[发明专利]城市轨道交通CBTC系统车载ATO节能操控方法

说明书

本发明公开了一种城市轨道交通CBTC系统车载ATO节能操控方法，包括：将车载ATO节能运行划分为四个阶段，并对各个阶段的运行工况能耗进行分析；四个阶段分别为：加速阶段、巡航阶段、惰行阶段以及制动阶段；采用遗传算法并结合运行工况能耗分析结果，将求解能耗最小问题转换为求解加速阶段至巡航阶段的最佳转换点、巡航阶段至惰行阶段的最佳转换点，以及惰行阶段至制动阶段的最佳转换点，并采用离线方式计算，从而获得进入巡航阶段、惰行阶段以及制动阶段的最佳位置。该方法有利于降低能耗，并可最终运行时间时尽量贴近计划运行总时间。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通CBTC系统车载ATO节能操控方法。

背景技术

在城市轨道交通信号控制系统中，基于无线通信的列车控制系统(简称CBTC)逐渐成为主流，最近开通的地铁线路均采用了CBTC的信号系统，尤其是国产信号系统的大力发展，更是推动了CBTC技术应用的普及，这种信号系统，最大的改变就是列车驾驶方式的变化。

据统计，在地铁运行过程中，列车能耗占总能耗的50％以上，现有的节能方法主要有轻体化车辆，减小运行阻力，提高供电效率，节能驾驶，再生制动应用，其中节能驾驶操作对车辆运行能耗影响最大。通过技术手段实现节能减排，开展城轨节能驾驶策略研究对降低轨道交通运营成本，有着更为显著的意义。

在CBTC系统中，车载ATO设备在ATP监督下，负责驾驶列车运行的功能，故改变ATO的控制策略，能够实现单列车的运行节能目标。

ATO子系统工作在不同的列车控制级别和列车运行模式下，具体的控制级别和运行模式取决于列车实际运行所在区域内的设备以及列车自身设备。列车运行模式可分为：连续式ATO，点式ATO，连续和点式的混合模式。

当ATO控车时，列车从站台启动出发，依次经历加速阶段、平稳运行阶段、制动阶段，在下一站台对标停稳。

在平稳运行阶段，列车保持恒速运行，ATO会施加较小的作用力用于克服运行阻力。每个区间都基本相似，只是受各区间线路长度、曲线大小等影响，区间限速有变化。

ATO的输入信息来源主要有4个：速度传感器，应答器，线路数据库，运行计划时间。

当前ATO对车辆运行速度的控制，是依据输入数据，经过实时计算并选择一条合理的控车速度曲线，并不会考虑巡航和惰行方面来实现节能控车，ATO曲线计算中也并没有考虑速度转换点的合理位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种城市轨道交通CBTC系统车载ATO节能操控方法，有利于降低能耗，并可最终运行时间时尽量贴近计划运行总时间。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种城市轨道交通CBTC系统车载ATO节能操控方法，包括：

将车载ATO节能运行划分为四个阶段，并对各个阶段的运行工况能耗进行分析；四个阶段分别为：以最大牵引力将速度从零提升至最大运行速度v的加速阶段，以最大运行速度v持续运行的巡航阶段，从最大运行速度v开始惰行至速度u的惰行阶段，以及以ATO最大制动力控制停车的制动阶段；

采用遗传算法并结合运行工况能耗分析结果，将求解能耗最小问题转换为求解加速阶段至巡航阶段的最佳转换点、巡航阶段至惰行阶段的最佳转换点，以及惰行阶段至制动阶段的最佳转换点，并采用离线方式计算，从而获得进入巡航阶段、惰行阶段以及制动阶段的最佳位置。

所述对各个阶段的运行工况能耗进行分析包括：

加速阶段列车能耗描述为：

E₁＝(F-W)×s₁