[发明专利]一种针对带车载储能列车在复杂山区铁路的优化通行方法

权利要求书

1.一种针对带车载储能列车在复杂山区铁路的优化通行方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取列车数据和停车目标点；其中停车目标点包括列车前后方的停车目标点；

S2、根据列车数据和前方的停车目标点，利用最大化势能方法，计算并更新列车运行速度曲线，具体包括：

S2-1、根据前方的停车目标点，设置列车距离步长；

S2-2、基于列车距离步长，计算得到最大能力曲线，具体包括：

S2-2-1、进入满级牵引状态，通过满级牵引工况和目标速度，利用公式进行迭代获取满级牵引曲线；

其中满级牵引工况为g为重力工况，f为列车的单位牵引力，ω为列车的单位全阻力，v₂为当前距离步长的列车速度，v₁为上一距离步长的列车速度，ΔS为列车距离步长；

S2-2-2、进入目标速度下的恒速牵引状态，根据目标速度获取目标速度下的恒速牵引曲线；

S2-2-3、进入目标速度下的恒速制动状态，通过恒速制动工况和目标速度，获取目标速度下的恒速制动曲线；其中恒速制动工况为0；

S2-2-4、进入目标速度下的满级制动状态，通过满级制动工况、目标速度和线路限制速度，获取目标速度下的满级制动曲线；

其中满级制动工况为b为列车的单位制动力；

S2-2-5、进入线路限制速度下的恒速牵引状态，根据线路限制速度获取线路限制速度下的恒速牵引曲线；

S2-2-6、进入线路限制速度下的恒速制动状态，通过恒速制动工况和线路限制速度，获取线路限制速度下的恒速制动曲线；

S2-2-7、进入线路限制速度下的满级制动状态，通过满级制动工况和线路限制速度，获取线路限制速度下的满级制动曲线；

S2-2-8、根据线路限制速度下的满级制动曲线到目标速度下的满级制动曲线反向计算ATP防护曲线；

S2-2-9、将步骤S2-2-1到步骤S2-2-8所得曲线组合得到最大能力曲线；

S2-3、划分最大能力曲线的子区间，并设置搜寻距离步长；

S2-4、提取子区间，将当前子区间牵引工况起始位置作为初始搜寻点，并在初始搜寻点插入惰性，使列车允许超过目标速度惰性运行，并确认惰性终点位置，直到搜寻完所有子区间；

S2-5、将每个子区间搜寻结果中对应能耗最小的速度曲线作为该子区间的惰性速度曲线；

S2-6、将选取的惰性速度曲线插入恒速运行曲线中，得到列车速度优化曲线，并以此更新列车运行速度曲线；

S3、基于当前的列车运行速度曲线，判断列车是否能够正向抵达前方的停车目标点，若是则进入步骤S6；否则进入步骤S4；

S4、根据列车数据和后方的停车目标点，利用冲坡反向运行方法，计算并更新列车运行速度曲线；

S5、基于当前的列车运行速度曲线，判断列车是否能够反向抵达后方的停车目标点，若是则进入步骤S6；否则进入步骤S7；

S6、输出当前的列车运行速度曲线，并根据该曲线控制列车运行，完成优化通行；

S7、反馈列车车载储能无法支撑列车到达停车目标点，并启动救援措施，完成优化通行。

2.根据权利要求1所述的针对带车载储能列车在复杂山区铁路的优化通行方法，其特征在于，步骤S4的具体方法为：

S4-1、搜寻满级制动停车点到惰性停车点之间的区域，即计算可折返区间；

S4-2、基于可折返区间，计算最节能折返点；

S4-3、根据最节能折返点和最大化势能方法，计算列车速度优化曲线，并以此更新列车运行速度曲线。

3.根据权利要求2所述的针对带车载储能列车在复杂山区铁路的优化通行方法，其特征在于，步骤S4-2的具体方法为：

S4-2-1、根据公式：

得到停车总能量消耗E₁和反向行车至列车故障点总能量消耗E₂；其中E_q1为停车过程中的牵引能耗，E_aux1为停车过程中的辅助能耗，E_q2为反向行车至列车故障点过程中的牵引能耗，E_aux2为反向行车至列车故障点过程中的辅助能耗，X_D为最节能折返点位置，X_A为列车发生故障位置，F_t(v)为列车施加的牵引力，P_aux为列车辅助系统功率，v(t)为列车运行速度，F_t(v')为列车施加的牵引力，v'(t)为列车运行速度，∫dx为积分公式；

S4-2-2、根据公式：

得到故障时刻列车动能E_K0；其中M为列车质量，v₀为列车发生故障时刻的速度；

S4-2-3、根据公式：

得到停车后返回故障位置的列车动能E_Kt；其中v_t为列车反向行车至列车故障点时刻的速度；

S4-2-4、根据公式：

ΔE＝E_K0-E_Kt-E₁-E₂

得到等效消耗能量ΔE；

S4-2-5、根据最小等效消耗能量确定最节能折返点。