[发明专利]一种列车自动驾驶节能控制方法

说明书

本发明公开了一种列车自动驾驶节能控制方法，包括：根据不同的列车性能模型、列车风阻模型、以及线路坡度信息，计算各个运行阶段的进入时刻速度、各个阶段的持续时间、以及各个阶段所用距离，并以站间运行距离为限制条件，从而计算得到一系列速度曲线模型；利用列车能耗模型预估每一条速度曲线模型的能耗；基于包含能耗大小的寻优因素及各寻优因素的权重对所有速度曲线模型进行综合评价，选出最优速度曲线模型，并利用最优速度曲线模型进行列车自动驾驶。该方法可以预估运行能耗，并结合能耗选出最优控制曲线，以达到节能控制的目的。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车自动驾驶节能控制方法。

背景技术

近年轨道交通和列车控制技术快速发展，列车自动驾驶子系统(ATO)得到了广泛应用，在城市轨道交通领域ATO系统已经逐渐成为重要及必备的配置，在部分动车组及高铁线路中也的到了应用。做为现代列车控制系统重要组成部分的ATO系统，依靠其实现的列车自动控制能够降低人工劳动强度，根据实时运行计划精准调整运行时间，提高列车运行的舒适度，大幅提高轨道交通的运行效率。

随着轨道交通运营里程的高速增长以及ATO系统的广泛应用，对ATO系统的控制模式提出了更高的要求，其中ATO系统的能耗控制逐渐受到更为广泛的关注，目前国内外各ATO系统主要采用单一的恒速控制实现列车准点到达，在此基础上通过精确控制保持列车速度在目标恒速值附近较小范围内波动，避免不必要的、频繁的、较大幅度的牵引制动来控制列车牵引能耗，该方法具有一定的局限性，能耗的节约效果不显著。

目前国内外各ATO系统主要通过站间距离、站间运行时间等限制条件预先计算出控制曲线(如图1所示)，列车运行过程中通过速度巡航方式控制列车实际速度在目标巡航速度附近容忍的范围内小幅波动，尽可能避免不必要的牵引带来的能源消耗。但是，这一方案的缺陷在于：1)为实现巡航速度的保持，ATO系统需要实时控制列车牵引及制动，当速度波动范围的容忍度较小时容易出现反复切换牵引及制动命令，降低乘坐舒适度；当速度波动范围的容忍度较大时容易造成列车的早点或晚点。2)巡航过程中ATO系统的牵引及制动命令的反复切换本质上也是不必要的牵引能耗，在线路坡度复杂的区段中由于上下坡带来的加减速增益使得该控制方式造成的牵引能耗浪费较为明显。3)在高速铁路中由于高速下空气阻力的明显增大，ATO系统在高速下维持巡航速度所进行的牵引制动切换操作造成的牵引能耗浪费更为明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车自动驾驶节能控制方法，可以预估运行能耗，并结合能耗选出最优控制曲线，以达到节能控制的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种列车自动驾驶节能控制方法，包括：

根据不同的列车性能模型、列车风阻模型、以及线路坡度信息，计算各个运行阶段的进入时刻速度、各个阶段的持续时间、以及各个阶段所用距离，并以站间运行距离为限制条件，从而计算得到一系列速度曲线模型；

利用列车能耗模型预估每一条速度曲线模型的能耗；

基于包含能耗大小的寻优因素及各寻优因素的权重对所有速度曲线模型进行综合评价，选出最优速度曲线模型，并利用最优速度曲线模型进行列车自动驾驶。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过预先计算速度曲线模型，并预估速度曲线模型的能耗，再综合各方面的因素进行寻优，从而选出最优的控制曲线，可以实现节能控制；此外，速度曲线模型的限制条件为站间运行时间，还可以确保列车准点到达。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明背景技术提供的现有方案计算出的速度控制曲线示意图；