城市轨道交通综合节能系统及基于该系统的综合节能方法技术方案

本发明专利技术实施例公开一种城市轨道交通综合节能系统及基于该系统的综合节能方法，能降低列车牵引能耗。系统包括：调度中心ATS，基于不同时间段调节的柔性运行图时刻表计算列车运营时刻和计划时刻，将其发送给车载VOBC，以及在车载VOBC的车载ATO控车进站停车后，通过车载ATO汇报的提前发车状态来计算列车下一区间需执行的运行节能等级，将其发送给车载VOBC；区域控制器ZC，用于计算当前控制区域内进站列车制动时间内的再生制动能量与同供电区段内其他列车该时段内计划运行所需能量的差值，在具有剩余能量时将剩余能量转化为牵引时长进行分配并发送给其他列车的车载VOBC；车载VOBC，用于根据调度中心ATS或区域控制器ZC发送的信息采用相应的节能驾驶策略控制列车行驶。

Integrated energy saving system for urban rail transit and comprehensive energy saving method based on the system

The embodiment of the invention discloses an integrated energy-saving system for urban rail transit and an integrated energy-saving method based on the system, which can reduce the traction energy consumption of trains. The system includes the scheduling center ATS, which calculates the train operation time and schedule based on the flexible running graph timetable of different time periods, and sends it to the vehicle VOBC, and after parking in the vehicle of the vehicle VOBC, the operation of the next section of the train in the next section of the train is calculated through the pre dispatch state of the vehicle ATO report. The energy saving level is sent to the vehicle VOBC; the area controller ZC is used to calculate the difference between the regenerative braking energy in the braking time of the incoming train in the current control area and the required energy for the planned operation of the other trains within the same power supply section, and the remaining energy is converted to the traction time length when the remaining energy is available. The vehicle mounted VOBC is sent to other trains, and the vehicle VOBC is used to control the train running with the corresponding energy saving driving strategy according to the information sent by the dispatch center ATS or the regional controller ZC.

【技术实现步骤摘要】
城市轨道交通综合节能系统及基于该系统的综合节能方法
本专利技术实施例涉及信号控制领域，具体涉及一种城市轨道交通综合节能系统及基于该系统的综合节能方法。
技术介绍
随着轨道交通的迅捷发展，城市轨道交通系统的运营总能耗随之迅速增加。其中用电耗能为运营过程中耗能的主要形式。从用电耗能的主体来看，用电能耗主要分为列车牵引能耗和动力照明能耗。列车牵引能耗主要由牵引网或第三轨向列车供电牵引列车运行产生，动力照明能耗则有站内换气、空调、照明、电梯/自动扶梯、检票机、车站防灾等设备的能耗构成。其中，列车牵引能耗占运营总能耗的50％～60％，是构成城市轨道交通系统运营总能耗的主要部分，因此如何尽可能的降低列车牵引能耗，减少运营用电总量，成为一项亟待研究的重要课题。传统的城市轨道交通信号系统实现节能方法有通过制定节能时刻表，或者车载ATO单车实施特定的驾驶策略增大惰行来实现节能的目的。但是因为没有在系统整体对节能形成统一、协调的联动操作和综合管理。这样导致的结果一方面是各个子系统各自为战，实施节能手段还受到其他子系统的制约；另一方面则是节能操作单一，没有有效的联动操作，造成了节能效果的不理想。再加上迫于城市人口出行越来越密集，需要及时运输且需保证准点要求的运营压力，运营方不得不放弃了节能操作。基于上述描述可知，亟需提供一种尽可能较少列车牵引能耗的城市轨道交通节能系统体系，以保证列车在ATO模式控车下，各个子系统的综合联动操作，实现降低列车牵引能耗的目的。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足和缺陷，本专利技术实施例提供一种城市轨道交通综合节能系统及基于该系统的综合节能方法。一方面，本专利技术实施例提出一种城市轨道交通综合节能系统，包括：无线管理DCS、调度中心ATS、区域控制器ZC以及车载VOBC；其中，所述无线管理DCS，用于实现所述调度中心ATS和区域控制器ZC与所述车载VOBC之间的无线通信；所述调度中心ATS，基于不同时间段调节的柔性运行图时刻表计算列车运营时刻和计划时刻，将所述列车运营时刻和计划时刻发送给所述车载VOBC，以及在所述车载VOBC的车载ATO控车进站停车后，通过所述车载ATO汇报的提前发车状态来计算列车下一区间需执行的运行节能等级，将所述列车下一区间需执行的运行节能等级发送给所述车载VOBC；所述区域控制器ZC，用于计算当前控制区域内进站列车制动时间内的再生制动能量与同供电区段内其他列车该时段内计划运行所需能量的差值，在具有剩余能量时将剩余能量转化为牵引时长进行分配并发送给其他列车的车载VOBC，以使所述其他列车的车载VOBC根据对应的牵引时长对原速度距离曲线进行调整，并按调整后的速度距离曲线运行；所述车载VOBC，用于根据所述调度中心ATS或区域控制器ZC发送的信息采用相应的节能驾驶策略控制列车行驶。优选地，所述调度中心ATS，包括：节能相关数据库、时间段参数计算模块、节能运行数据计算模块和动态区间节能运行等级计算模块；其中，所述节能相关数据库，包括：电子地图数据模块、列车行车数据模块和调度运营数据模块，其中，所述电子地图数据模块描述的是轨道线路信息，所述列车行车数据模块包括列车在任一个站间运行时产生的列车运行数据，所述调度运营数据模块包括不同客流时间段列车的调度运营数据信息；所述时间段参数计算模块，用于利用所述调度运营数据模块计算计算柔性运行图节能运行数据所需的参数；所述节能运行数据计算模块，用于利用所述计算柔性运行图节能运行数据所需的参数、电子地图数据模块和列车行车数据模块，通过归一化、指标评价、校验、迭代和绘制步骤来计算柔性运行图所需的节能运行数据。优选地，所述调度中心ATS，还包括：所述动态区间节能运行等级计算模块，具体用于：在车载ATO控车进站停车后，基于车载ATO汇报的提前发车状态对列车剩余发车时间进行有效性检查，若剩余发车时间小于或等于0，则确定出中间区间等级为区间默认运行等级，或者若剩余发车时间大于0，则确定出当前剩余站停时间，并确定出中间区间等级为所述当前剩余站停时间相应的区间运行节能等级，其中，所述当前剩余站停时间相应的区间运行节能等级包括高速节能、中速节能和低速节能三种；根据列车车型及编组来进行中间区间等级的校验，若校验通过则将中间区间等级作为列车下一区间需执行的运行节能等级，若校验失败则将区间默认运行等级作为列车下一区间需执行的运行节能等级。优选地，所述节能运行数据计算模块，具体用于：归一化：将不同客流时间段参数按照时间的长短间隔进行归一化处理，统一成可计算识别的标量；指标评价：基于所述标量对各站停站时间、区间运行时间进行总体指标评价，考虑局部优化和整体优化，计算出一个总体的评价指标；检验：将所述总体的评价指标与期望的总体评价指标进行比对，若达标，则不对各站停站时间和区间运行时间进行调整；若不达标，则重复执行迭代计算步骤直至迭代次数未超限且达标，或者若迭代次数超限后仍不达标，则循环执行降低期望的总体评价指标以及重复执行迭代计算步骤的过程直至迭代次数未超限且达标；迭代计算：微量调整各站的停站时间和区间运行时间，回到指标评价步骤计算总体的评价指标；绘制：在最终得到各站的停站时间和区间运行时间后，利用不同时间段的节能运行数据组合绘制形成全天候的柔性运行图。优选地，所述区域控制器ZC，包括：剩余能计算模块，用于根据当前控制区域内列车制动时间内的再生制动能量与同供电区段内其他列车该时段内计划运行所需能量的差值，计算剩余能量；能量优化分配模块，用于根据计算得到的剩余电能，对每个非制动列车所分配能量进行优化；列车控制模块，用于将优化后的剩余能量转化为牵引时长分配给供电区段内非制动列车。优选地，所述车载VOBC的车载ATO，用于：上电后接收所述调度中心ATS发送的列车运营时刻和计划时刻，判断是否满足可选择ATO节能按钮的条件，若满足可选择ATO节能按钮的条件，在司机触按MMI的INFO区域后，进入节能模式选择界面，其中，所述节能模式选择界面有两个虚拟按钮，分别为节能和非节能按钮，所述车载ATO在上电后默认为不节能状态；在司机选择节能按钮后，计算响应节能的目标速度曲线，根据所述列车运营时刻和计划时刻，通过比较获取完成本次任务运营的剩余时间，然后从所述电子地图数据模块中获取距离目的地的各站间的距离和站停时分，计算出下一区间的运行节能等级，并在MMI上文字提示给司机；在司机选择运行节能等级后，在发车后采用控制算法计算追踪目标速度需输出的控制量，计算完成后输出相应的牵引、制动或惰行指令给列车和所述区域控制器ZC，其中，所述牵引、制动或惰行指令用来控制列车速度与目标速度一致。优选地，所述车载VOBC的车载ATO，还用于：当接收到所述区域控制器ZC发送的牵引时长和制动列车制动的开始时间和结束时间，根据所述牵引时长计算施加对应能量牵引后的惰行时间，当根据所述制动列车制动的开始时间确定制动列车开始制动时，施加所述牵引时长的牵引命令，当根据所述制动列车制动的结束时间确定制动列车停止制动时，施加所述惰行时间的惰行命令，并在列车恢复为原速度距离曲线时转入原速度距离曲线方式控制列车运行。优选地，所述车载VOBC的车载ATO，还用于：在列车进站停稳后，接收所述调度中心ATS发送的列车运营时刻和计划时刻，通过比较获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市轨道交通综合节能系统，其特征在于，包括：无线管理DCS、调度中心ATS、区域控制器ZC以及车载VOBC；其中，所述无线管理DCS，用于实现所述调度中心ATS和区域控制器ZC与所述车载VOBC之间的无线通信；所述调度中心ATS，基于不同时间段调节的柔性运行图时刻表计算列车运营时刻和计划时刻，将所述列车运营时刻和计划时刻发送给所述车载VOBC，以及在所述车载VOBC的车载ATO控车进站停车后，通过所述车载ATO汇报的提前发车状态来计算列车下一区间需执行的运行节能等级，将所述列车下一区间需执行的运行节能等级发送给所述车载VOBC；所述区域控制器ZC，用于计算当前控制区域内进站列车制动时间内的再生制动能量与同供电区段内其他列车该时段内计划运行所需能量的差值，在具有剩余能量时将剩余能量转化为牵引时长进行分配并发送给其他列车的车载VOBC，以使所述其他列车的车载VOBC根据对应的牵引时长对原速度距离曲线进行调整，并按调整后的速度距离曲线运行；所述车载VOBC，用于根据所述调度中心ATS或区域控制器ZC发送的信息采用相应的节能驾驶策略控制列车行驶。

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通综合节能系统，其特征在于，包括：无线管理DCS、调度中心ATS、区域控制器ZC以及车载VOBC；其中，所述无线管理DCS，用于实现所述调度中心ATS和区域控制器ZC与所述车载VOBC之间的无线通信；所述调度中心ATS，基于不同时间段调节的柔性运行图时刻表计算列车运营时刻和计划时刻，将所述列车运营时刻和计划时刻发送给所述车载VOBC，以及在所述车载VOBC的车载ATO控车进站停车后，通过所述车载ATO汇报的提前发车状态来计算列车下一区间需执行的运行节能等级，将所述列车下一区间需执行的运行节能等级发送给所述车载VOBC；所述区域控制器ZC，用于计算当前控制区域内进站列车制动时间内的再生制动能量与同供电区段内其他列车该时段内计划运行所需能量的差值，在具有剩余能量时将剩余能量转化为牵引时长进行分配并发送给其他列车的车载VOBC，以使所述其他列车的车载VOBC根据对应的牵引时长对原速度距离曲线进行调整，并按调整后的速度距离曲线运行；所述车载VOBC，用于根据所述调度中心ATS或区域控制器ZC发送的信息采用相应的节能驾驶策略控制列车行驶。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调度中心ATS，包括：节能相关数据库、时间段参数计算模块、节能运行数据计算模块和动态区间节能运行等级计算模块；其中，所述节能相关数据库，包括：电子地图数据模块、列车行车数据模块和调度运营数据模块，其中，所述电子地图数据模块描述的是轨道线路信息，所述列车行车数据模块包括列车在任一个站间运行时产生的列车运行数据，所述调度运营数据模块包括不同客流时间段列车的调度运营数据信息；所述时间段参数计算模块，用于利用所述调度运营数据模块计算计算柔性运行图节能运行数据所需的参数；所述节能运行数据计算模块，用于利用所述计算柔性运行图节能运行数据所需的参数、电子地图数据模块和列车行车数据模块，通过归一化、指标评价、校验、迭代和绘制步骤来计算柔性运行图所需的节能运行数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述调度中心ATS，还包括：所述动态区间节能运行等级计算模块，具体用于：在车载ATO控车进站停车后，基于车载ATO汇报的提前发车状态对列车剩余发车时间进行有效性检查，若剩余发车时间小于或等于0，则确定出中间区间等级为区间默认运行等级，或者若剩余发车时间大于0，则确定出当前剩余站停时间，并确定出中间区间等级为所述当前剩余站停时间相应的区间运行节能等级，其中，所述当前剩余站停时间相应的区间运行节能等级包括高速节能、中速节能和低速节能三种；根据列车车型及编组来进行中间区间等级的校验，若校验通过则将中间区间等级作为列车下一区间需执行的运行节能等级，若校验失败则将区间默认运行等级作为列车下一区间需执行的运行节能等级。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述节能运行数据计算模块，具体用于：归一化：将不同客流时间段参数按照时间的长短间隔进行归一化处理，统一成可计算识别的标量；指标评价：基于所述标量对各站停站时间、区间运行时间进行总体指标评价，考虑局部优化和整体优化，计算出一个总体的评价指标；检验：将所述总体的评价指标与期望的总体评价指标进行比对，若达标，则不对各站停站时间和区间运行时间进行调整；若不达标，则重复执行迭代计算步骤直至迭代次数未超限且达标，或者若迭代次数超限后仍不达标，则循环执行降低期望的总体评价指标以及重复执行迭代计算步骤的过程直至迭代次数未超限且达标；迭代计算：微量调整各站的停站时间和区间运行时间，回到指标评价步骤计算总体的评价指标；绘制：在最终得到各站的停站时间和区间运行时间后，利用不同时间段的节能运行数据组合绘制形成全天候的柔性运行图。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述区域控制器ZC，包括：剩余能计算模块，用于根据当前控...

【专利技术属性】
技术研发人员：包峰，王伟，
申请(专利权)人：交控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11