轨道列车的再生能量的利用方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供了一种轨道列车的再生能量的利用方法和系统。该方法主要包括：轨道列车在制动减速过程中根据速度的降低产生再生能量，所述轨道列车将所述再生能量传输到电网中，将所述轨道列车的速度变化信息传输到列车调度中心；所述列车调度中心确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能量、所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述加速度传输给所述需要加速的轨道列车。本发明专利技术实施例通过将移动闭塞信号控制条件下的轨道列车在制动减速过程中产生的再生能量传输到电网，列车调度中心再将再生能量的利用方案传输给加速列车，从而可以充分地优化利用列车的再生能量，提高了列车的节能效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车能量控制
，尤其涉及一种轨道列车的再生能量的利用方法和系统。
技术介绍
随着我国城市化进程的加快，出行需求急剧增多。具有大运量、低能耗、高准时性的城市轨道交通，其重要性日益凸显。在提升城市轨道交通运营能力的同时，也带来了能耗的剧增。列车节能运行控制和再生制动等相关节能技术因此受到了极大关注。城市轨道系统中，列车频繁启动与制动。列车制动时产生的再生能量可达到启动所需能量的20％以上。目前，对列车再生制动能量的研究主要集中在设备的研制上，如能馈装置，储能装置等，在运营组织方面的研究有时刻表的制定等，而基于优化速度曲线的再生能量利用较为少见。在移动闭塞信号控制条件下，安全运行只需相邻两列同向列车之间保持一定的距离即可。该控制模式能够保证在安全通行的基础上提高线路的行车密度，进而提高运营能力。由于在移动闭塞控制中，运行列车的密度大，情况复杂，为了保证行车的安全，实现“线控”，借助于计算机的模拟功能，对列车的追踪运行与优化控制进行研究是一种较为切实可行的方法。基于基本模型的模拟方法、基于时间模型的模拟方法以及基于事件模型的模拟方法是目前主要应用的三种方法。它们各有优缺点:基于基本模型的方法适用于路轨导电环长度较小的情况。基于时间的方法，从建模上虽较为容易，但带来计算量大的问题。而事件触发方法则以模拟精度为代价减少计算量。如何有效安全地利用列车的再生能量是当前的一个研究热点。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种轨道列车的再生能量的利用方法和系统，以充分地优化利用列车的再生能量。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。一种轨道列车的再生能量的利用方法，包括：轨道列车在制动减速过程中根据速度的降低产生再生能量，所述轨道列车将所述再生能量传输到电网中，将所述轨道列车的速度变化信息传输到列车调度中心；所述列车调度中心确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能量、所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述加速度信息传输给所述需要加速的轨道列车。优选地，所述轨道列车在制动减速过程中根据速度的变化产生再生能量，包括：轨道列车接收到列车减速命令后，所述轨道列车中的牵引传动子系统采取制动减速处理，在制动减速过程中，根据所述轨道列车的动能减少产生所述轨道列车的再生能量，第j辆轨道列车产生的再生能量ej的计算公式如下:ej=12Mj(vj′2-vj2)]]>Mj是第j辆列车的质量，v'j是第j辆列车减速后的速度，vj是第j辆列车的初始速度；所述轨道列车中的牵引传动子系统通过变流器将所述再生能量ej传输到电网中。优选地，所述将所述轨道列车的速度变化信息传输到列车调度中心，包括：列车调度中心管理多个变电所，存储每个变电所的管理范围信息，所述列车调度中心接收到第j辆轨道列车的速度变化信息后，计算出所述第j辆轨道列车的再生能量ejej=12Mj(vj′2-vj2)]]>Mj是第j辆列车的质量，v'j是第j辆列车减速后的速度，vj是第j辆列车的初始速度；所述列车调度中心接收到一个变电所范围内的所有减速列车的速度变化信息后，将计算出的一个变电所范围内的所有减速列车产生的再生能量进行叠加后，再进行存储；Er＝ΣejEr是整个变电所范围内所有减速列车产生的再生制动总能量。优选地，所述的列车调度中心确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能量、所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述加速度信息传输给所述需要加速的轨道列车，包括：所述的列车调度中心计算出经典加速度计算公式给需要加速的第i辆加速列车带来的加速度fi(1)；fi(1)(Δx)=1τ(ViOPT-vi)VOPT(Δxn(t))=vmax2[tanh(Δxn-hc)+tanh(hc)]]]>τ是所述第i辆加速列车的司机的弛豫时间，vmax为所述第i辆加速列车行使的最大速度，hc为车辆之间的安全距离，Δxn为所述第i辆加速列车与前车之间的距离，vi是当前时刻列车的速度；所述的列车调度中心计算出所述再生能量给所述第i辆加速列车带来的加速度fi(2)；fi(2)(Δv)=λx··i′,λ={1,Δxi(t)>Sm0,Δxi(t)<Sm]]>x··i′=(Miv′)2+2MiErN-Miv′Mi]]>Mi是所述第i辆加速列车的质量，v'是所述第i辆加速列车通过车间距由经典加速度计算公式计算出来的下一时刻达到的加速度，'＝VOPTEr是整个变电所范围内减速列车的产生的再生制动总能量，N是整个变电所范围内加速列车的总数量；所述的列车调度中心计算出第i辆加速列车的总加速度fi＝fi(1)+fi(2)，通过通信系统将所述第i辆加速列车的总加速度fi信息传输给所述第i辆加速列车。优选地，所述的方法还包括：所述列车控制中心通过控制轨道列车的发车间隔和/或运行速度来控制再生能量的数量。根据本专利技术的另一方面，提供了一种轨道列车的再生能量的利用系统，包括：轨道列车和列车调度中心；轨道列车，用于在制动减速过程中根据速度的变化产生再生能量，所述轨道列车将所述再生能量传输到电网中，将所述轨道列车的速度变化信息传输到列车调度中心；所述列车调度中心，用于确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能量、所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述加速度传输给所述需要加速的轨道列车。优选地，所述的轨道列车包括：牵引传动子系统和列车通信子系统；所述的列车通信子系统，用于接收到所述列车调度中心传输过来的列车减速命令后，将所述列车减速命令传输给所述牵引传动子系统；所述的牵引传动子系统，用于接收到列车减速命令后，采取制动减速处理，在制动减速过程中，根据所述轨道列车的动能减少得到所述轨道列车的再生能量，第j辆轨道列车产生的再生能量ej的计算公式如下:ej=12Mj(vj′2-vj2)]]>Mj是第j辆列车的质量，v'j是第j辆列车减速后的速度，vj是第j辆列车的初始速度；通过变流器将所述再生能量ej传输到电网中。优选地，所述的列车调度中心管理包括：中心通信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道列车的再生能量的利用方法，其特征在于，包括：轨道列车在制动减速过程中根据速度的降低产生再生能量，所述轨道列车将所述再生能量传输到电网中，将所述轨道列车的速度变化信息传输到列车调度中心；所述列车调度中心确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能量、所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述加速度信息传输给所述需要加速的轨道列车。

【技术特征摘要】
1.一种轨道列车的再生能量的利用方法，其特征在于，包括：
轨道列车在制动减速过程中根据速度的降低产生再生能量，所述轨道
列车将所述再生能量传输到电网中，将所述轨道列车的速度变化信息传输
到列车调度中心；
所述列车调度中心确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能量、
所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述加速
度信息传输给所述需要加速的轨道列车。
2.根据权利要求1所述的轨道列车的再生能量的利用方法，其特征在
于，所述轨道列车在制动减速过程中根据速度的变化产生再生能量，包
括：
轨道列车接收到列车减速命令后，所述轨道列车中的牵引传动子系
统采取制动减速处理，在制动减速过程中，根据所述轨道列车的动能减
少产生所述轨道列车的再生能量，第j辆轨道列车产生的再生能量ej的计算公
式如下:
ej=12Mj(vj′2-vj2)]]>Mj是第j辆列车的质量，v'j是第j辆列车减速后的速度，vj是第j辆列车的
初始速度；
所述轨道列车中的牵引传动子系统通过变流器将所述再生能量ej传
输到电网中。
3.根据权利要求1所述的轨道列车的再生能量的利用方法，其特征在
于，所述将所述轨道列车的速度变化信息传输到列车调度中心，包括：
列车调度中心管理多个变电所，存储每个变电所的管理范围信息，

\t所述列车调度中心接收到第j辆轨道列车的速度变化信息后，计算出所述
第j辆轨道列车的再生能量ejej=12Mj(vj′2-vj2)]]>Mj是第j辆列车的质量，v'j是第j辆列车减速后的速度，vj是第j辆列车的
初始速度；
所述列车调度中心接收到一个变电所范围内的所有减速列车的速度
变化信息后，将计算出的一个变电所范围内的所有减速列车产生的再生
能量进行叠加后，再进行存储；
Er＝ΣejEr是整个变电所范围内所有减速列车产生的再生制动总能量。
4.根据权利要求1所述的轨道列车的再生能量的利用方法，其特征在
于，所述的列车调度中心确定需要加速的轨道列车后，根据所述再生能
量、所述需要加速的其它轨道列车的速度、位置信息计算出加速度，将所述
加速度信息传输给所述需要加速的轨道列车，包括：
所述的列车调度中心计算出经典加速度计算公式给需要加速的第i辆
加速列车带来的加速度fi(1)；
fi(1)(Δx)=1τ(ViOPT-vi)VOPT(Δxn(t))=vmax2[tanh(Δxn-hc)+tanh(hc)]]]>τ是所述第i辆加速列车的司机的弛豫时间，vmax为所述第i辆加速列车行
使的最大速度，hc为车辆之间的安全距离，Δxn为所述第i辆加速列车与前车
之间的距离，vi是当前时刻列车的速度；
所述的列车调度中心计算出所述再生能量给所述第i辆加速列车带来的

\t加速度fi(2)；
fi(2)(Δv)=λx··i′,λ=1,Δxi(t)>Sm0,Δxi(t)<Sm]]>x··i′=(Miv′)2+2MiErN-Miv′Mi]]>Mi是所述第i辆加速列车的质量，v'是所述第i辆加速列车通过车间距由经
典加速度计算公式计算出来的下一时刻达到的加速度，'＝VOPTEr是整个变电所范围内减速列车的产生的再生制动总能量，N是整个变电
所范围内加速列车的总数量；
所述的列车调度中心计算出第i辆加速列车的总加速度fi＝fi(1)+fi(2)，通过
通信系统将所述第i辆加速列车的总加速度fi信息传输给所述第i辆加速列车。
5.根据权利要求1至4任一项所述的轨道列车的再生能量的利用方法，其
特征在于，所述的方法还包括：
所述列车控制中心通过控制轨道列车的发车间隔和/或运行速度来控
制再生能量的数量。
6.一种轨道列车的再生能量的利用系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶晶晶，黄彧，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11