轨道列车节省电能运行控制方法技术

本发明专利技术涉及轨道交通运行控制技术领域，公开了一种轨道列车节省电能运行控制方法，包括以下步骤：S1、根据列车运行数据预测列车站间运行的时间-速度曲线；S2、利用所述曲线控制列车运行，在列车运行过程中，根据当前牵引供电网/第三轨的电压、列车所受阻力以及粘着力调节列车在下一时刻的运行模式、速度及加速度。通过依据实时牵引供电网/第三轨电压及线形现况，决定列车节省电能的实时运行方式；考虑实时列车运行粘着力，确保列车运行时不致造成列车打滑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通运行控制
，特别是涉及一种。
技术介绍
各个城市轨道交通成本都非常之高，不但建设成本很高，而且正式运营通车后线路每年的运营维护成本更是非常大，其中尤其以线路耗电费用最为严重，致使城市轨道交通运营成本居高不下，这已成为城市轨道交通最为突出的一大难题。因此，降低城市轨道交通能耗，减少用电总量，成为降低城市轨道交通运营成本的一个最为有效的途径。城市轨道交通系统运营过程中能耗的主要形式即为用电能耗。根据对城市轨道交通用电负荷的统计分析，能耗主要用于以下几个方面牵引供电、通风空调、电扶梯、照明、 给排水，弱电系统等等，其中尤其以牵引供电能耗最大，有近50%均来自于列车牵引能耗。因此，减少城市轨道交通系统耗能的重要途径之一就是降低列车牵引能耗。列车牵引能耗主要用于列车运行，因此，实现列车的节能运行成为了降低列车牵引能耗最为有效的重要手段。现有轨道列车运行节能控制的方法，均以脱机方式调节列车速度，未能针对节省电能提出在线实时的有效方法，也未同时考虑时刻表调节与列车粘着力的问题。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何设计一种。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种，包括以下步骤SI、根据列车运行数据预测列车站间运行的时间-速度曲线；S2、利用所述曲线控制列车运行，在列车运行过程中，根据当前牵引供电网或第三轨的电压，轨道线形参数、列车所受阻力以及粘着力调节列车在下一时刻的运行模式、速度及加速度。优选地，在步骤S2中，利用三层式倒传递类神经网络调节列车在下一时刻的运行模式、速度及加速度。优选地,步骤S2具体包括S21、将当前所述牵引供电网或第三轨的电压，轨道线形参数、列车所受阻力以及粘着力作为倒传递类神经网络输入层的值，根据所述输入层的值计算倒传递类神经网络隐藏层的值；S22、利用所述隐藏层的值计算倒传递类神经网络输出层的值，所述输出层的值包括表示运行模式的数值、速度及加速度；S23、将所述输出层的值与预设输出目标值比较，并调节所述输出层的值，使得二者之间的差值最小。优选地，所述运行模式包括加速、减速、等速和惰行四种。优选地，所述轨道线形参数包括轨道的坡度、曲度和速限。(三)有益效果上述技术方案具有如下优点依据实时牵引供电网或第三轨电压及线形现况，决定列车节省电能的实时运行方式；考虑实时列车运行粘着力，确保列车运行时不致造成列车打滑。附图说明 图I是列车牵引系统能量流示意图；图2是显示本专利技术方法的示意图；图3是本专利技术的方法流程图；图4是三层式倒传递类神经网络示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。首先介绍几种列车模型。列车动力学模型在城市轨道交通中，列车在运行过程中会受到方向和大小不同的很多力的作用，受力情况较为复杂，但针对列车节能运行控制则主要考虑列车在轨道上的纵向运动，因此仅研究列车运行中纵向方向的力。这样，列车在运行过程受到的外力主要为列车牵引力、列车制动力、列车运行阻力。I.列车牵引力由于城市轨道交通中列车是由动车和拖车编组的，因此，其列车的牵引力则来自于各个动车。其实动车的本质就是一个能量转换机构，它通过牵引电动机，将牵引网或第三轨供入的电能转换为机械能，然后传递到动车的动轮上，动轮通过与钢轨的接触和摩擦，产生对钢轨的作用力，同时钢轨对于动轮有一个与列车运行方向相同的反作用力，即牵引力，从而使列车能够向前运行。2.列车制动力城市轨道交通中列车制动力是由制动装置产生的、与列车在轨道上的运行方向相反的、阻碍列车运动的、司机可根据需要或由自动驾驶设备控制和调节的外力。现如今，大多城市轨道交通的车辆牵引电传动系统均采用了先进的调频调压交流感应电机驱动系统，此系统在高速时具有良好的电制动性能，但当列车处于低速时，电制动效率较低，制动效果不佳，为此在列车车速降低到一定程度后必须采用空气制动系统进行列车的制动。因此，列车的制动有电制动和空气(摩擦)制动两类。3.列车运行阻力列车运行过程中所产生的一种与其运行方向相反、阻止其运行且大小不能由司机控制的外力，即为列车运行阻力。其按形成原因可分为基本阻力和附加阻力。(I)基本阻力列车在任何运行(包括启动阶段)情况下都存在的阻力。引起列车基本阻力的因素有很多，主要是由于车辆各零部件之间、车辆表面与空气之间以及车轮与钢轨之间的摩擦和冲击所造成的。但在实际运用中，这些因素都很难用理论公式来计算，因此，为了简化其计算方法，通常采用由大量试验综合得出的经验公式进行计算，一般为单位基本阻力等于列车运行速度的二次三项式形式，即W0 = a+bv+cv2 (N/kN) ( I)式中，a、b、c为与车辆类型有关的经验常数；v为列车速度，单位m/s。(2)附加阻力列车在个别情况下运行时才会存在的阻力。附加阻力与基本阻力不同，受车辆类型影响较小，它取决于线路条件，主要包括坡道附加阻力、曲线附加阻力、空气阻力等。坡道附加阻力指列车在坡道上运行时列车重力沿轨道方向的分力。当列车处于上坡道时，坡道附加阻力阻碍列车前行；反之，则有助于列车前行。列车的单位坡道阻力Wi在数值上等于列车所处坡道的坡度千分数i，即Wi = i (N/kN) (2)曲线附加阻力指列车处于曲线轨道时轨道对列车产生的附加阻力。计算单位曲线附加阻力Wr的经验公式为wr = A/R(N/kN) (3)式中，A为试验方法确定的常数，通常为450-800，根据我国《列车牵引计算规程》，A取600 ；R为曲线半径，单位m。总附加阻力指列车同时运行于坡道、曲线及空气阻力。通常单位总附加阻力％为以上二者之和。由物理学知识可知，物体的状态由作用在其上的作用力的合力来决定。为便于计算，将列车沿钢轨运行视作一个质点的平移运动来分析，即列车牵引力F、列车运行阻力W、列车制动力B均作用于列车的重心，且方向平行于钢轨，列车所受合力Ftotal即为Ftotal = F-W-B (N/kN) (4)由列车合力Ftrtal可以得出，城市轨道交通中列车在线路中的运行状态有四种，即牵引状态、巡航状态、惰行状态、制动状态。各状态下列车合力情况如下牵引状态当列车处于启动阶段和加速阶段时会采用此状态，它包括牵引力和运行阻力，即Ftotal = F-W (N/kN) (5)巡航状态当列车处于运行线路中间阶段时会采用此状态，此时列车合力为0，列车保持一恒定速度行驶，即Ftotal = O (N/kN) (6)惰行状态当列车处于运行线路中间阶段时会采用此状态，它仅包括运行阻力，即Ftotal = -W (N/kN) (7)制动状态当列车处于减速阶段或准备停车时会采用此状态，它包括制动力和运行阻力，即Ftotal = -W-B (N/kN) (8)列车运动学模型列车在不同外力的作用下能够在线路轨道上进行加速、等速、减速等的移动，这符合了牛顿力学的运动规律。假设列车以加速度at()tal经过时间t后运行了距离S，那么由牛顿力学运动规律有列车运动学模型为Vt = V0+atotalt (9)式中，Vc^ Vt分别为列车运行的初始速度和末速度。能耗评估模型 如图I所示，为列车牵引系统能量流示意图(以牵引网供电方式为例)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道列车节省电能运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据列车运行数据预测列车站间运行的时间?速度曲线；S2、利用所述曲线控制列车运行，在列车运行过程中，根据当前牵引供电网或第三轨的电压，轨道线形参数、列车所受阻力以及粘着力调节列车在下一时刻的运行模式、速度及加速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹芳，柯博仁，唐涛，陈南鸣，
申请(专利权)人：北京交通大学，陈南鸣，
类型：发明
国别省市：