城市轨道交通负荷过程仿真计算方法、介质及设备技术

本发明专利技术提供了一种城市轨道交通负荷过程仿真计算方法、介质及设备，方法包括步骤：S1、解析行车运行图，获取列出在各区间运行时的时间位置约束；S2、建立第i列车在第k个区间定时节能运行的双层优化目标，其中，i∈M，M为全线列车总数；S3、基于第i列车在第k区间优化目标，交替迭代寻求惰行控制系数并根据固定阶梯级目标速度搜索算法求解各列车在各区间准点节能运行的最优控制策略，得到各列车实际运行轨迹，生成实迹运行图。本发明专利技术极大程度还原了城市轨道交通负荷的实际运行过程，为城市轨道交通复杂问题如钢轨电位异常问题的分析提供参考，也能最大化牵引车与制动车之间的再生制动能量利用，为节能运行图的研究奠定基础。为节能运行图的研究奠定基础。为节能运行图的研究奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
城市轨道交通负荷过程仿真计算方法、介质及设备


[0001]本专利技术属于城轨供电
，具体涉及一种城市轨道交通负荷过程仿真计算方法、介质及设备。

技术介绍

[0002]近年来，城市轨道交通规模不断扩大，城轨供电系统面临的问题也日益复杂，目前供电系统负荷过程的仿真分析，多采用以单列车运行过程为基准，在固定发车间隔下，平铺单列车牵引计算结果生成运行图用于供电计算，而对于实际运营的供电系统，各列车按照行车运行图运行，特别是采用快慢车运营的线路，不同时间段，各列车在各区间的运行时间与停站时间也不尽相同，所以仅对单列车进行仿真是不全面的，但现有技术中仍缺乏相关的仿真方法。

技术实现思路

[0003]为了克服上述技术缺陷，本专利技术第一个方面提供了一种城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，包括步骤：
[0004]S1、解析行车运行图，获取列出在各区间运行时的时间位置约束；建立第i列车在第k个区间定时节能运行的优化目标，其中，i∈M，M为全线列车总数；
[0005]S2、基于第i列车在第k区间的优化目标，交替迭代寻求惰行控制系数并根据固定阶梯级目标速度搜索算法求解各列车在各区间准点节能运行的最优控制策略，得到各列车实际运行轨迹，生成实迹运行图。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，优化目标包括：各列车在各区间的列车实际运行时间与各列车在各区间的计划运行时间差值最小、各列车在各区间运行时的牵引能耗最小。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，列车i在区间k定时节能运行的约束条件为：准点精度约束、限速约束、惰行控制系数约束。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述获取列出在各区间运行时的时间位置约束包括：
[0009]获取列车i在每个车站节点到发时刻及停站时间。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2包括：
[0011]S201、初始化仿真条件，令i＝1，惰行控制系数目标速度搜索算子所处的层级数m＝0，目标速度为第列车在第k个区间最高运行速度；
[0012]S202、利用目标速度和线路中限速信息，重新进行坡道划分，并根据当前目标速度和惰行控制系数，将列车区间运行过程划分为启动、中间调速运行、制动进站三个阶段，完成列车在区间k的速度衔接；
[0013]S203、计算区间最小运行时间若则直接输出第i列车第k个区间的运行记录；反之，m++，令跳转至步骤S202，为第i列车在第k个区间平均速度；
[0014]S204、若列车i在区间k的实际运行时间不等于计划运行时间T
ik
，则采用固定阶梯级搜索算法，修改目标速度直至
[0015]S205、列车区间运行记录保存：列车i在区间k以惰行控制系数τ、目标速度v
cm
运行时的运行记录包括各时刻速度vik、位置xik、机车出力Fik、机车取流Iik、牵引能耗Eik、制动能量Bik；
[0016]S206、令若则令并跳转至步骤S202，反之则选择牵引能耗值最小的组合作为第i列车在第k个区间的最终优化结果，并跳转至步骤S207；为第k次最大牵引能耗，Δπ为牵引能耗差值；
[0017]S207、令k++，若k<L
i
，则令m＝0，并跳转至步骤S202，反之跳转至步骤S208；L
i
运行列车数量；
[0018]S208、令i++，若i>M，则跳转至步骤S211；反之令k＝1，若第i列车在第k(k≤L
i
)个区间的运行时间T
ik
和前n(n≤i
‑
1)列车在第k个区间的区间运行时间相等，则不再进行第i列车在第k个区间的仿真计算，直接读取列车n在区间k的运行记录及优化结果v
cm
，并跳转至步骤S206，反之则令m＝0，并跳转至步骤S202；
[0019]S209、根据各列车优化后的运行记录，得到具有列车位置、速度电气参数信息的实迹行车运行图。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，所述固定阶梯级搜索算法包括如下步骤：
[0021]S2041、令m＝0，m0＝1，为第i列车第k区间平均运行时间；
[0022]S2042、计算目标速度：若则的区间运行时间若则m1＝1，跳转至步骤S2043，否则m0++，令重复步骤S2041；λ0为变量参数；
[0023]S2043、计算目标速度为时的区间运行时间若则跳转至步骤S2044，否则m1++，令重复步骤S2043，若m1＝5，则跳转至步骤S2042；
[0024]S2044、计算目标速度为时的区间运行时间若则并跳转至步骤S2045，否则m2++，令重复步骤S2044；若m2＝5，则跳转至步骤S2043；
[0025]S2045、计算目标速度为时的区间运行时间若则跳转至步骤S2046，否则m3++，令重复步骤S2045；若m3＝5，则跳转至步骤S2044；
[0026]S2046、计算目标速度为时的区间运行时间若则输出目标速度转入输出目标速度，否则m4++，令转入步骤S2046；若m4＝5，则转入步骤S2045。
[0027]本专利技术第二个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令。
[0028]本专利技术第三个方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述的城市轨道交通负荷过程仿真计算方法。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过解析行车运行图将其作为约束条件，建立各列车在各区间定时节能运行的双层控制优化目标，采用固定阶梯级目标速度搜索算法完成行车运行图中对各列列车的时间约束，得到各列车在各区间准点节能运行的最优操纵策略，还原各列车基于行车运行图的运行轨迹，得到实迹运行图，极大程度还原了城市轨道交通负荷的实际运行过程，为城市轨道交通复杂问题如钢轨电位异常问题的分析提供参考，也能最大化牵引车与制动车之间的再生制动能量利用，为节能运行图的研究奠定基础。
附图说明
[0030]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，其中：
[0031]图1为实施例1所述城市轨道交通负荷过程仿真计算方法的流程图；
[0032]图2为实施例1所述的行车运行图；
[0033]图3为实施例1所述固定阶梯级搜索算法的流程图。
具体实施方式
[0034]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]实施例1
[0036]本实施例公开了一种城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，如图1所示，包括步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，其特征在于，包括步骤：S1、解析行车运行图，获取列出在各区间运行时的时间位置约束；建立第i列车在第k个区间定时节能运行的优化目标，其中，i∈M，M为全线列车总数；S2、基于第i列车在第k区间的优化目标，交替迭代寻求惰行控制系数并根据固定阶梯级目标速度搜索算法求解各列车在各区间准点节能运行的最优控制策略，得到各列车实际运行轨迹，生成实迹运行图。2.根据权利要求1所述的城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，其特征在于，优化目标包括：各列车在各区间的列车实际运行时间与各列车在各区间的计划运行时间差值最小、各列车在各区间运行时的牵引能耗最小。3.根据权利要求1所述的城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，其特征在于，在步骤S2中，列车i在区间k定时节能运行的约束条件为：准点精度约束、限速约束、惰行控制系数约束。4.根据权利要求1所述的城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，其特征在于，所述获取列出在各区间运行时的时间位置约束包括：获取列车i在每个车站节点到发时刻及停站时间。5.根据权利要求所述的城市轨道交通负荷过程仿真计算方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S201、初始化仿真条件，令i＝1，惰行控制系数目标速度搜索算子所处的层级数m＝0，目标速度层级数m＝0，目标速度为第列车在第k个区间最高运行速度；S202、利用目标速度和线路中限速信息，重新进行坡道划分，并根据当前目标速度和惰行控制系数，将列车区间运行过程划分为启动、中间调速运行、制动进站三个阶段，完成列车在区间k的速度衔接；S203、计算区间最小运行时间若则直接输出第i列车第k个区间的运行记录；反之，m++，令跳转至步骤S202，为第i列车在第k个区间平均速度；S204、若列车i在区间k的实际运行时间不等于计划运行时间T
ik
，则采用固定阶梯级搜索算法，修改目标速度直至S205、列车区间运行记录保存：列车i在区间k以惰行控制系数τ、目标速度v
cm
运行时的运行记录包括各时刻速度vik、位置xik、机车出力Fik、机车取流Iik、牵引能耗Eik、制动能量Bik；S206、令若则令并跳转至步骤S202，反之则选择牵引能耗值最小的组合作为第i列车在第k个区间的最终优化结果，并跳转至步骤S207；为第k次最大牵引能耗，Δπ为牵引能耗差值；S207、令k++，若k<L
i

【专利技术属性】
技术研发人员：赵云云，冯超，何治新，李鲲鹏，王洪杰，王哲元，林晓鸿，桑国阳，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：