行工況不消 耗電能。因此為了減少牽引用電，一種常見的思路是減少列車在牽引工況下的運行時間，增 加惰行工況下的運行時間。
[0003] 對于列車在當(dāng)前站間的最后一次牽引，由于接近列車進(jìn)站停車階段，經(jīng)常遇到由 牽引工況立刻或經(jīng)歷很短暫的惰行工況轉(zhuǎn)換為制動工況的情況，此時減少的列車站間運行 時間并不多，消耗的能量較大。在運種情況下列車采用牽引工況的必要性并不明顯。
[0004] 目前還沒有針對此問題的優(yōu)化控制方法。因此，需要提出一種有效的列車運行優(yōu) 化控制方法，去除不必要的牽引工況，W滿足減少牽引能耗的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的實施例提供了一種去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法，W實現(xiàn)減 少列車牽引能耗的目的。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0007] -種去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法，包括：
[000引基于時刻表確定當(dāng)前站間列車預(yù)定運行時間Ta，基于ΑΤΟ系統(tǒng)獲取列車運行牽引 制動級位，根據(jù)列車運行牽引制動級位判斷列車是否處于牽引點處；
[0009] 當(dāng)列車的當(dāng)前位置為牽引點時，計算出列車當(dāng)前已運行的時間t、列車在當(dāng)前位置 采用惰行方式至制動停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec、列車在當(dāng)前位置采用牽引方式至制 動停車的運行時間Tt和牽引能耗Et;
[0010] 根據(jù)所述了3，*，1'。，私，1\，6*判斷列車是否在當(dāng)前位置不施加牽弓|，^惰行方式至制 動停車。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的根據(jù)列車運行牽引制動級位判斷列車是否處于牽引點處，包括：
[0012] 從系統(tǒng)控制器獲取列車運行牽引制動級位，牽引制動級位的取值范圍在-1到1之 間，當(dāng)牽引制動級位大于0時，列車運行在牽引過程中，當(dāng)牽引制動級位為1時，列車W最大 牽引狀態(tài)運行；當(dāng)牽引制動級位為0時，列車運行在惰行過程；當(dāng)牽引制動級位小于0時，列 車處于制動狀態(tài)；
[0013] 如果列車當(dāng)前的牽引制動級位為1，且上一采樣時刻的牽引制動級位為0,則判斷 當(dāng)前列車處于牽引點處。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的計算出列車當(dāng)前已運行的時間t:
[0015]
[0016] 其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;ai為牽引工況下列車加 速度;曰2為惰行工況下列車加速度。
[0017] 進(jìn)一步地，所述列車在當(dāng)前位置采用惰行方式至制動停車的運行時間T。和牽引能 耗Ec為：
[001 引
[0019] Ec = 0
[0020] 其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;32為惰行工況下列車加 速度;化為去除不必要牽引后列車制動的起始速度;曰3為制動工況下列車減速度。
[0021] 進(jìn)一步地，所述列車在當(dāng)前位置采用牽引方式至制動停車的運行時間Tt和牽引能 耗Et:
[0024]其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;ai為牽引工況下列車加 速度;曰3為制動工況下列車減速度;Vt為列車在當(dāng)前位置允許牽引達(dá)到的最大速度;Μ為列車 的質(zhì)量。
[002引進(jìn)一步地，所述的根據(jù)所述了3，*，1'。瓜，1\瓜判斷列車是否在當(dāng)前位置不施加牽 弓l，W惰行方式至制動停車，包括：
[0026] 判斷是否滿足t+Tc<Ta，如果是，則確定在當(dāng)前位置不施加牽引，不影響列車準(zhǔn)時到 站，進(jìn)行后續(xù)處理步驟;否則，直接基于當(dāng)前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力；
[0027] 判斷是否滿月
其中，E為列車在該站間運行的牽引能耗;T為列車在該 站間運行的時間，如果是，則去除此次本應(yīng)施加的牽引過程，在當(dāng)前采樣周期內(nèi)列車采用惰 行方式運行;否則直接基于當(dāng)前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力。
[0028] 進(jìn)一步地，所述的方法還包括：
[0029] 在當(dāng)前采樣周期結(jié)束后，在下一個采樣周期開始時，重復(fù)執(zhí)行上面的處理過程，直 至基于ΑΤΟ系統(tǒng)獲取的列車運行牽引制動級位不是牽引級位。
[0030] 由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明通過計算列車在站間可 能實施的最后一次牽引所消耗的牽引電量A Ε和所減少的站間運行時間ΔΤ，對比在該站間 所消耗的牽引電量E和運行時間T，基于對比結(jié)果確定在列車的當(dāng)前位置是否施加牽引過 程，可w去除消耗較多牽引電量而站間運行時間縮短較少的列車牽引工況，從而達(dá)到減少 列車運行牽引能耗，進(jìn)而減少城市軌道交通系統(tǒng)能耗的目的。
[0031] 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，運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】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其他 的附圖。
[0033] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法的處理 流程圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明實施例提供的一種城軌ΑΤΟ控制模式的示意圖；
[0035] 圖3和圖4為本發(fā)明實施例提供的一種切除典型不必要牽引的示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面詳細(xì)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(biāo)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。
[0037] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可W理解，除非特意聲明，運里使用的單數(shù)形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)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(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元 件被"連接"或"禪接"到另一元件時，它可W直接連接或禪接到其他元件，或者也可W存在 中間元件。此外，運里使用的"連接"或"禪接"可W包括無線連接或禪接。運里使用的措辭 "和/或"包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。
[0038] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可W理解，除非另外定義，運里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù) 語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該 理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意 義一致的意義，并且除非像運里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0039] 為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖W幾個具體實施例為例做進(jìn)一步 的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。
[0040] 實施例一
[0041] 本發(fā)明實施例為了去除不必要的牽引工況，W滿足減少牽引能耗的需求，提供了 一種去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法。該方法的處理流程如圖1所示，包括W下步 驟：
[0042] 步驟1、根據(jù)時刻表確定列車在當(dāng)前站間的預(yù)定運行時間化。
[0043] 步驟2、圖2為本發(fā)明實施例提供的一種城軌ΑΤΟ控制模式的示意圖，從ΑΤΟ (Automatic Train化eration，列車自動運行裝置）系統(tǒng)控制器獲取列車運行牽引制動級 位，牽引制動級位的取值范圍在-1到1之間，列車當(dāng)前具體的牽引制動級位的值由列車在該 站間的規(guī)定運行策略確定。
[0044] 基于不同的牽引制動級位，列車會輸出不同的牽引力/制動力，從而列車會運行在 不同的工況下(牽引、惰行、制動），當(dāng)牽引制動級位大于0時，列車運行在牽引過程中，當(dāng)牽 引制動級位為1時，列車W最大牽引狀態(tài)運行；當(dāng)牽引制動級位為0時，列車運行在惰行過 程;當(dāng)牽引制動級位小于加寸，列車處于制動狀態(tài)。如圖2所示，本實施例中提供的ΑΤΟ系統(tǒng)控 審臘式如下，列車運行W目標(biāo)速度為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)牽引至接近目標(biāo)速度后停止施加牽引，列車W 惰行方式運行，當(dāng)列車速度低于設(shè)置的速度口限后會再次施加牽引，重復(fù)此過程直至接近 車站進(jìn)行制動停車。
[0045] 步驟3、判斷列車當(dāng)前是否在牽引點處，如果滿足此時的牽引制動級位為1，且上一 采樣時刻的牽引制動級位為0,則判斷當(dāng)前列車處于牽引點處。運里的牽引點不是列車從速 度為0開始運行的起始點，而是代表圖2中列車由惰行工況轉(zhuǎn)為牽引工況的點，如有多個惰 行-牽引過程，也具有指代意義。
[0046] 當(dāng)列車處于牽引點處時，列車應(yīng)施加牽引，此時牽引制動級位為1，前一時刻列車 處于惰行工況，牽引制動級位為0。
[0047] 當(dāng)不滿足此時牽引制動級位為1，且上一采樣時刻的牽引制動級位為0,判斷當(dāng)前 列車所處位置不是牽引起始點，直接基于當(dāng)前位置的牽引制動級位輸出列車運行牽引/制 動力，列車運行牽引力/制動力是與列車當(dāng)前速度、牽引制動級位相關(guān)的，當(dāng)車型已定的情 況下，會確定一條該車型對應(yīng)的牽引/制動特性曲線，基于運些參數(shù)最終確定列車的牽引 力/制動力。
[0048] 步驟4、計算到當(dāng)前位置列車已運行時間t、計算在當(dāng)前位置采用牽引方式至制動 停車的牽引能耗Et和運行時間Tt、計算在當(dāng)前位置采用惰行方式至制動停車的牽引能耗Ec 和運行時間Tc，計算方法如下：
[0054] 其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;ai為牽引工況下列車加 速度;32為惰行工況下列車加速度;Vb為去除不必要牽引后列車制動的起始速度;33為制動 工況下列車減速度;Vt為列車在當(dāng)前位置允許牽引達(dá)到的最大速度;Μ為列車的質(zhì)量。
[0055] 步驟5、基于到當(dāng)前位置列車已運行時間t、從當(dāng)前位置采用惰行方式至制動停車 的運行時間TcW及列車預(yù)定站間運行時間化，判斷去除此次牽引后，是否影響列車準(zhǔn)時到 站：
[0056] t+Tc<Ta
[0057] 如果是，則執(zhí)行下述處理步驟;否則直接基于當(dāng)前牽引制動級位輸出列車運行牽 引/制動力。
[0058] 步驟6、基于從當(dāng)前位置采用牽引方式至制動停車的牽引能耗Et和運行時間Tt、從 當(dāng)前位置采用惰行方式至制動停車的牽引能耗Ec和運行時間Tc、列車在該站間運行的牽引 能耗E、列車在該站間運行的時間T判斷去除此次牽引后是否節(jié)省能耗：
[0化9]
[0060]列車在該站間運行的牽引能耗E和運行時間T基于現(xiàn)場的實際數(shù)據(jù)得到。
[0061 ] AE = Et-Ec
[0062] AT = Tt-Tc
[0063] 如果是，則執(zhí)行下述處理步驟;否則直接基于當(dāng)前牽引制動級位輸出列車運行牽 引/制動力。
[0064] 步驟7、去除此次本應(yīng)施加的牽引過程，在當(dāng)前采樣周期內(nèi)列車采用惰行方式運 行。圖3和圖4為本發(fā)明實施例提供的一種切除典型不必要牽引的示意圖，圖3表示減少的牽 引能耗A E，圖4表示列車原站間運行時間為Ti，去除掉最后一次不必要的牽引過程后，增加 了 ΔΤ運行時間，實際站間運行時間變?yōu)門2,但仍然不影響列車準(zhǔn)時到站，且節(jié)省了最后一 次牽引的牽引能耗ΔΕ。
[0065] 步驟8、在當(dāng)前采樣周期結(jié)束后，在下一個采樣周期開始時，重復(fù)執(zhí)行上面的處理 過程，直至從ΑΤΟ系統(tǒng)控制器獲取的列車運行牽引制動級位不是牽引級位。
[0066] 綜上所述，本發(fā)明通過計算列車在站間可能實施的最后一次牽引所消耗的牽引電 量A Ε和所減少的站間運行時間Δ Τ，對比在該站間所消耗的牽引電量Ε和運行時間Τ，基于 對比結(jié)果確定在列車的當(dāng)前位置是否施加牽引過程，可W去除消耗較多牽引電量而站間運 行時間縮短較少的列車牽引工況，從而達(dá)到減少列車運行牽引能耗，進(jìn)而減少城市軌道交 通系統(tǒng)能耗的目的。
[0067] 本發(fā)明可在列車牽引點處分別預(yù)測采用牽引或惰行方式至制動停車的運行時間 和能耗。綜合當(dāng)前站間的發(fā)車時刻、運行圖規(guī)定的站間運行時間信息，實時決策是否采用惰 行方式至制動進(jìn)站停車，實現(xiàn)避免不必要的牽引工況，從而減少列車運行牽引能耗的目的。 本發(fā)明中所消耗的牽引電量A E和減少的站間運行時間ΔΤ均基于列車在該站間的實時運 行數(shù)據(jù)估計，保證估計準(zhǔn)確度。
[0068] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可W理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
[0069] 通過W上的實施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可W清楚地了解到本發(fā)明可 借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶\樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì) 上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品 可W存儲在存儲介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用W使得一臺計算機設(shè)備 (可W是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或者實施例的某些 部分所述的方法。
[0070] 本說明書中的各個實施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或 系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所W描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法 實施例的部分說明即可。W上所描述的裝置及系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為 分離部件說明的單元可W是或者也可W不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可W是或 者也可W不是物理單元，即可W位于一個地方，或者也可W分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？蒞根 據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可W理解并實施。
[0071] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該W權(quán)利要求的保護范圍 為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種去除不必要牽引的列車節(jié)能運行控制方法，其特征在于，包括： 基于時刻表確定當(dāng)前站間列車預(yù)定運行時間Ta，基于ΑΤΟ系統(tǒng)獲取列車運行牽引制動級 位，根據(jù)列車運行牽引制動級位判斷列車是否處于牽引點處； 當(dāng)列車的當(dāng)前位置為牽引點時，計算出列車當(dāng)前已運行的時間t、列車在當(dāng)前位置采用 惰行方式至制動停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec、列車在當(dāng)前位置采用牽引方式至制動停 車的運行時間Tt和牽引能耗Et; 根據(jù)所述了3心1'。瓜，1\瓜判斷列車是否在當(dāng)前位置不施加牽引，此隋行方式至制動停 車。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)列車運行牽引制動級位判斷列 車是否處于牽引點處，包括： 從系統(tǒng)控制器獲取列車運行牽引制動級位，牽引制動級位的取值范圍在-1到1之間，當(dāng) 牽引制動級位大于0時，列車運行在牽引過程中，當(dāng)牽引制動級位為1時，列車W最大牽引狀 態(tài)運行；當(dāng)牽引制動級位為0時，列車運行在惰行過程；當(dāng)牽引制動級位小于0時，列車處于 制動狀態(tài)； 如果列車當(dāng)前的牽引制動級位為1，且上一采樣時刻的牽引制動級位為0,則判斷當(dāng)前 列車處于牽引點處。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的計算出列車當(dāng)前已運行的時間t:其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;ai為牽引工況下列車加速度； 曰2為惰行工況下列車加速度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述列車在當(dāng)前位置采用惰行方式至制動 停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec為：Ec 二 0 其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;32為惰行工況下列車加速度； 化為去除不必要牽引后列車制動的起始速度;曰3為制動工況下列車減速度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述列車在當(dāng)前位置采用牽引方式至制動 停車的運行時間Tt和牽引能耗Et:其中V為目標(biāo)速度的最大值;Vo為列車在當(dāng)前位置的速度;ai為牽引工況下列車加速度； 曰3為制動工況下列車減速度;Vt為列車在當(dāng)前位置允許牽引達(dá)到的最大速度;Μ為列車的質(zhì) 量。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的根據(jù)所述了3心1'。瓜，1\瓜判斷列車 是否在當(dāng)前位置不施加牽引，w惰行方式至制動停車，包括： 判斷是否滿足t+TcXTa，如果是，則確定在當(dāng)前位置不施加牽引，不影響列車準(zhǔn)時到站， 進(jìn)行后續(xù)處理步驟;否則，直接基于當(dāng)前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力； 判斷是否滿巧i中，E為列車在該站間運行的牽引能耗;T為列車在該站間運 行的時間，如果是，則去除此次本應(yīng)施加的牽引過程，在當(dāng)前采樣周期內(nèi)列車采用惰行方式 運行;否則直接基于當(dāng)前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括： 在當(dāng)前采樣周期結(jié)束后，在下一個采樣周期開始時，重復(fù)執(zhí)行上面的處理過程，直至基 于ΑΤΟ系統(tǒng)獲取的列車運行牽引制動級位不是牽引級位。
【文檔編號】B61L27/04GK105835914SQ201610339221
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】荀徑, 寧濱, 唐濤, 湯力成
【申請人】北京交通大學(xué)