[发明专利]一种城市轨道交通列车的运行速度优化方法

说明书

本发明提供了一种城市轨道交通的运行速度优化方法，本发明利用惰行搜索方法使得节能速度曲线计算时间短，误差小，有效地提高了城市轨道交通列车的运行速度的优化精度；本发明综合考虑速度曲线和站间运行时间优化，在不改变总运行时间的情况下，考虑子区间合并的情况，进一步降低多站间牵引能耗；本发明通过对列车速度曲线优化速度的可调性，以及利用惰行起点推进步长可自定义，在时间误差允许范围内，增大推进步长，可以提高求解速度，本发明通过以上设计可以在安全、准点的基础上，实现节能列车运行工况及工况切换点的快速求解。

技术领域

本发明属于城轨列车节能技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通列车的运行速度优化方法。

背景技术

城市轨道交通因其准时，频繁，便捷，舒适，快速的特点而备受青睐，所以近年来，我国城市轨道交通发展迅猛。截止到2018年底，2018年度约有1150公里的新线建成运营，总计运营里程约6000公里，运营城市数量达到36座，因此，地铁虽被誉为新一代‘绿色出行方式’，但其巨大的能量消耗也不容小觑。据粗略统计，一条常规的20km长的地铁一年的用电量大约在1亿度左右，城市轨道交通消耗的电能所产生的费用约占运营成本的40％，且城轨列车运行所需的电能站总消耗电能的比重较大，日益增长的运营成本给运营单位造成了一定的经济压力。因此，降低城轨列车运行能耗对降低运营成本具有显著效果。列车运行能耗主要包括辅助能耗和牵引能耗。

辅助能耗是指用于列车辅助系统：通风、空调、照明等设备消耗的电能，约占列车运行能耗的20％。这部分比例受天气和气候条件的影响，且与服务质量息息相关，所以无法做过多的调整。牵引能耗是列车在牵引状态下所消耗的能量，约占列车运行能耗的80％，主要由列车运行速度曲线决定。已有的研究与工程实验表明通过优化城轨列车运行速度曲线可有效降低10％左右的牵引能耗。目前国内城轨列车所采用的运行速度曲线优化多采用降限速的计算方法，或增加惰行的计算方法。但是现有的研究采用的遗传方法等智能方法求解列车操纵序列，求解规模大，速度较慢。

从上述分析不难看出，牵引能耗作为城轨交通系统列车运行能耗的重要影响因素，可以通过速度曲线进行优化。随着列车运营的需求，列车运行优化的应用场景可以拓展到列车晚点以及列车晚点传播等。因此，通过快速求解列车运行工况序列及其工况切换点，可使列车运行速度曲线实现在线优化，应用于更多场景。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种城市轨道交通列车的运行速度优化方法，能够实现节能列车运行工况及工况切换点的快速求解。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种城市轨道交通列车的运行速度优化方法，包括如下步骤：

S1、分别获取城轨列车、城轨线路以及城轨运营时刻表的信息；

S2、根据步骤S1获取的信息计算轨道站间的最大能力运行速度曲线，得到列车运行的速度曲线，并根据所述最大能力运行速度曲线计算得到该站间的富裕时间；

S3、以列车牵引工况为起始，以列车制动工况为结束，将所述最大能力运行速度曲线划分为多个子区间；

S4、在各个子区间添加惰行工况，生成惰行曲线，并根据所述惰行曲线计算得到能耗时间比；

S5、比较各个子区间的能耗时间比值，选取比值最大的子区间的惰行曲线，并将富裕时间分配到该子区间，更新列车运行的速度曲线；

S6、重新计算站间的运行时间，并判断站间运行时间是否大于等于预设的站间运行时间，若是，则输出优化速度曲线，并根据所述优化速度曲线优化城市轨道交通的运行速度，否则，进入步骤S7；

S7、判断站间内子区间是否需要合并，若是，则合并子区间，并返回步骤S4，否则，返回步骤S5。