去除不必要牽引的列車節能運行控制方法

去除不必要牽引的列車節能運行控制方法
【專利摘要】本發明實施例提供了一種去除不必要牽引的列車節能運行控制方法。該方法主要包括：基于ATO系統獲取列車運行牽引制動級位，根據列車運行牽引制動級位判斷列車的當前位置是否為牽引點；當列車的當前位置為牽引點時，計算出列車當前已運行的時間t、列車在當前位置采用惰行方式至制動停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec、列車在當前位置采用牽引方式至制動停車的運行時間Tt和牽引能耗Et；根據Ta，t,Tc,Ec，Tt,Et判斷列車是否在當前位置不施加牽引，以惰行方式至制動停車。本發明可在列車牽引點處分別預測采用牽引或惰行方式至制動停車的運行時間和能耗，實時決策是否采用惰行方式至制動進站停車，實現避免不必要的牽引工況，從而減少列車運行牽引能耗。
【專利說明】
去除不必要牽引的列車節能運行控制方法
技術領域
[0001] 本發明設及列車運行控制技術領域，尤其設及一種去除不必要牽引的列車節能運 行控制方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著我國軌道交通的迅速發展，城市軌道交通系統的整體能耗也逐年增 長。按照目前的用電情況來看，城市軌道交通系統的用電量已經對城市的能源供給帶來了 一定的負擔，同時也給城軌運營單位帶來了較大的成本壓力。因此，如何使用更好的技術來 降低能耗，進而降低運營成本是一個亟待解決的問題。在城市軌道交通系統中，能耗主要包 括兩個部分:列車牽引用電和動力照明用電。列車牽引用電的用電量主要受列車運行工況 W及列車車載用電設備用電情況的影響。城市軌道交通列車運行一般分為牽引、巡航、惰 行、制動四個工況，其中，列車運行在牽引工況下需要消耗較多電能，運行在惰行工況不消 耗電能。因此為了減少牽引用電，一種常見的思路是減少列車在牽引工況下的運行時間，增 加惰行工況下的運行時間。
[0003] 對于列車在當前站間的最后一次牽引，由于接近列車進站停車階段，經常遇到由 牽引工況立刻或經歷很短暫的惰行工況轉換為制動工況的情況，此時減少的列車站間運行 時間并不多，消耗的能量較大。在運種情況下列車采用牽引工況的必要性并不明顯。
[0004] 目前還沒有針對此問題的優化控制方法。因此，需要提出一種有效的列車運行優 化控制方法，去除不必要的牽引工況，W滿足減少牽引能耗的需求。

【發明內容】

[0005] 本發明的實施例提供了一種去除不必要牽引的列車節能運行控制方法，W實現減 少列車牽引能耗的目的。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。
[0007] -種去除不必要牽引的列車節能運行控制方法，包括：
[000引基于時刻表確定當前站間列車預定運行時間Ta，基于ΑΤΟ系統獲取列車運行牽引 制動級位，根據列車運行牽引制動級位判斷列車是否處于牽引點處；
[0009] 當列車的當前位置為牽引點時，計算出列車當前已運行的時間t、列車在當前位置 采用惰行方式至制動停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec、列車在當前位置采用牽引方式至制 動停車的運行時間Tt和牽引能耗Et;
[0010] 根據所述了3，*，1'。，私，1\，6*判斷列車是否在當前位置不施加牽弓|，^惰行方式至制 動停車。
[0011] 進一步地，所述的根據列車運行牽引制動級位判斷列車是否處于牽引點處，包括：
[0012] 從系統控制器獲取列車運行牽引制動級位，牽引制動級位的取值范圍在-1到1之 間，當牽引制動級位大于0時，列車運行在牽引過程中，當牽引制動級位為1時，列車W最大 牽引狀態運行；當牽引制動級位為0時，列車運行在惰行過程；當牽引制動級位小于0時，列 車處于制動狀態；
[0013] 如果列車當前的牽引制動級位為1，且上一采樣時刻的牽引制動級位為0,則判斷 當前列車處于牽引點處。
[0014] 進一步地，所述的計算出列車當前已運行的時間t:
[0015]
[0016] 其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;ai為牽引工況下列車加 速度;曰2為惰行工況下列車加速度。
[0017] 進一步地，所述列車在當前位置采用惰行方式至制動停車的運行時間T。和牽引能 耗Ec為：
[001 引
[0019] Ec = 0
[0020] 其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;32為惰行工況下列車加 速度;化為去除不必要牽引后列車制動的起始速度;曰3為制動工況下列車減速度。
[0021] 進一步地，所述列車在當前位置采用牽引方式至制動停車的運行時間Tt和牽引能 耗Et:
[0024]其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;ai為牽引工況下列車加 速度;曰3為制動工況下列車減速度;Vt為列車在當前位置允許牽引達到的最大速度;Μ為列車 的質量。
[002引進一步地，所述的根據所述了3，*，1'。瓜，1\瓜判斷列車是否在當前位置不施加牽 弓l，W惰行方式至制動停車，包括：
[0026] 判斷是否滿足t+Tc<Ta，如果是，則確定在當前位置不施加牽引，不影響列車準時到 站，進行后續處理步驟;否則，直接基于當前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力；
[0027] 判斷是否滿月
其中，E為列車在該站間運行的牽引能耗;T為列車在該 站間運行的時間，如果是，則去除此次本應施加的牽引過程，在當前采樣周期內列車采用惰 行方式運行;否則直接基于當前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力。
[0028] 進一步地，所述的方法還包括：
[0029] 在當前采樣周期結束后，在下一個采樣周期開始時，重復執行上面的處理過程，直 至基于ΑΤΟ系統獲取的列車運行牽引制動級位不是牽引級位。
[0030] 由上述本發明的實施例提供的技術方案可W看出，本發明通過計算列車在站間可 能實施的最后一次牽引所消耗的牽引電量A Ε和所減少的站間運行時間ΔΤ，對比在該站間 所消耗的牽引電量E和運行時間T，基于對比結果確定在列車的當前位置是否施加牽引過 程，可w去除消耗較多牽引電量而站間運行時間縮短較少的列車牽引工況，從而達到減少 列車運行牽引能耗，進而減少城市軌道交通系統能耗的目的。
[0031] 本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，運些將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 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一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可W根據運些附圖獲得其他 的附圖。
[0033] 圖1為本發明實施例提供的一種去除不必要牽引的列車節能運行控制方法的處理 流程圖；
[0034] 圖2為本發明實施例提供的一種城軌ΑΤΟ控制模式的示意圖；
[0035] 圖3和圖4為本發明實施例提供的一種切除典型不必要牽引的示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0037] 本技術領域技術人員可W理解，除非特意聲明，運里使用的單數形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加 一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元 件被"連接"或"禪接"到另一元件時，它可W直接連接或禪接到其他元件，或者也可W存在 中間元件。此外，運里使用的"連接"或"禪接"可W包括無線連接或禪接。運里使用的措辭 "和/或"包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0038] 本技術領域技術人員可W理解，除非另外定義，運里使用的所有術語(包括技術術 語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該 理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意 義一致的意義，并且除非像運里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0039] 為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖W幾個具體實施例為例做進一步 的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。
[0040] 實施例一
[0041] 本發明實施例為了去除不必要的牽引工況，W滿足減少牽引能耗的需求，提供了 一種去除不必要牽引的列車節能運行控制方法。該方法的處理流程如圖1所示，包括W下步 驟：
[0042] 步驟1、根據時刻表確定列車在當前站間的預定運行時間化。
[0043] 步驟2、圖2為本發明實施例提供的一種城軌ΑΤΟ控制模式的示意圖，從ΑΤΟ (Automatic Train化eration，列車自動運行裝置）系統控制器獲取列車運行牽引制動級 位，牽引制動級位的取值范圍在-1到1之間，列車當前具體的牽引制動級位的值由列車在該 站間的規定運行策略確定。
[0044] 基于不同的牽引制動級位，列車會輸出不同的牽引力/制動力，從而列車會運行在 不同的工況下(牽引、惰行、制動），當牽引制動級位大于0時，列車運行在牽引過程中，當牽 引制動級位為1時，列車W最大牽引狀態運行；當牽引制動級位為0時，列車運行在惰行過 程;當牽引制動級位小于加寸，列車處于制動狀態。如圖2所示，本實施例中提供的ΑΤΟ系統控 審臘式如下，列車運行W目標速度為標準，當牽引至接近目標速度后停止施加牽引，列車W 惰行方式運行，當列車速度低于設置的速度口限后會再次施加牽引，重復此過程直至接近 車站進行制動停車。
[0045] 步驟3、判斷列車當前是否在牽引點處，如果滿足此時的牽引制動級位為1，且上一 采樣時刻的牽引制動級位為0,則判斷當前列車處于牽引點處。運里的牽引點不是列車從速 度為0開始運行的起始點，而是代表圖2中列車由惰行工況轉為牽引工況的點，如有多個惰 行-牽引過程，也具有指代意義。
[0046] 當列車處于牽引點處時，列車應施加牽引，此時牽引制動級位為1，前一時刻列車 處于惰行工況，牽引制動級位為0。
[0047] 當不滿足此時牽引制動級位為1，且上一采樣時刻的牽引制動級位為0,判斷當前 列車所處位置不是牽引起始點，直接基于當前位置的牽引制動級位輸出列車運行牽引/制 動力，列車運行牽引力/制動力是與列車當前速度、牽引制動級位相關的，當車型已定的情 況下，會確定一條該車型對應的牽引/制動特性曲線，基于運些參數最終確定列車的牽引 力/制動力。
[0048] 步驟4、計算到當前位置列車已運行時間t、計算在當前位置采用牽引方式至制動 停車的牽引能耗Et和運行時間Tt、計算在當前位置采用惰行方式至制動停車的牽引能耗Ec 和運行時間Tc，計算方法如下：
[0054] 其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;ai為牽引工況下列車加 速度;32為惰行工況下列車加速度;Vb為去除不必要牽引后列車制動的起始速度;33為制動 工況下列車減速度;Vt為列車在當前位置允許牽引達到的最大速度;Μ為列車的質量。
[0055] 步驟5、基于到當前位置列車已運行時間t、從當前位置采用惰行方式至制動停車 的運行時間TcW及列車預定站間運行時間化，判斷去除此次牽引后，是否影響列車準時到 站：
[0056] t+Tc<Ta
[0057] 如果是，則執行下述處理步驟;否則直接基于當前牽引制動級位輸出列車運行牽 引/制動力。
[0058] 步驟6、基于從當前位置采用牽引方式至制動停車的牽引能耗Et和運行時間Tt、從 當前位置采用惰行方式至制動停車的牽引能耗Ec和運行時間Tc、列車在該站間運行的牽引 能耗E、列車在該站間運行的時間T判斷去除此次牽引后是否節省能耗：
[0化9]
[0060]列車在該站間運行的牽引能耗E和運行時間T基于現場的實際數據得到。
[0061 ] AE = Et-Ec
[0062] AT = Tt-Tc
[0063] 如果是，則執行下述處理步驟;否則直接基于當前牽引制動級位輸出列車運行牽 引/制動力。
[0064] 步驟7、去除此次本應施加的牽引過程，在當前采樣周期內列車采用惰行方式運 行。圖3和圖4為本發明實施例提供的一種切除典型不必要牽引的示意圖，圖3表示減少的牽 引能耗A E，圖4表示列車原站間運行時間為Ti，去除掉最后一次不必要的牽引過程后，增加 了 ΔΤ運行時間，實際站間運行時間變為T2,但仍然不影響列車準時到站，且節省了最后一 次牽引的牽引能耗ΔΕ。
[0065] 步驟8、在當前采樣周期結束后，在下一個采樣周期開始時，重復執行上面的處理 過程，直至從ΑΤΟ系統控制器獲取的列車運行牽引制動級位不是牽引級位。
[0066] 綜上所述，本發明通過計算列車在站間可能實施的最后一次牽引所消耗的牽引電 量A Ε和所減少的站間運行時間Δ Τ，對比在該站間所消耗的牽引電量Ε和運行時間Τ，基于 對比結果確定在列車的當前位置是否施加牽引過程，可W去除消耗較多牽引電量而站間運 行時間縮短較少的列車牽引工況，從而達到減少列車運行牽引能耗，進而減少城市軌道交 通系統能耗的目的。
[0067] 本發明可在列車牽引點處分別預測采用牽引或惰行方式至制動停車的運行時間 和能耗。綜合當前站間的發車時刻、運行圖規定的站間運行時間信息，實時決策是否采用惰 行方式至制動進站停車，實現避免不必要的牽引工況，從而減少列車運行牽引能耗的目的。 本發明中所消耗的牽引電量A E和減少的站間運行時間ΔΤ均基于列車在該站間的實時運 行數據估計，保證估計準確度。
[0068] 本領域普通技術人員可W理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或 流程并不一定是實施本發明所必須的。
[0069] 通過W上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可W清楚地了解到本發明可 借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現。基于運樣的理解，本發明的技術方案本質 上或者說對現有技術做出貢獻的部分可軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品 可W存儲在存儲介質中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用W使得一臺計算機設備 (可W是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例或者實施例的某些 部分所述的方法。
[0070] 本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或 系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所W描述得比較簡單，相關之處參見方法 實施例的部分說明即可。W上所描述的裝置及系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為 分離部件說明的單元可W是或者也可W不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可W是或 者也可W不是物理單元，即可W位于一個地方，或者也可W分布到多個網絡單元上。可W根 據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術 人員在不付出創造性勞動的情況下，即可W理解并實施。
[0071] W上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明掲露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該W權利要求的保護范圍 為準。
【主權項】
1. 一種去除不必要牽引的列車節能運行控制方法，其特征在于，包括： 基于時刻表確定當前站間列車預定運行時間Ta，基于ΑΤΟ系統獲取列車運行牽引制動級 位，根據列車運行牽引制動級位判斷列車是否處于牽引點處； 當列車的當前位置為牽引點時，計算出列車當前已運行的時間t、列車在當前位置采用 惰行方式至制動停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec、列車在當前位置采用牽引方式至制動停 車的運行時間Tt和牽引能耗Et; 根據所述了3心1'。瓜，1\瓜判斷列車是否在當前位置不施加牽引，此隋行方式至制動停 車。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根據列車運行牽引制動級位判斷列 車是否處于牽引點處，包括： 從系統控制器獲取列車運行牽引制動級位，牽引制動級位的取值范圍在-1到1之間，當 牽引制動級位大于0時，列車運行在牽引過程中，當牽引制動級位為1時，列車W最大牽引狀 態運行；當牽引制動級位為0時，列車運行在惰行過程；當牽引制動級位小于0時，列車處于 制動狀態； 如果列車當前的牽引制動級位為1，且上一采樣時刻的牽引制動級位為0,則判斷當前 列車處于牽引點處。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的計算出列車當前已運行的時間t:其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;ai為牽引工況下列車加速度； 曰2為惰行工況下列車加速度。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述列車在當前位置采用惰行方式至制動 停車的運行時間Tc和牽引能耗Ec為：Ec 二 0 其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;32為惰行工況下列車加速度； 化為去除不必要牽引后列車制動的起始速度;曰3為制動工況下列車減速度。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述列車在當前位置采用牽引方式至制動 停車的運行時間Tt和牽引能耗Et:其中V為目標速度的最大值;Vo為列車在當前位置的速度;ai為牽引工況下列車加速度； 曰3為制動工況下列車減速度;Vt為列車在當前位置允許牽引達到的最大速度;Μ為列車的質 量。6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述的根據所述了3心1'。瓜，1\瓜判斷列車 是否在當前位置不施加牽引，w惰行方式至制動停車，包括： 判斷是否滿足t+TcXTa，如果是，則確定在當前位置不施加牽引，不影響列車準時到站， 進行后續處理步驟;否則，直接基于當前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力； 判斷是否滿巧i中，E為列車在該站間運行的牽引能耗;T為列車在該站間運 行的時間，如果是，則去除此次本應施加的牽引過程，在當前采樣周期內列車采用惰行方式 運行;否則直接基于當前牽引制動級位輸出列車運行牽引/制動力。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括： 在當前采樣周期結束后，在下一個采樣周期開始時，重復執行上面的處理過程，直至基 于ΑΤΟ系統獲取的列車運行牽引制動級位不是牽引級位。
【文檔編號】B61L27/04GK105835914SQ201610339221
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】荀徑, 寧濱, 唐濤, 湯力成
【申請人】北京交通大學