在存在变化的优化参数的情况下优化动力系统性能的系统和方法技术方案

一种用于控制具有至少一个内燃动力单元的动力系统的操作的方法包括：（ａ）识别多个离散的潜在动态事件；（ｂ）针对各个潜在动态事件，计算描述动力系统所遵从的动力设定的优化分布图，以便优化至少一个动力单元的至少一个操作参数；（ｃ）基于具有当前最高概率的潜在动态事件来选择优化分布图中的一个；以及（ｄ）根据所选择的优化分布图来操作系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及优化动力系统以及监测和控制交通工具操作，以改进效率，同时满足 时间表约束。
技术介绍
机车和其它动力系统是具有多个子系统的复杂的系统，各个子系统与其它子系统 相互依赖。操作员在机车上，以确保机车及其相关联的运货车厢负载的恰当操作。除了确 保机车的恰当操作之外，操作员还负责确定列车的运行速度和列车(机车是其一部分)内 的力。为了执行此功能，操作员通常必须具有在特定地形上操作机车和各种列车的广泛的 经验。需要这种知识，以符合可随着列车沿着轨道的位置而变化的规定的运行速度。另外， 操作员还负责保证列车内的力保持在可接受的限值内。但是，即使具有用以保证安全操作的知识，操作员通常不能将机车操作成使得针 对各个行程最大程度地降低燃料消耗。例如，必须考虑的其它因素可包括排放输出、例如噪 声/振动的操作员的环境状况、燃料消耗和排放输出的加权组合等。这是难以做到的，因 为，举例来说，列车的大小和负载会改变，机车及其燃料/排放特征是不同的，而且天气和 交通状况会改变。如果为操作员提供方法来确定在给定的日子驾驶列车来满足所需时间表 (抵达时间)的同时尽可能使用最少的燃料而不管燃料源的波动的最好的方式，操作员就 可以更加有效地操作列车。用于确定驱动非公路用交通工具或船舶或者操作固定的动力设备的最佳方式的 一种方法在转让给本专利技术的受让人的名称为“TripOptimization System and Method for a Train”的美国专利申请公开2007/0225878中有所描述。虽然其中描述的方法提供了最 优的行程前计划和持续更新，但是需要在行程期间存在动态事件时优化交通工具操作。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术的这些和其它缺点，本专利技术提供了用于响应于动态事件的 发生来确定动力系统操作的方法和设备。在一个实施例中，列车或交通工具交通控制对象 (例如信号和转辙器)成为自动的列车或交通工具操作系统或节流燃料优化系统的可动态 地分配的速度目标。在那些目标处所允许的速度变化触发速度分布图的重新计划，然后控 制列车在可构造的约束内接近目标。根据本专利技术的一方面，提供了一种用于控制具有至少一个内燃动力单元的动力系 统的操作的方法。该方法包括(a)识别多个离散的潜在动态事件；(b)针对各个潜在动态 事件，计算描述动力系统所遵从的动力设定的优化分布图，以便优化至少一个动力单元的 至少一个操作参数；(c)基于具有当前最高概率的潜在动态事件来选择优化分布图中的一 个；以及⑷根据选定的优化分布图来操作系统。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于操作具有至少一个内燃动力单元的动力4作来产生指示动力系统的至少一个操作参数 的信号的至少一个传感器；(b)可操作来将指示外部信息的数据输送到控制系统的通信信 道；以及(C)联接到至少一个传感器和通信信道上的处理器，该处理器被编程为(i)识别 多个离散的潜在动态事件；(ii)针对各个潜在动态事件，计算描述动力系统所遵从的动力 设定的优化分布图，以便优化至少一个动力单元的至少一个操作参数；以及(iii)基于具 有当前最高概率的潜在动态事件来选择优化分布图中的一个。应当理解，本专利技术的原理可宽泛地应用于任何动力系统，包括用来对交通工具或 系统中的另一个构件提供原动力的动力单元。动力系统的非限制性实例包括列车及其它轨 道交通工具、非公路用交通工具、船舶和其中执行随时间变化的优化且优化目标可改变的 固定的动力系统。如本文所用，术语“非公路用交通工具”包括诸如矿用卡车或其它建造或 挖掘车、农用车等的交通工具。可以在系统水平应用本文描述的优化原理和动态控制变化， 以进行电或磁推进、机械推进，以及空气或液体介质压力推进。如本文所用，术语“动力单 元”宽泛地包括诸如内燃(例如柴油机)原动机、基于电池或电容器的存储系统、吊轨或第 三轨道动力源、风力发电机系统、波浪或水力发电机系统、光伏发电机系统、IR发电机系统 等设备。动力单元可在动力系统的内部或外部。例如，外部动力单元可使无源或有源交通 工具在导轨上运动。实例为磁悬浮列车、线缆驱动的有轨电车和缆车、传送机系统，以及空 气管系统。因此，将理解，在后续描述中，对列车和机车的参照仅是代表性的实例。附图说明通过参照结合附图得到的以下描述，可最佳地理解本专利技术，其中图1是结合了用于实践本专利技术的方法的实例的设备的列车的示意图；图2是示出了本专利技术的实施例的功能构件的框图；图3是示出了根据本专利技术的一个方面的列车控制的方法的框图；以及图4是示出了根据本专利技术的一个方面的优化的方法的流程图。具体实施例方式参照附图，其中相同参考标号在各图中始终指示相同元件，将对本专利技术的示例性 实施例进行描述。可以以多个方式来实现本专利技术，包括实现为系统(包括计算机处理系 统)、方法(包括计算机化的方法)、设备、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户接口 (包括网络入口)，或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。下面对本专利技术的若 干个实施例进行论述。图1描绘了可对其应用本专利技术的方法的示例性列车31。虽然为了说明清楚而未显 示，但是应该理解，列车31包括可操作来以已知的方式对列车31的一个或多个其它构件提 供原动力的内燃动力单元。例如，其可通过机械传动来驱动列车的轮子。通常，动力单元将 是安装在机车机组42中且联接到一个或多个发电机上的一个或多个柴油机循环发动机。 发电机又连接到电能存储系统(例如电池)和/或列车的轮子处的电力牵引马达上。提供了用以确定列车31的位置的定位器元件30。定位器元件30可为与全球定位 系统35相关联的传感器，或者确定列车31的位置的传感器系统。其它系统的实例可包括 但不限于，地面装置，例如射频自动装备识别(RF ΑΕΙ)标签、调度，和/或视频测定。另一5个系统可包括在机车上的测速计和距参照点的距离计算。还可提供无线通信系统47，以允 许列车之间的通信，以及/或者允许与远程位置(例如调度员)通信。还可从其它列车传 递关于行驶位置的信息。轨道特征元件33提供关于轨道的信息，主要是坡度、高度和曲率信息。轨道特征 元件33可包括车载轨道综合数据库36。使用传感器或数据发生器38来测量或估计由机车 机组42拉动的牵引力40、机车机组42的节流设定、机车机组42构造信息、机车机组42的 速度、单独的机车构造、单独的机车容量等。在示例性实施例中，可在不使用传感器38的情 况下加载机车机组42的构造信息，但是由如上所述的其它方法输入。此外，还可考虑机组 中的机车的健康。理解的是，传感器或牵引力数据发生器可为离散的形式，或者基于来自其 它交通工具参数的数据得出需要的值。例如，可通过测量原动机所消耗的燃料且减去连接 到原动机上的辅助装置所使用的动力来得出牵引力。图1进一步公开了可为本专利技术的实施例的一部分的其它元件。提供了可操作来从 定位器元件30、轨道特征元件33和传感器38接收信息的处理器44。算法46在处理器44 内运行。使用算法46来基于涉及机车42、列车31、轨道34和如上所述的任务的目标的参 数来计算优化的行程计划。在示例性实施例中，基于当列车31沿着轨道34运动时的列车 行为的模型，作为简化了算法中所提供的假设的情况下根据物理性质得出的非线性微分方 程的解而建立行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制具有至少一个动力单元的动力系统的操作的方法，所述方法包括：（ａ）识别多个离散的潜在动态事件；（ｂ）针对各个潜在动态事件，计算描述所述动力系统所遵从的动力设定的优化分布图，以便优化所述至少一个动力单元的至少一个操作参数；（ｃ）基于具有当前最高概率的潜在动态事件来选择所述优化分布图中的一个；以及（ｄ）根据所选择的优化分布图来操作所述系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W道姆，GR沙菲尔，JF诺夫辛格，GD罗斯，SJ塞克肖尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]