[发明专利]一种燃料电池有轨电车日运行近似最优能量管理方法

说明书

本发明公开一种燃料电池有轨电车日运行近似最优能量管理方法，根据目标线路信息及站点信息和列车调度方案，获得燃料电池有轨电车中储能系统每相邻区间SOC降低标准；采用基于极限学习机的自适应规划算法计算列车在不同载重条件下列车在各个运行区间中的最优功率分配关系包括功率时间曲线以及动力系统SOC变化曲线，并以矩阵形式存储至车辆自动运行系统；在所述车辆自动运行系统中通过基于模糊控制方法获得下一运行区间的最优功率分配方案。本发明使列车实际运行的能量管理方法的具体参数能够随着载重量的变化而自适应调整，有效降低列车能耗水平，提高了列车在实际运行中可以采用离线能量管理方法的可行性。

技术领域

本发明属于燃料电池有轨机车技术领域，特别是涉及一种燃料电池有轨电车日运行近似最优能量管理方法。

背景技术

燃料电池具有能量转化效率高的优势，且对环境完全无污染，因此由它作为核心的燃料电池混合动力系统近年来受到极大关注，且被应用到了轨道交通领域，形成了一种新型的有轨电车制式——燃料电池有轨电车。

由于燃料电池有轨电车具有工况固定的特点，所以可以对燃料电池有轨电车的能量管理进行离线的全局最优化设计。尤其是基于ELM-ADP所设计的能量管理方法是各种在线、离线方法中控制效果近似最优化。但是由于离线的能量管理方法一般是基于列车的功率-时间曲线所设计的，而实际运行的列车只有速度曲线相对固定，功率-时间曲线会随着载重量的区别发生较大的变化。因此，根据某条固定的功率-时间曲线所离线计算得到的最优能量管理方法常常于在线使用时失效，远远达不到预期的控制效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种燃料电池有轨电车日运行近似最优能量管理方法，将离线优化与在线调整相结合的方法，使列车实际运行的能量管理方法的具体参数能够随着载重量的变化而自适应调整，有效降低列车能耗水平，解决了实际中原有能量管理方法控制效果不佳的问题，提高了列车在实际运行中可以采用离线能量管理方法的可行性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种燃料电池有轨电车日运行近似最优能量管理方法，包括步骤：

S100,由燃料电池有轨电车运营主管部门获取对目标线路的状态数据包括列车调度方案、单列列车速度位置曲线和车辆参数数据；

S200,根据目标线路信息及站点信息和列车调度方案，获得燃料电池有轨电车中储能系统每相邻区间SOC降低标准，使列车每日以储能系统满电量状态开始运行，并以最低电量结束运行，以降低车辆实际氢耗水平和运行成本；

S300,建立有轨电车动力学模型，辨识列车基本阻力系数；基于所述单列列车速度位置曲线，采用基于极限学习机的自适应规划算法计算列车在不同载重条件下列车在各个运行区间中的最优功率分配关系包括功率时间曲线以及动力系统SOC变化曲线，并以矩阵形式存储至车辆自动运行系统；

S400,实际运行的列车在停站时，通过装置于车底的重量传感器在线采集得到当前列车的载重量数据，然后输入至所述车辆自动运行系统；在所述车辆自动运行系统中通过基于模糊控制方法获得下一运行区间的最优功率分配方案；

S500,所述车辆自动运行系统控制燃料电池级联DC/DC变换器输出，间接实现对燃料电池输出功率的控制，储能系统补充输出或回收制动功率。

进一步的是，在所述步骤S200中，根据列车调度方案，计算有轨电车每列每日的运行总里程L；取储能系统电量可利用区间为[x1％,x2％]，基于对线路路况的统计分析，计算有轨电车储能系统每相邻区间降低SOC的数值。

进一步的是，通过对线路路况的统计分析计算有轨电车储能系统每相邻区间降低SOC的数值，包括步骤：

计有轨电车日运行平直路段总里程系数为：

L＝L₁+L₂+L₃+…+L_n；