一种降低列车能耗的ATO控车方法技术

本发明专利技术公开了一种降低列车能耗的ATO控车方法，涉及列车信号控制技术领域。包括以下步骤：车载ATO系统计算当前目标速度CurSbi和预测目标速度PreSbi；根据ATO系统连续三周期运行变化规律，识别目标速度曲线变化模型；根据当前目标速度CurSbi和当前车速Vc对PID控制器进行动态P系数超调控制防护检查，若满足超调防护，则调节PID控制器的P系数；车载ATO系统根据PID控制器计算当前周期的预期输出控制指令Rst0，基于已识别出的目标速度曲线变化模型对控制指令Rst0优化，得到输出控制指令Rst1。本发明专利技术通过识别前方目标速度曲线变化模型，对当前控制指令进行优化调整，减少输出不必要的牵引和制动，降低列车能耗。降低列车能耗。降低列车能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种降低列车能耗的ATO控车方法


[0001]本专利技术涉及轨道列车信号控制
，特别是一种降低列车能耗的ATO控车方法。

技术介绍

[0002]ATO列车自动驾驶系统(简称ATO或ATO系统)在列车自动防护系统(ATP系统)防护下工作，是实现列车自动行驶、精确停车、站台自动化作业、无人折返、列车自动运行调整等功能的列车自动控制系统，可大大降低司机的劳动强度，是目前高速度高密度的城市轨道交通系统高效、舒适、准点、精确停车、节能运行的主要保证。
[0003]在城市轨道交通快速发展的同时，城轨系统的耗电量也在不断增大，城轨系统的能耗问题由此引起了社会各方的密切关注。特别是随着社会经济不断发展，消费结构持续升级，人民群众对城市轨道交通安全、可靠、便捷、舒适、经济的要求越来越高，做好城市轨道交通节能减排工作愈发显得重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：提出一种降低列车能耗的ATO控车方法，通过预测时间偏移后的ATO目标速度控制曲线走势并与当前控制阶段对比，来识别前方曲线的变化模型，根据识别出的模型对当前控制指令进行优化调整，减少输出不必要的牵引和制动，达到降低列车能耗的节能目的。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术是一种降低列车能耗的ATO控车方法，包括以下步骤：
[0007]车载ATO系统计算当前目标速度CurSbi，将列车当前位置向运行方向推进运行距离PreDist后，得到列车预估新位置，并计算此位置下对应的预测目标速度PreSbi，计算当前位置允许达到的最高目标速度MaxSbi；
[0008]根据当前目标速度CurSbi和预测目标速度PreSbi的ATO系统连续三周期运行变化规律，识别目标速度曲线变化模型；
[0009]根据当前目标速度CurSbi和当前车速Vc对PID控制器进行动态P系数超调控制防护检查，若满足超调防护，则调节PID控制器的P系数；
[0010]车载ATO系统根据PID控制器计算当前周期的预期输出控制指令Rst0，基于已识别出的目标速度曲线变化模型对控制指令Rst0优化，得到输出控制指令Rst1；
[0011]进行最高目标速度MaxSbi制动防护检查，若最高目标速度MaxSbi对应的PID控制计算指令为需要输出制动，则清除上述步骤对Rst0的优化修订。
[0012]进一步的，设定时间偏移量PreT，基于列车当前车速Vc得到列车当前位置向运行方向推进距离：PreDist＝Vc*PreT，即可得到列车预估新位置，结合MA及查询列车预估新位置所对应的坡度、静态限速、目标停车点信息，计算该位置的ATO系统预测目标速度PreSbi。
[0013]进一步的，在ATO系统连续三个运行周期内，随着列车运行中真实位置的持续更新
和ATO系统持续设定时间偏移量PreT的目标速度预测PreSbi，即可得到CurSbi和PreSbi两条目标速度曲线，通过对比当前目标速度曲线和预测目标速度曲线的变化规律，即可识别目标曲线追踪的变化模型。
[0014]进一步的，目标速度曲线变化模型包括：
[0015]C
‑
C模型：当前为匀速，预测前方仍为匀速，PreSbi高于CurSbi，但PreSbi为匀速时也属于此模型；
[0016]C
‑
D模型：当前为匀速，预测前方即将进入减速制动；
[0017]D
‑
D模型：当前为制动，预测前方仍为减速制动；
[0018]D
‑
C模型：当前为制动，预测前方即将进入匀速，PreSbi高于CurSbi，但PreSbi为匀速时也属于此模型；
[0019]D
‑
S模型：当前为制动，预测前方即将停车；
[0020]其中，C表示处于匀速阶段，D表示处于减速阶段，S表示处于停车阶段；为了保证判别目标速度Sbi所处控制阶段的稳定性，目标速度Sbi需连续三个运行周期处于匀速、减速或零速时才认为转入对应阶段。
[0021]进一步的，所述动态P系数超调控制防护具体为：
[0022]ATO系统处于巡航控制阶段且处于非降速区段时，当前车速Vc和当前目标速度CurSbi差值小于“调节P系数的车速与目标速度差值门限”时，按照“P系数调节系数”调节PID控制器的P系数。
[0023]进一步的，基于目标速度曲线变化模型包括对控制指令Rst0优化具体为：
[0024]C
‑
C模型：当前车速预计在当前目标速度和预测目标速度之间匀速运行，即PreSbi>＝CurSbi时，应尽可能多的采用惰行控制，即在允许牵引速度门限和惰行速度门限之间追踪目标速度曲线；PreSbi<CurSbi且当前车速Vc>PreSbi时，此时若Rst0>0，则优化输出Rst1＝0，过滤牵引能耗，此时若Rst0<0但当前车速Vc低于最高目标速度MaxSbi，也优化输出Rst1＝0，过滤小段的制动降速转为惰行降速；除上述情形之外的其他场景保持输出指令Rst0；
[0025]C
‑
D模型下：预示着过段时间就要进入减速区，此时需要根据当前车速Vc和PreSbi计算当前速度下是否应施加小制动或提前进入惰行，小制动率的计算公式为：
[0026]DestV ＝ CurSbi*a + PreSbi*b
ꢀꢀꢀ
(1)
[0027]ErrorV ＝ DestV
ꢀ–ꢀ
Vc
ꢀꢀꢀ
(2)
[0028]BrakeMin ＝ p*ErrorV + i*Xi + d*ErrorDiff + GradAcc
ꢀꢀꢀ
(3)
[0029]其中，公式(1)的系数a，b是CurSbi和PreSbi的调控系数，以此得到当前车速Vc和PreSbi的速度差ErrorV，再基于ErrorV进行PID控制器计算得到控制结果BrakeMin；a，b系数的设定正相关于车辆制动响应特性，
[0030]此模型下若Rst0>＝0，当BrakeMin>0时，优化为Rst1＝0；当BrakeMin<GradAcc时，优化为Rst1＝GradAcc；Rst0>0的其他场景，优化为Rst1＝BrakeMin，Rst0<0时，无优化处理；
[0031]D
‑
D模型下：预示着持续减速，此模型需防止前期制动率较大时导致的当前车速Vc和CurSbi偏差过大后续二次牵引制动，目的过滤牵引+制动能耗；当Vc>PreSbi且Rst0>0时，优化为Rst1＝0；
[0032]D
‑
C模型下：预示着进入了减速区的末段，减速末段是大下坡时，PID控制器存在控制超调严重的问题，为了过滤制动超调导致的二次牵引本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低列车能耗的ATO控车方法，其特征在于，包括以下步骤：车载ATO系统计算当前目标速度CurSbi，将列车当前位置向运行方向推进运行距离PreDist后，得到列车预估新位置，并计算此位置下对应的预测目标速度PreSbi，计算当前位置允许达到的最高目标速度MaxSbi；根据当前目标速度CurSbi和预测目标速度PreSbi的ATO系统连续三周期运行变化规律，识别目标速度曲线变化模型；根据当前目标速度CurSbi和当前车速Vc对PID控制器进行动态P系数超调控制防护检查，若满足超调防护，则调节PID控制器的P系数；车载ATO系统根据PID控制器计算当前周期的预期输出控制指令Rst0，基于已识别出的目标速度曲线变化模型对控制指令Rst0优化，得到输出控制指令Rst1；进行最高目标速度制动防护检查，若最高目标速度值对应的PID控制计算指令为需要输出制动，则清除上述步骤对Rst0的优化修订。2.根据权利要求1所述的一种降低列车能耗的ATO控车方法，其特征在于，设定时间偏移量PreT，基于列车当前车速Vc得到列车当前位置向运行方向推进距离：PreDist＝Vc*PreT，即可得到列车预估新位置，结合MA及查询列车预估新位置所对应的坡度、静态限速、目标停车点信息，计算该位置的ATO系统预测目标速度PreSbi。3.根据权利要求2所述的一种降低列车能耗的ATO控车方法，其特征在于，在ATO系统连续三个运行周期内，随着列车运行中真实位置的持续更新和ATO系统持续设定时间偏移量PreT的目标速度预测PreSbi，即可得到CurSbi和PreSbi两条目标速度曲线，通过对比当前目标速度曲线和预测目标速度曲线的变化规律，即可识别目标速度曲线变化模型。4.根据权利要求3所述的一种降低列车能耗的ATO控车方法，其特征在于，目标速度曲线变化模型包括：C
‑
C模型：当前为匀速，预测前方仍为匀速，PreSbi高于CurSbi，但PreSbi为匀速时也属于此模型；C
‑
D模型：当前为匀速，预测前方即将进入减速制动；D
‑
D模型：当前为制动，预测前方仍为减速制动；D
‑
C模型：当前为制动，预测前方即将进入匀速，PreSbi高于CurSbi，但PreSbi为匀速时也属于此模型；D
‑
S模型：当前为制动，预测前方即将停车；其中，C表示处于匀速阶段，D表示处于减速阶段，S表示处于停车阶段；为了保证判别目标速度Sbi所处控制阶段的稳定性，目标速度Sbi需连续三个运行周期处于匀速、减速或零速时才认为转入对应阶段。5.根据权利要求1所述的一种降低列车能耗的ATO控车方法，其特征在于，所述动态P系数超调控制防护具体为：ATO系统处于巡航控制阶段且处于非降速区段时，当前车速Vc和当前目标速度CurSbi差值小于“调节P系数的车速与目标速度差值门限”时，按照“P系数调节系数”调节PID控制器的P系数。6.根据权利要求4所述的一种降低列车能耗的ATO控车方法，其特征在于，基于目标速度曲线变化模型对控制指令Rst0优化具体为：
C
‑
C模型：当前车速预计在当前目标速度和预...

【专利技术属性】
技术研发人员：任赟军，宋晓悦，奚佳毅，
申请(专利权)人：成都交控轨道科技有限公司，
类型：发明
国别省市：