[发明专利]一种能量受限且时间自由的列车运行优化方法

说明书

本发明公开了一种能量受限且时间自由的列车运行优化方法，包括以下步骤：S1：采集列车的基本数据、列车的状态信息、线路的基本数据、辅助系统能耗的基本数据和车载储能系统状态的基本数据；S2：获取最低累计能耗的列车运行速度曲线；S3：判断最低累计能耗是否小于列车电池剩余电量，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4：将最低累计能耗的列车运行速度曲线作为最低累计能耗的列车运行速度优化曲线；S5：利用恒速惰行策略获取最远运行距离的列车运行速度优化曲线。本发明适用于一类具有车载储能供电能力的列车，在接触网失电自我救援场景下，优化列车运行速度曲线，降低累计运行能耗，扩大有限储能电量下的列车走行距离。

技术领域

本发明属于能量受限的列车运行优化控制技术领域，具体涉及一种能量受限且时间自由的列车运行优化方法。

背景技术

我国轨道交通迅猛发展，列车运营数量庞大，所需的电力设备多，由于我国幅员辽阔，线路条件复杂，东西部天气变化大，因此恶劣天气、高压电缆脱落、接触网故障和供电系统故障等多种原因都会造成供电电网停电，列车动力丢失，则此时列车只能依靠车载储能设备进行供电。因为列车空间有限以及为减少非必要的能耗，车载储能装置的重量和大小不能过大，由于目前电池技术的限制，因此车载储能装置的容量是受限的，在车载储能装置供电下并且没有对时间的约束情况下如何将列车安全高效地运行到停车点对于铁路系统安全运营具有重要意义。故本发明提出一种能量受限时间自由的列车运行优化方法。

在只有列车电池供电的情况下，列车后续运行过程中的能耗由列车牵引能耗和列车辅助系统能耗组成，列车辅助系统能耗主要用于列车空调、制氧、照明等，其中列车所需要的辅助能耗占总能耗较大比例。列车运行速度越低则牵引能耗越少，但是列车运行时间将变长，列车的辅助系统能耗在功率一定的情况下与运行时间成正比，因此将列车牵引能耗和辅助能耗和作为目标函数，对列车后续的运行进行优化，以尽量减少运行过程的能耗，达到对列车运行优化节能的目的；若列车的电池剩余电量不能够到达停车目标点，则采用新的策略进行优化，使得列车由最大的运行距离。

目前大多数列车运行优化方案时不考虑能量受限和时间自由的情况，在现有的优化方案中鲜有针对能量受限的列车运行过程，同时没有对于时间不限的列车运行优化。

发明内容

本发明的目的是为了解决列车运行优化的问题，提出了一种能量受限且时间自由的列车运行优化方法。

本发明的技术方案是：一种能量受限且时间自由的列车运行优化方法包括以下步骤：

S1：采集列车的基本数据、列车的状态信息、线路的基本数据、辅助系统能耗的基本数据和车载储能系统状态的基本数据；

S2：基于列车的基本数据、列车的状态信息、线路的基本数据和辅助系统能耗的基本数据，将列车行驶的前方车站或救援站作为停车目标站，利用惰性节能策略获取最低累计能耗的列车运行速度曲线；

S3：根据最低累计能耗的列车运行速度曲线，判断最低累计能耗是否小于列车电池剩余电量，若是则进入步骤S4，否则进入步骤S5；

S4：将最低累计能耗的列车运行速度曲线作为最低累计能耗的列车运行速度优化曲线，完成列车优化运行；

S5：将列车电池剩余电量作为约束条件，利用恒速惰行策略获取最远运行距离的列车运行速度优化曲线，完成列车优化运行。

进一步地，步骤S1中，列车的基本数据包括车重和牵引制动特性；

列车的状态信息包括列车运行速度和列车所处位置；

线路的基本数据包括车站公里标、限速、坡度和曲线；

辅助系统能耗的基本数据包括辅助系统功率；

车载储能系统的基本数据包括车载储能系统容量、列车电池剩余电量和放电特性。

进一步地，步骤S2包括以下子步骤：