[发明专利]向列车驾驶员提供驾驶建议的方法和列车驾驶员咨询系统

说明书

公开了一种在列车运行期间向列车(1)驾驶员提供驾驶建议的方法。驾驶建议是基于列车将要行驶的行程段的距离(D_seg)和海拔曲线(32)、行程段的行驶时间限制以及沿行程段的速度限制(20)。该方法包括以下步骤：基于列车的实际位置和列车的实际速度限定列车的初始状态(10)；基于列车将要行驶的行程段结束时的目标位置和目标速度限定列车的目标状态(12)；确定列车的初始状态和列车的目标状态之间的能量优化速度曲线(18)，其中能量优化速度曲线由受行程段的行驶时间限制和沿行程段的速度限制约束的基于图的优化算法确定；和基于能量优化速度曲线向驾驶员提供驾驶建议。

技术领域

本发明涉及列车控制。特别地，本发明涉及向驾驶员提供驾驶建议的列车驾驶员系统以及产生这种驾驶建议并将其提供给驾驶员的方法。

背景技术

通常，列车需要大量的能量来运行。由于化石燃料是稀缺资源，期望的是以节能方式运行燃料动力列车。此外，节能运行允许列车承载较少的燃料，这转而又减少了列车的重量并且导致产生更加节能的运行。对于电动列车，也期望以节能的方式运行列车。由于电能通常部分地来自化石燃料并且列车在沿着轨道的许多不同的潜在远程位置处需要电力(这给配电网带来了显著的压力)，因此节能运行是非常期望的。已经采用各种方法来以节能方式运行列车。然而，先前的方法在寻找列车运行期间优化的运行机制方面并不令人满意。

发明内容

因此，提供一种改进的列车驾驶员咨询系统和一种改进的向列车驾驶员提供驾驶建议的方法将是有益的，所述系统和方法允许列车在其运行期间实现优化的运行机制。

本发明的示例性实施例包括一种在列车运行期间向列车驾驶员提供驾驶建议的方法，该驾驶建议是基于列车将要行驶的行程段的距离和海拔曲线、行程段的行驶时间限制以及沿行程段的速度限制。该方法包括以下步骤：基于列车的实际位置和列车的实际速度来限定列车的初始状态；基于列车将要行驶的行程段结束时的目标位置和目标速度来限定列车的目标状态；在列车的初始状态和列车的目标状态之间确定能量优化速度曲线，其中，所述能量优化速度曲线由受行程段的行驶时间限制和沿行程段的速度限制约束的基于图的优化算法确定；基于所述能量优化速度曲线向驾驶员提供驾驶建议。

本发明的示例性实施例允许实现确定从列车的实际位置到达列车的目标位置的行程段的能量优化速度曲线的有效方式，该有效方式允许在列车运行期间以实时方式加以执行并且允许提供适合于列车的当前位置和运行的能量优化速度曲线。通过基于图的优化算法确定能量优化速度曲线，允许确定性地找到优化的最小能量速度曲线，所述优化的最小能量速度曲线由行驶时间限制和速度限制约束，由于所述优化的最小能量速度曲线具有低的计算量和记忆强度，因此允许其在沿着行程段行驶期间实时地加以执行。此外，使用基于图的优化算法允许在能量优化速度曲线的精度(即，与绝对最小能耗速度曲线的偏差)与确定能量优化速度曲线的速度和重新规划/调整整个行程中的能量优化速度曲线的速度之间实现有利的折衷。又此外，如果存在能量优化的解决方案，则基于图的优化算法是鲁棒的，具有确定性行为，并且在寻找能量优化速度曲线方面具有完整性。由于可以非常自由地定义初始状态和目标状态，因此该方法非常灵活并且能够实时地适应变化情形。基于该能量优化速度曲线向驾驶员提供驾驶建议使得列车驾驶员能够采用基于图的优化算法的结果，例如，通过采用列车瞬时速度的驾驶建议，从而对于给定行程段实现列车的能量优化运行。

术语“能量优化速度曲线”是指相对于列车的能耗优化的速度曲线，即，能量优化速度曲线是指具有最小能耗的速度曲线。在基于图的优化算法由行程段的行驶时间限制和沿行程段的速度限制约束的情况下，能量优化速度曲线具有最小的能耗，同时遵守行驶时间限制和速度限制约束。特别地，能量优化速度曲线可以是具有针对基于图的优化算法的特定分辨率的最优最小能耗的速度曲线。根据列车的类型，该方法可用于最小化燃料消耗和最小化电能消耗。