一種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統，當該儲能式軌道車啟動時，獲取其當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量，利用該當前運行速度以及預存線路信息，計算出該儲能式軌道車的當前位置信息，再從預設對應關系表中直接查詢與該當前位置信息對應的當前運行策略，即滿足平均旅行速度前提下使該儲能式軌道車總能耗最低要求的當前運行方式，之后，依據該當前運行策略和當前可用能量，控制該儲能式軌道車牽引運行，從而在可用能量足夠的前提下，達到了保證該儲能式軌道車平均旅行速度的同時使其在運行期間的總能耗最低的發明目的。
【專利說明】—種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及儲能式軌道車的節能控制領域，更具體地說，涉及一種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統。
【背景技術】
[0002]與傳統的接觸式軌道車不同，儲能式軌道車是一種利用車載儲能電源作為牽引動力電源的非接觸式軌道車，無需設置接觸網或第三軌授電，只要利用乘客上下車時間對儲能電源充電，在運行期間只消耗該儲能電源的能量，無需供電系統為軌道車提供額外的能源，簡化了軌道車的運行操作，且降低了成本。
[0003]在實際應用中，這種儲能式軌道車的能耗主要分牽引能耗和輔助能耗兩大類，其中，牽引能耗是軌道車牽引系統驅動其加/減速運行消耗的能量，輔助能耗則是軌道車內空調、照明、空氣壓縮機等設備的能耗。經研究發現，當載客量固定時，牽引能耗主要受牽引加速度的影響，而牽引加速度又直接影響軌道車的運行時間，軌道車的運行時間又進一步影響了軌道車的輔助能耗，所以，如何在保證軌道車平均旅行速度的同時，使該軌道車的總能耗最低成為這種儲能式軌道車牽引控制亟需解決的問題。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明提供了一種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統，能夠根據該儲能式軌道車的具體運行情況，確定合適的運行策略，從而達到在保證該儲能式軌道車平均旅行速度的同時使其總能耗最低的發明目的。
[0005]為了實現該目的，本發明提出的技術方案為:
[0006]一種儲能式軌道車的牽引控制方法，所述方法包括:
[0007]獲取儲能式軌道車的當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量；
[0008]利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述儲能軌道車的當前位置信息；
[0009]查詢與所述當前位置信息對應的當前運行策略；
[0010]依據所述當前運行策略和所述當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0011]優選的，所述當前運行策略包括儲能式軌道車繼續運行的加速度或減速度。
[0012]優選的，所述依據所述當前運行策略和所述當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行，包括:
[0013]獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量；
[0014]判斷所述當前可用能量是否小于所述預估能量；
[0015]如果否，則采用當前運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行；
[0016]如果是，則調整所述當前運行策略，并返回所述獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量步驟繼續執行，直至所述判斷結果為否。
[0017]優選的，所述調整所述當前運行策略包括:
[0018]逐漸減小所述儲能式軌道車繼續運行的加速度，或者逐漸增大所述儲能式軌道車繼續運行的減速度。
[0019]優選的，所述利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述儲能軌道車的當前位置信息包括:
[0020]對所述當前運行速度進行積分運算，得到所述儲能式軌道車的當前運行距離；
[0021]利用所述當前運行距離以及預存線路信息，確定所述儲能式軌道車的當前位置信肩、O
[0022]一種儲能式軌道車的牽引控制裝置，所述裝置包括:
[0023]獲取模塊，用于獲取儲能式軌道車的當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用倉;
[0024]計算模塊，用于利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述車載軌道車的當前位置信息；
[0025]查詢模塊，用于查詢與所述當前位置信息對應的當前運行策略；
[0026]控制模塊，用于依據所述查詢模塊查詢到的當前運行策略以及所述獲取模塊獲取的當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0027]優選的，所述控制模塊包括:
[0028]獲取單元，用于獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量;
[0029]判斷單元，用于判斷所述當前可用能量是否小于所述預估能量；
[0030]控制單元，用于當所述判斷單元的判斷結果為否時，采用當前運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行；
[0031]調整單元，用于在所述判斷結果為是時，調整所述當前運行策略，并觸發所述獲取單元繼續執行，直至所述判斷單元的判斷結果為否。
[0032]優選的，當所述當前運行策略包括儲能式軌道車繼續運行的加速度或減速度時，所述調整單元具體用于:
[0033]在所述判斷結果為是時，逐漸減小所述儲能式軌道車繼續運行的加速度或逐漸增大所述儲能式軌道車繼續運行的減速度，直至所述判斷單元的判斷結果為否，觸發所述控制單元采用調整后的運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0034]優選的，所述計算模塊包括:
[0035]積分運算單元，用于對所述當前運行速度進行積分運算，得到所述儲能式軌道車的當前運行距離；
[0036]確定單元，用于利用所述當前運行距離以及預存線路信息，確定所述儲能式軌道車的當前位置信息。
[0037]—種儲能式軌道車的牽引控制系統，所述系統包括:與所述儲能式軌道
[0038]車內牽引逆變器相連的儲能電源；
[0039]分別與所述牽引逆變器和所述儲能電源相連，如上述的控制裝置。
[0040]由此可見，本發明提供了一種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統，當該儲能式軌道車啟動時，獲取其當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量，利用該當前運行速度以及預存線路信息，計算出該儲能式+軌道車的當前位置信息，再從預設對應關系表中直接查詢與該當前位置信息對應的當前運行策略，即滿足平均旅行速度前提下使該儲能式軌道車總能耗最低要求的當前運行方式，之后，依據該當前運行策略和當前可用能量，控制該儲能式軌道車牽引運行，從而在可用能量足夠的前提下，達到了保證該儲能式軌道車平均旅行速度的同時使其在運行期間的總能耗最低的發明目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0042]圖1為本發明一種儲能式軌道車的牽引控制方法流程圖；
[0043]圖2為本發明儲能式軌道車的運行距離與能耗之間的關系曲線；
[0044]圖3為本發明儲能式軌道車的運行距離與運行速度之間的關系曲線；
[0045]圖4為本發明另一種儲能式軌道車的牽引控制方法流程圖；
[0046]圖5為本發明一種儲能式軌道車的牽引控制裝置的結構示意圖；
[0047]圖6為本發明另一種儲能式軌道車的牽引控制裝置的結構示意圖；
[0048]圖7為本發明另一種儲能式軌道車的牽引控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0049]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0050]本發明提供了一種儲能式軌道車的牽引控制方法、裝置和系統，當該儲能式軌道車啟動時，獲取其當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量，利用該當前運行速度以及預存線路信息，計算出該儲能式軌道車的當前位置信息，再從預設對應關系表中直接查詢與該當前位置信息對應的當前運行策略，即滿足平均旅行速度前提下使該儲能式軌道車總能耗最低要求的當前運行方式，之后，依據該當前運行策略和當前可用能量，控制該儲能式軌道車牽引運行，從而在可用能量足夠的前提下，達到了保證該儲能式軌道車平均旅行速度的同時使其在運行期間的總能耗最低的發明目的。
[0051]實施例一:
[0052]如圖1所示，為本發明一種儲能式軌道車的牽引控制方法流程圖，該方法具體可以包括:
[0053]步驟SllO:獲取儲能式軌道車的當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量。
[0054]步驟S120:利用所獲取的當前運行速度以及預存線路信息，計算所述儲能軌道車的當前位置信息。
[0055]在軌道交通系統的實際應用中，相鄰站點之間的線路信息是已知的，本實施例通過將其預存起來，當通過對獲取的當前運行速度積分，得到儲能式軌道車的當前運行距離(即從本站點出發到當前位置的運行距離)之后，利用該當前運行距離和已知的線路信息，即可得到軌道車的當前位置信息。其中，由于線路信息可以包括相鄰站點之間的距離，路況信息等，則所得當前位置信息也可以包括:軌道車的當前位置及其路況信息等。
[0056]步驟S130:查詢與確定的當前位置信息對應的當前運行策略。
[0057]本實施例中，可通過對已知線路進行仿真，得到軌道車在不同位置開始運行的最佳運行策略，即在滿足平均旅行速度的前提下，調整儲能式軌道車的牽引特性使其總能耗最低，并將仿真結果以表格形式存儲在車載控制裝置內。所以，當該軌道車實際運行時，只需得到其當前位置信息，即可從預存的表格中查詢到與該當前位置信息對應的當前運行策略即最佳運行策略。其中，平均旅行速度是指包括停車時間的列車運行距離與運行時間的運行距離的商值，在實際應用中，軌道車運行必須使該商值滿足一定閾值。
[0058]本實施例中，當前運行策略可以為儲能式軌道車繼續運行的加速度或減速度與速度之間的關系，通過執行該當前運行策略，確定該軌道車以多大速度繼續運行，滿足預設要求。
[0059]舉例說明:
[0060]當儲能式軌道車運行站點間距相同時，如圖2所示儲能式軌道車運行距離與能耗之間的關系曲線，給出了不同運行速度下所對應的能耗的關系曲線，210為40km/h的運行速度下的關系曲線，220為50km/h的運行速度下的關系曲線，230為60km/h的運行速度下的關系曲線，240為70km/h的運行速度下的關系曲線。由圖3可直接得知，在相同站點間距中，不同運行速度(其對應不同運行策略)下，軌道車所產生的能耗不同，且運行速度越高，能耗越大。
[0061]當儲能式軌道車的儲能電源的儲能相同時，如圖3所示儲能式軌道車運行距離與運行速度之間的另一關系曲線，給出了不同運行速度下所對應的運行距離的關系曲線，310為50km/h的運行速度下的關系曲線，320為60km/h的運行速度下的關系曲線，330為70km/h的運行速度下的關系曲線，由圖4可直觀得知，在相同儲能前提下，軌道車的最高運行速度不同，其能夠運行的最遠距離不同，且最高運行速度越小，運行距離越遠。
[0062]本實施例可采用類似上述舉例的仿真方式確定已知線路上不同位置的最佳運行策略，但并不限于上述兩種方式，只要不是本領域技術人員付出創造性勞動確定的，均屬于本發明保護范圍。
[0063]步驟S140:依據所述當前運行策略和所述當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0064]需要說明的是，由于仿真得到的最佳運行策略主要是基于軌道車的運行速度和總能耗得到的，并未考慮到該軌道車當前可用能量，因而，軌道車的當前可用能量并不一定能夠支持其采用當前運行策略運行到下一站點，所以，為了保證軌道車的可靠運行，在運行所得當前運行策略后，還需將軌道車的當前可用能量考慮進去，作為本發明優選實施例，如圖4所示,在實施例一的基礎上,步驟S140具體可以包括:
[0065]步驟S141:獲取儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量；
[0066]步驟S142:判斷獲取的當前可用能量是否小于所述預估能量，如果否，則進入步驟S143 ;如果是，則執行步驟S144 ；
[0067]步驟S143:采用當前運行策略控制儲能式軌道車牽引運行。
[0068]步驟S144:調整查詢到的當前運行策略，并返回步驟S141。
[0069]在實際應用中，對當前運行策略進行調整后，將重新計算該調整后的運行策略所需的電源能量即預估能量，并繼續判斷當前可用能量是否小于該預估能量，若是，則繼續進行調整處理，直至該判斷結果為否。
[0070]其中，調整當前運行策略具體可以為:根據軌道車的當前運行狀態，逐漸減小該軌道車繼續運行的加速度，或者逐漸增大該軌道車繼續運行的減速度。
[0071]由此可見，本發明實施例實際應用中，當該儲能式軌道車啟動時，根據計算得到的該軌道車的當前位置信息，從預設對應關系表中直接查詢與其對應的當前運行策略，即滿足平均旅行速度前提下使該儲能式軌道車總能耗最低要求的當前運行方式，之后，依據該當前運行策略和當前可用能量，控制該儲能式軌道車牽引運行，從而在可用能量足夠的前提下，達到了保證該儲能式軌道車平均旅行速度的同時使其在運行期間的總能耗最低的發明目的，而且，在軌道車運行過程中，全程無需接觸網提供額外能量，大大簡化了控制軌道車的牽引運行的操作步驟。
[0072]實施例二:
[0073]如圖5所示，為本發明一種儲能式軌道車的牽引控制裝置的結構示意圖，該裝置具體可以包括:
[0074]獲取模塊510，用于獲取儲能式軌道車的當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量。
[0075]計算模塊520，用于利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述車載軌道車的當前位置信息。
[0076]作為本發明一優選實施例，該計算模塊520具體可以包括:
[0077]積分運算單元，用于對所述當前運行速度進行積分運算，得到所述儲能式軌道車的當前運行距離；
[0078]確定單元，用于利用所述當前運行距離以及預存線路信息，確定所述儲能式軌道車的當前位置信息。
[0079]查詢模塊530，用于查詢與所述當前位置信息對應的當前運行策略。
[0080]控制模塊540，用于依據所述查詢模塊查詢到的當前運行策略以及所述獲取模塊獲取的當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0081]在本實施例的實際應用中，當該儲能式軌道車啟動時，計算模塊利用獲取模塊獲取的軌道車的當前運行速度以及預設線路信息，計算得到該軌道車的當前位置信息，之后，由查詢模塊從預設對應關系表中直接查詢與其對應的當前運行策略，即滿足平均旅行速度前提下使該儲能式軌道車總能耗最低要求的當前運行方式，再由控制模塊依據該當前運行策略和當前可用能量，控制該儲能式軌道車牽引運行，從而在可用能量足夠的前提下，達到了保證該儲能式軌道車平均旅行速度的同時使其在運行期間的總能耗最低的發明目的，而且在，軌道車運行過程中，全程無需接觸網提供額外能量，大大簡化了控制軌道車的牽引運行的操作步驟。
[0082]優選的,如圖6所示,在上述實施例二或上述優選實施例的基礎上,該所述控制模塊540可以包括:
[0083]獲取單元541，用于獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量。
[0084]判斷單元542，用于判斷所述當前可用能量是否小于所述預估能量。
[0085]控制單元543，用于當所述判斷單元的判斷結果為否時，采用當前運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0086]調整單元544，用于在所述判斷結果為是時，調整所述當前運行策略，并觸發所述獲取單元繼續執行，直至所述判斷單元的判斷結果為否。
[0087]在實際應用中，當該當前運行策略包括儲能式軌道車繼續運行的加速度或減速度時，所述調整單元544具體用于:
[0088]在判斷單元542的判斷結果為是時，逐漸減小所述儲能式軌道車繼續運行的加速度或逐漸增大所述儲能式軌道車繼續運行的減速度，并觸發獲取單元541繼續執行，直至判斷單元542的判斷結果為否，觸發控制單元543采用調整后的運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行。
[0089]在本發明實施例中，查詢到軌道車當前位置的最佳運行策略后，還將進一步考慮該軌道車的儲能電源的可用能量是否能夠支持該軌道車達到下一站點，若不能，則根據當前可用能量調整查詢到的運行策略，直至滿足該支持要求為止，從而保證了軌道車的可靠運行。
[0090]實施例三:
[0091]如圖7所示，為本發明一種儲能式軌道車的牽引控制系統的結構示意圖，該系統可以包括:與該儲能式道軌車內的牽引逆變器相連儲能電源710和控制裝置720，且該控制裝置720還與儲能電源710相連。
[0092]其中，控制裝置720的具體結構與上述各實施例所描述的一種儲能式軌道車的牽引控制裝置的結構相同，在此將不再復述。
[0093]結合上述方法實施例所描述的該控制裝置720在實際應用中具體功能可知，本實施例中，控制裝置由計算得到的軌道車的當前位置信息，從預存的控制策略中選擇相應的當前運行策略，之后，結合儲能電源內的當前可用能量控制牽引逆變器工作，在保證該軌道車能夠到達下一站點的前提下，控制軌道車至少達到平均旅行速度的同時使其總能耗最低，且在軌道車運行過程中，全程無需接觸網提供額外能量，大大簡化了控制軌道車的牽引運行的操作步驟。
[0094]需要說明的是，在本發明實施例所提供的儲能式軌道車的牽引控制系統中，除了上述裝置外，還可以包括用于顯示控制裝置獲取的軌道車的當前運行速度和當前可用能量，以及查詢到的當前運行策略的顯示裝置，用于實現個裝置之間連接的連接部件等等，本發明此處不再一一列舉，只要不是本領域技術人員付出創造性勞動確定的，均屬于本發明保護范圍。
[0095]另外，在本發明上述各實施例中，諸如第一、第二等之類的關系術語僅僅用來將一個單元或者操作與另一個單元或操作區分開來,而不一定要求或者暗示這些單元或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。
[0096]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與方法實施例相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可，同理對于實施例公開的系統，其包括裝置實施例，相關部分也可參見方法部分的說明。
[0097]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種儲能式軌道車的牽引控制方法，其特征在于，所述方法包括: 獲取儲能式軌道車的當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量； 利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述儲能軌道車的當前位置信息； 查詢與所述當前位置信息對應的當前運行策略； 依據所述當前運行策略和所述當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述當前運行策略包括儲能式軌道車繼續運行的加速度或減速度。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述依據所述當前運行策略和所述當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行，包括: 獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量； 判斷所述當前可用能量是否小于所述預估能量； 如果否，則采用當前運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行； 如果是，則調整所述當前運行策略，并返回所述獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量步驟繼續執行，直至所述判斷結果為否。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述調整所述當前運行策略包括: 逐漸減小所述儲能式軌道車繼續運行的加速度，或者逐漸增大所述儲能式軌道車繼續運行的減速度。
5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述儲能軌道車的當前位置信息包括: 對所述當前運行速度進行積分運算，得到所述儲能式軌道車的當前運行距離； 利用所述當前運行距離以及預存線路信息，確定所述儲能式軌道車的當前位置信息。
6.一種儲能式軌道車的牽引控制裝置，其特征在于，所述裝置包括: 獲取模塊，用于獲取儲能式軌道車的當前運行速度以及車載儲能電源的當前可用能量; 計算模塊，用于利用所述當前運行速度以及預存線路信息，計算所述車載軌道車的當前位置信息； 查詢模塊，用于查詢與所述當前位置信息對應的當前運行策略； 控制模塊，用于依據所述查詢模塊查詢到的當前運行策略以及所述獲取模塊獲取的當前可用能量，控制所述儲能式軌道車牽引運行。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述控制模塊包括: 獲取單元，用于獲取所述儲能式軌道車采用當前運行策略到達下一站點的預估能量； 判斷單元，用于判斷所述當前可用能量是否小于所述預估能量； 控制單元，用于當所述判斷單元的判斷結果為否時，采用當前運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行； 調整單元，用于在所述判斷結果為是時，調整所述當前運行策略，并觸發所述獲取單元繼續執行，直至所述判斷單元的判斷結果為否。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，當所述當前運行策略包括儲能式軌道車繼續運行的加速度或減速度時，所述調整單元具體用于: 在所述判斷結果為是時，逐漸減小所述儲能式軌道車繼續運行的加速度或逐漸增大所述儲能式軌道車繼續運行的減速度，直至所述判斷單元的判斷結果為否，觸發所述控制單元采用調整后的運行策略控制所述儲能式軌道車牽引運行。
9.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述計算模塊包括: 積分運算單元，用于對所述當前運行速度進行積分運算，得到所述儲能式軌道車的當前運行距離； 確定單元，用于利用所述當前運行距離以及預存線路信息，確定所述儲能式軌道車的當前位置信息。
10.一種儲能式軌道車的牽引控制系統，其特征在于，所述系統包括: 與所述儲能式軌道車內牽引逆變器相連的儲能電源； 分別與所述牽引逆變器和所述儲能電源相連，如權利要求6-9任一項所述的控制裝置。
【文檔編號】B61C3/02GK104139710SQ201410391913
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年8月11日 優先權日:2014年8月11日
【發明者】陳中杰, 劉友梅, 楊穎 , 柳曉峰, 李駿 申請人:南車株洲電力機車有限公司