一种城市轨道交通列车节能运行方法技术

一种城市轨道交通列车节能运行方法，根据列车运行的真实线路环境进行离线的ATO区间仿真运行，迭代搜索目标调整速度，获得具有不同运行时间的各个运营等级的距离‑速度曲线，根据离线规划的各个运营等级的距离‑速度曲线，在列车运行区间上设置多个存储有运行数据的时间调整点，列车在运行区间上在线运行，经过时间调整点时，根据时间调整点中的运行数据和离线规划的各个运营等级的距离‑速度曲线在线调整列车的目标调整速度，使列车以无施加动力或阻力的惰行方式和施加动力或阻力的恢复方式交替运行。本发明专利技术不仅具有显著的节能效果，还能够自动匹配变化的ATS运行时间约束，满足准点要求。

An energy-saving operation method of urban rail transit train

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通列车节能运行方法
本专利技术涉及城市轨道交通领域，尤其涉及一种城市轨道交通列车节能运行方法。
技术介绍
城市轨道交通线路具有站间距短和客流量大的特点，对准点率的要求是非常高的，另外城市轨道交通列车运营成本中，牵引能耗的占比几乎达到一半，降低列车的牵引能耗已成为一个迫切的需求。由于节能操纵曲线的寻优计算非常耗时，通常列车会预先存储不同运营等级的离线节能操纵曲线，根据ATS(列车自动监控系统，AutomaticTrainSupervision)的运行时间约束，选择相应的操纵模式曲线。然而在实际运营过程中，往往由于线路突发状况以及ATS运营计划调整，直接使用存储的离线优化节能曲线已不能满足实时的运行时间要求，需要列车的ATO(列车自动运行系统，AutomaticTrainOperation)控制系统能够适时地调整操纵模式，以实现准点到达与节能运行这两个目标。
技术实现思路
本专利技术提供一种城市轨道交通列车节能运行方法，不仅具有显著的节能效果，还能够自动匹配变化的ATS运行时间约束，满足准点要求。为了达到上述目的，本专利技术提供一种城市轨道交通列车节能运行方法，包含以下步骤：根据列车运行的真实线路环境进行离线的ATO区间仿真运行，迭代搜索目标调整速度，获得具有不同运行时间的各个运营等级的距离-速度曲线，根据离线规划的各个运营等级的距离-速度曲线，在列车运行区间上设置多个存储有运行数据的时间调整点；列车在运行区间上在线运行，经过时间调整点时，根据时间调整点中的运行数据和离线规划的各个运营等级的距离-速度曲线在线调整列车的目标调整速度，使列车以无施加动力或阻力的惰行方式和施加动力或阻力的恢复方式交替运行。所述的运营等级的距离-速度曲线包含：紧密运行距离-速度曲线，以及至少两个节能距离-速度曲线；所述的紧密运行距离-速度曲线是仿真列车以最短时间完成区间运行所获得的距离-速度曲线；所述的节能距离-速度曲线是仿真列车以不同运营等级的运行时间为约束，对仿真列车的目标调整速度进行迭代搜索所获得的距离-速度曲线。所述的对仿真列车的目标调整速度进行迭代搜索的方法包含：设置目标调整速度的初始搜索范围的下限值为0，上限值为紧密运行距离-速度曲线的速度峰值，以初始搜索范围的平均值作为目标调整速度的初始值；仿真列车按照当前的目标调整速度进行ATO区间仿真运行，如果本次运行所用时间大于当前运营等级的期望运行时间，则调整目标调整速度的搜索范围的下限值，以调整后的搜索范围的平均值作为更新的目标调整速度；仿真列车按照更新的目标调整速度进行ATO区间仿真运行，直至运行所用时间小于等于当前运营等级的期望运行时间，则停止迭代，获得当前运营等级的节能距离-速度曲线。所述的运营等级的期望运行时间为：desired_time＝tight_running_time×(1+time_percent)其中，tight_running_time是紧密运行距离-速度曲线的运行时间，time_percent是不同运营等级的时间松弛比例因子。所述的时间调整点包含：剩余时间检查点和游移参数更新点；所述的剩余时间检查点包含：剩余时间、目标调整速度和惰行策略属性；所述的惰行策略属性分为禁止惰行策略、允许惰行策略和强制惰行策略；在坡度超过正负坡度阈值的区域和定速巡航区域设置禁止惰行策略；在坡度位于正负坡度阈值范围内的区域设置允许惰行策略；在列车进入站台区域时，设置强制惰行策略；所述的游移参数更新点包含：运行区间的正负坡度阈值、速度调整阈值上下限值和最小惰行速度。所述的在线调整列车的目标调整速度的方法包含：列车在线运行，当列车经过剩余时间检查点时，计算剩余时间，判断惰行策略属性，并根据各个运营等级的节能距离-速度曲线在线更新目标调整速度；当列车经过游移参数更新点时，更新正负坡度阈值，计算并更新目标调整速度的上下限值，并更新允许惰行的最小速度。在所述的恢复方式包含：牵引恢复运行方式和制动恢复运行方式；上坡时，列车受牵引力在线运行，当列车速度大于目标调整速度上限，列车开始以惰行方式运行，当列车速度小于目标调整速度下限，列车开始以牵引恢复运行方式运行；下坡时，列车受制动力在线运行，当列车速度小于目标调整速度下限，列车开始以惰行方式运行，当列车速度大于目标调整速度上限，列车开始以制动恢复运行方式运行。上坡时，所述的计算并更新目标调整速度的上下限值的方法包含：start_coast_limit＝time_regu_speed+upper_speed_marginstop_coast_limit＝time_regu_speed-lower_speed_margin其中，time_regu_speed是目标调整速度，start_coast_limit是目标调整速度上限值，stop_coast_limit是目标调整速度下限值，upper_speed_margin是速度调整阈值上限值，lower_speed_margin是速度调整阈值下限值；下坡时，所述的计算并更新目标调整速度的上下限值的方法包含：start_coast_limit＝time_regu_speed-lower_speed_marginstop_coast_limit＝time_regu_speed+upper_speed_margin其中，time_regu_speed是目标调整速度，start_coast_limit是目标调整速度下限值，stop_coast_limit是目标调整速度上限值，upper_speed_margin是速度调整阈值上限值，lower_speed_margin是速度调整阈值下限值。牵引恢复运行过程中的目标调整速度计算方法包含：time_regu_speed[k]＝time_regu_speed[k-1]+Γtraction×ΔT其中，time_regu_speed表示目标调整速度，Γtraction是牵引恢复阶段的牵引加速度阈值，ΔT是ATO区间仿真控制周期，下标索引k、k-1分别表示本周期和上周期的数值；制动恢复运行过程中的目标调整速度计算方法包含：time_regu_speed[k]＝time_regu_speed[k-1]+Γbrake×ΔT其中，time_regu_speed表示目标调整速度，Γbrake是制动恢复阶段的制动加速度阈值，ΔT是ATO区间仿真控制周期，下标索引k、k-1分别表示本周期和上周期的数值。惰行运行过程中，所述的在线更新目标调整速度的方法包含：xp＝speed_dev_profile[p].remaining_timeyp＝speed_dev_profile[p].regu_speedxp+1＝speed_dev_profile[p+1].remaining_timeyp+1＝sp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，包含以下步骤：/n根据列车运行的真实线路环境进行离线的ATO区间仿真运行，迭代搜索目标调整速度，获得具有不同运行时间的各个运营等级的距离-速度曲线，根据离线规划的各个运营等级的距离-速度曲线，在列车运行区间上设置多个存储有运行数据的时间调整点；/n列车在运行区间上在线运行，经过时间调整点时，根据时间调整点中的运行数据和离线规划的各个运营等级的距离-速度曲线在线调整列车的目标调整速度，使列车以无施加动力或阻力的惰行方式和施加动力或阻力的恢复方式交替运行。/n

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，包含以下步骤：
根据列车运行的真实线路环境进行离线的ATO区间仿真运行，迭代搜索目标调整速度，获得具有不同运行时间的各个运营等级的距离-速度曲线，根据离线规划的各个运营等级的距离-速度曲线，在列车运行区间上设置多个存储有运行数据的时间调整点；
列车在运行区间上在线运行，经过时间调整点时，根据时间调整点中的运行数据和离线规划的各个运营等级的距离-速度曲线在线调整列车的目标调整速度，使列车以无施加动力或阻力的惰行方式和施加动力或阻力的恢复方式交替运行。


2.如权利要求1所述的城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，所述的运营等级的距离-速度曲线包含：紧密运行距离-速度曲线，以及至少两个节能距离-速度曲线；
所述的紧密运行距离-速度曲线是仿真列车以最短时间完成区间运行所获得的距离-速度曲线；
所述的节能距离-速度曲线是仿真列车以不同运营等级的运行时间为约束，对仿真列车的目标调整速度进行迭代搜索所获得的距离-速度曲线。


3.如权利要求2所述的城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，所述的对仿真列车的目标调整速度进行迭代搜索的方法包含：
设置目标调整速度的初始搜索范围的下限值为0，上限值为紧密运行距离-速度曲线的速度峰值，以初始搜索范围的平均值作为目标调整速度的初始值；
仿真列车按照当前的目标调整速度进行ATO区间仿真运行，如果本次运行所用时间大于当前运营等级的期望运行时间，则调整目标调整速度的搜索范围的下限值，以调整后的搜索范围的平均值作为更新的目标调整速度；
仿真列车按照更新的目标调整速度进行ATO区间仿真运行，直至运行所用时间小于等于当前运营等级的期望运行时间，则停止迭代，获得当前运营等级的节能距离-速度曲线。


4.如权利要求3所述的城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，所述的运营等级的期望运行时间为：
desired_time＝tight_running_time×(1+time_percent)
其中，tight_running_time是紧密运行距离-速度曲线的运行时间，time_percent是不同运营等级的时间松弛比例因子。


5.如权利要求4所述的城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，所述的时间调整点包含：剩余时间检查点和游移参数更新点；
所述的剩余时间检查点包含：剩余时间、目标调整速度和惰行策略属性；所述的惰行策略属性分为禁止惰行策略、允许惰行策略和强制惰行策略；在坡度超过正负坡度阈值的区域和定速巡航区域设置禁止惰行策略；在坡度位于正负坡度阈值范围内的区域设置允许惰行策略；在列车进入站台区域时，设置强制惰行策略；
所述的游移参数更新点包含：运行区间的正负坡度阈值、速度调整阈值上下限值和最小惰行速度。


6.如权利要求5所述的城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，所述的在线调整列车的目标调整速度的方法包含：列车在线运行，当列车经过剩余时间检查点时，计算剩余时间，判断惰行策略属性，并根据各个运营等级的节能距离-速度曲线在线更新目标调整速度；当列车经过游移参数更新点时，更新正负坡度阈值，计算并更新目标调整速度的上下限值，并更新允许惰行的最小速度。


7.如权利要求6所述的城市轨道交通列车节能运行方法，其特征在于，在所述的恢复方式包含：牵引恢复运行方式和制动恢复运行方式；
上坡时，列车受牵引力在线运行，当列车速度大于目标调整速度上限，列车开始以惰行方式运行，当列车速度小于目标调整速度下限，列车开始以牵引恢复运行方式运行；
下坡时，列车受制动力在线运行，当列车速度小于目标调整速度下限，列车开始以惰行方式运行，当列车速度大于目标调整速度上限，列车开始以制动恢复运行方式运行。


8.如权利要求7所述的城市轨道交...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾立忠，吕新军，戴虎，职文超，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31