列车速度曲线的生成方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及列车运行技术领域，提供一种列车速度曲线的生成方法、装置、电子设备及存储介质，包括：基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型；基于列车参数构建整车动力学模型，对整车动力学模型进行牵引计算，得到列车在不同速度下的需求功率；以两个牵引变电所的总能耗最小为目标，在约束条件下，根据等效电路模型和需求功率确定列车速度曲线。本发明专利技术通过基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型以及获取列车的需求功率，以两个牵引变电所的总能耗最小为目标，在预设的约束条件下，根据等效电路模型和需求功率确定列车速度曲线，做到将列车和牵引网的各个器件的效率考虑在内，在能耗最小的约束下，使得速度曲线更准确，更契合实际情况。更契合实际情况。更契合实际情况。

【技术实现步骤摘要】
列车速度曲线的生成方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及列车运行
，尤其涉及一种列车速度曲线的生成方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]地铁在城市轨道交通运营线路制式中的占比达到了77.2％，而地铁列车的运行能耗又占整个系统总能耗的40％
‑
50％，因此优化地铁列车速度曲线对于节能减排具有重要的意义。
[0003]目前，国内外对于对列车速度曲线优化的方法主要分为三类：1)解析算法，这种求解方法可以获得理论上的最优解，但是需要建立精确的数学模型。2)数值算法，对于目标函数的要求相对较低，可以在优化性能和计算时间之间进行权衡。3)进化算法，进化算法对于优化模型的要求最低。
[0004]现有的这些优化在建模时大多只考虑了列车部分，只会最大程度地减少列车牵引能耗，而不是系统的总能耗。或者在建立牵引等效模型时仅考虑了线路上的损耗，并未考虑电能在从变电所输送到列车的过程中，会有一部分能量消耗在电机、逆变器等相关设备上，而这些损耗的多少(电机，逆变器效率)都与列车运行状态密切相关，因此即使计算了变电站处的能耗，但该能耗值并不准确。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种列车速度曲线的生成方法、装置、电子设备及存储介质。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种列车速度曲线的生成方法，包括：
[0007]基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型，所述等效电路模型表征相邻两个牵引变电所和列车之间的运行关系；
[0008]基于列车参数构建整车动力学模型，对所述整车动力学模型进行牵引计算，得到列车在不同速度下的需求功率；
[0009]以两个牵引变电所的总能耗最小为目标，在预设的约束条件下，根据所述等效电路模型和所述需求功率确定列车速度曲线。
[0010]在一个实施例中，所述基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型，包括：
[0011]根据列车参数和牵引网参数构建包含相邻两个牵引变电所和列车的等效电路拓扑结构；所述等效电路拓扑结构中以电压源和内阻表征牵引变电所，以功率源和制动电阻表征列车；
[0012]根据所述等效电路拓扑结构构建等效电路模型。
[0013]在一个实施例中，所述等效电路模型包括：
[0014][0015]其中，U
s1
和U
s2
表征两个牵引变电所的电压源，u1为列车母线电压，P1为列车需求功率，i1和i2为等效电路中的回路电流，r1、r2、r3和r4为等效电路中的阻抗，r
s1
和r
s2
为等效电路中的内阻。
[0016]在一个实施例中，所述需求功率由以下计算公式获取：
[0017][0018]其中，P1为列车所需功率，F
tr
为牵引力，v为列车速度，η
motor
为电机效率，η
inv
为逆变器效率，P
aux
为列车辅助功率。
[0019]在一个实施例中，所述电机功率由列车运行速度与牵引力采用二维插值计算得到，具体为：
[0020]η
motor
＝η(v，F
tr
)
[0021][0022]其中，η(
·
)为二维插值函数，F
tr
‑
max
为电机最大牵引力，P
max
为恒功区功率值，v
n
为列车进入恒功区的转折速度，v
max
为列车的最大运行速度，F
tr
(v)为不同速度下的牵引力。
[0023]在一个实施例中，所述逆变器功率由工作功率点和输入电压采用二维插值计算得到，具体为：
[0024]η
inv
＝η(P，U
bus
)
[0025]其中，η(
·
)为二维插值函数，P为工作功率点，U
bus
为母线电压。在一个实施例中，所述约束条件包括：
[0026]T
total
＝T
sta
[0027]v(k)≤v
lim
‑
max
[0028]0≤F
tr
(k)≤F
tr
‑
max
(k)
[0029]F
br
‑
min
(k)≤F
br
≤0
[0030]其中，T
total
为列车速度曲线总运行时间，T
sta
为列车即定总运行时间，一个区段的速度v(k)不能超过该区段限速值v
lim
‑
max
，并且牵引力F
tr
(k)与电制动力F
br
需要满足牵引制动特性曲线(F
tr
‑
max
(k)，F
br
‑
min
(k))的限制。
[0031]在一个实施例中，所述方法还包括：
[0032]将确定的列车速度曲线输入到等效电路模型，获得列车节点处的电压值，确定电压值是否超出牵引网电压的上下限，获得比较结果；基于所述比较结果确定所述列车速度曲线是否合适。
[0033]第二方面，本专利技术提供一种列车速度曲线的生成装置，包括：
[0034]第一构建模块，用于基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型，所述等效电路模型表征相邻两个牵引变电所和列车之间的运行关系；
[0035]第二构建模块，用于基于列车参数构建整车动力学模型，对所述整车动力学模型进行牵引计算，得到列车在不同速度下的需求功率；
[0036]生成模块，用于以两个牵引变电所的总能耗最小为目标，在预设的约束条件下，根据所述等效电路模型和所述需求功率确定列车速度曲线。
[0037]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述列车速度曲线的生成方法的步骤。
[0038]第四方面，本专利技术提供一种处理器可读存储介质，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行第一方面所述列车速度曲线的生成方法的步骤。
[0039]本专利技术提供的列车速度曲线的生成方法、装置、电子设备及存储介质，通过基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型以及获取列车在不同速度下的需求功率，以两个牵引变电所的总能耗最小为目标，在预设的约束条件下，根据等效电路模型和需求功率确定列车速度曲线，做到将列车和牵引网的各个器件的效率考虑在内，在能耗最小的约束下，使得速度曲线更准确，更契合实际情况。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车速度曲线的生成方法，其特征在于，包括：基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型，所述等效电路模型表征相邻两个牵引变电所和列车之间的运行关系；基于列车参数构建整车动力学模型，对所述整车动力学模型进行牵引计算，得到列车在不同速度下的需求功率；以两个牵引变电所的总能耗最小为目标，在预设的约束条件下，根据所述等效电路模型和所述需求功率确定列车速度曲线。2.根据权利要求1所述的列车速度曲线的生成方法，其特征在于，所述基于列车参数和牵引网参数建立等效电路模型，包括：根据列车参数和牵引网参数构建包含相邻两个牵引变电所和列车的等效电路拓扑结构；所述等效电路拓扑结构中以电压源和内阻表征牵引变电所，以功率源和制动电阻表征列车；根据所述等效电路拓扑结构构建等效电路模型。3.根据权利要求2所述的列车速度曲线的生成方法，其特征在于，所述等效电路模型包括：其中，U
s1
和U
s2
表征两个牵引变电所的电压源，u1为列车母线电压，P1为列车需求功率，i1和i2为等效电路中的回路电流，r1、r2、r3和r4为等效电路中的阻抗，r
s1
和r
s2
为等效电路中的内阻。4.根据权利要求1或3所述的列车速度曲线的生成方法，其特征在于，所述需求功率由以下计算公式获取：其中，P1为列车的需求功率，F
tr
为牵引力，v为列车速度，η
motor
为电机效率，η
inv
为逆变器效率，P
aux
为列车辅助功率。5.根据权利要求4所述的列车速度曲线的生成方法，其特征在于，所述电机功率由列车运行速度与牵引力采用二维插值计算得到，具体为：η
motor
＝η(v,F
tr
)其中，η(
·
)为二维插值函数，F
tr
‑
max
为电机最大牵引力，P
max
为恒功区功率值，v
n
为列车进入恒功区的转折速度，v
max
为列车的最大运行速度，F
tr
...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐洪峰，王轶欧，
申请(专利权)人：中车工业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：