一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，所述方法包括：S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；S4：确定所述优化模型最优的备选列车为吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间，本发明专利技术同时公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度系统，本发明专利技术充分考虑到列车的实际运行情况，采用多车协同动态调度的方法提高再生制动能量的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统
本专利技术涉及轨道交通列车运行控制领域。更具体地，涉及一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统。
技术介绍
目前城市轨道交通的自动化水平逐步提高，城市轨道交通控制系统也由人工驾驶向自动驾驶升级，有条件的线路已采用全自动驾驶模式。目前国内外均有全自动驾驶的线路，如迪拜地铁红线和绿线、巴黎地铁1号线、北京地铁机场线和燕房线。全自动驾驶线路的列车可实现列车发车、区间运行、折返和出入库的自动操作。由于全自动驾驶系统不适用于所有线路，因此目前城市轨道交通控制系统多数实现了列车区间运行由列车自动驾驶系统(ATO)完成自动驾驶，而列车停站后开门和关门由司机控制，列车司机参考发车计时器(DTI)所显示的计划发车时间倒计时控制列车发车。目前部分城轨线路考虑了单车节能控制，即通过单车速度距离曲线的优化实现单车的节能。而在多车协同节能方面，当前的研究还主要通过计划时刻表的优化实现列车再生制动能量的利用，通过储能或逆变列车制动过程中产生的能量可实现再生制动能量的利用，但这些系统购置和维护成本较大。因此城轨运营单位需要一种经济投入小的再生制动能量的利用方法及系统。因此，可以考虑通过调度实现列车的配合，实现牵引和制动过程的配对，使再生制动能量尽可能的被牵引列车所吸收，从而减少其他利用再生制动能量系统(如超级电容、逆变系统、飞轮等)成本投入。但是，列车运行受到很多因素影响，如列车停站时间往往是不确定的，将直接影响再生制动能量的利用效率。如果面向节能的多车协同不考虑这些不确定因素，那么这些方法就很难实际应用。因此，需要提供一种面向再生制动能量利用的列车调度方法与系统，考虑列车实际运行情况，采用多车协同动态调度提高再生制动能量利用率。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，充分考虑到列车的实际运行情况，采用多车协同动态调度的方法提高再生制动能量的利用率。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种面向再生制动能量利用的列车调度系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术一方面公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，其特征在于，所述方法包括：S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；S4：求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。优选地，所述参考列车运行数据为参考列车的计划时刻表信息、实时运行信息和列车在每个区间的列车速度-距离曲线。优选地，所述参考列车的实时运行信息为列车车次号、列车的区间运行时间、列车即将到站的车站名称和即将到站的前后两个车站名称；所述备选列车的实时运行信息为列车最近一次发车时间和列车在区间已运行时间，或列车当前所停车站名称和当前车站已停车时间。优选地，所述S2包括：S21：根据参考列车运行数据，预计所述参考列车到达下一车站之前的制动过程；S22：根据参考列车进站制动开始时间，选定参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为|Tid-Tbs|≤Tdmax其中，Tid为参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车中列车i的发车时间；Tbs为参考列车制动过程的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值。优选地，所述S3以发车时间调整量为决策变量，建立优化模型：Ti≤TmaxTi≥Tmin其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Tireal为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Tipdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Tiar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Tifr为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，为正。优选地，所述S4包括：S41：求解所有备选列车的优化模型，选择优化指标值最大的备选列车为选定列车；S42：调整所述选定列车的发车时间。优选地，所述选定列车的发车时间调整为Tiadjust＝Tireal+Tioptimal其中，Tireal为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Tioptimal选定列车的发车时间调整量。本专利技术另一方面同时公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度系统，其特征在于，所述系统包括列车调度服务器；所述列车调度服务器用于实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。优选地，所述优化模型为Ti≤TmaxTi≥Tmin其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Tireal为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Tipdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Tiar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Tifr为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，为正。优选地，所述选定列车的发车时间调整为Tiadjust＝Tireal+Tioptimal其中，Tireal为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Tioptimal选定列车的发车时间调整量。本专利技术的有益效果如下：本专利技术公开的一种面向再生制动能量利用的列车调度方法与系统，考虑列车实际运行情况，将列车制动与列车牵引相结合，采用多车协同动态调度，通过建立最优目标模型，选定制动列车相邻车站列车作为选定列车，动态调整列车的发车时间，使选定列车在发车牵引时能够充分吸收制动能量，提高再生制动能量利用率。同时，本专利技术还可以建立多目标优化模型，为用户提供多种需求状态下的再生制动能量利用的优化调整。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术的一种面向再生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，其特征在于，所述方法包括：S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；S4：求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。

【技术特征摘要】
1.一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，其特征在于，所述方法包括：S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；S4：求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。2.根据权利要求1所述的列车调度方法，其特征在于，所述参考列车运行数据为参考列车的计划时刻表信息、实时运行信息和列车在每个区间的列车速度-距离曲线。3.根据权利要求2所述的列车调度方法，其特征在于，所述参考列车的实时运行信息为列车车次号、列车的区间运行时间、列车即将到站的车站名称和即将到站的前后两个车站名称；所述备选列车的实时运行信息为列车最近一次发车时间和列车在区间已运行时间，或列车当前所停车站名称和当前车站已停车时间。4.根据权利要求1所述的列车调度方法，其特征在于，所述S2包括：S21：根据参考列车运行数据，预计所述参考列车到达下一车站之前的制动过程；S22：根据参考列车进站制动开始时间，选定参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为|Tid-Tbs|≤Tdmax其中，Tid为参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车中列车i的发车时间；Tbs为参考列车制动过程的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值。5.根据权利要求1所述的列车调度方法，其特征在于，所述S3以发车时间调整量为决策变量，建立优化模型：Ti≤TmaxTi≥Tmin其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Tireal为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Tipdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Tiar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Tifr为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙绪彬，张磊，董海荣，汤兆全，侯卓璞，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11