[发明专利]基于滚动优化的列车区间运行轨迹规划方法

摘要

本发明实施例提供了一种基于滚动优化的列车区间运行轨迹规划方法。该方法主要包括计算列车运行的实时基本阻力系数；计算出列车的动态限速；计算出列车的自适应优化目标权值；基于实时基本阻力系数、动态限速和自适应优化目标权值，利用免疫差分进化算法计算出设定时间窗范围内的每个采样时刻的列车的最优操纵控制指令序列。本发明实施例通过首先采集列车的实时运动状态信息及实时输出力矩，采用滚动规划方式在每个采样时刻以一定时间窗范围内进行高速列车区间运行轨迹的局部最优化计算直至到达目标站点，能够对列车基本运行阻力系数进行精确估计，通过自适应优化目标权值分配机制实现冗余运行时间的最大化利用，从而降低高速列车运行能耗。

主权项

一种基于滚动优化的列车区间运行轨迹规划方法，其特征在于，包括：计算列车运行的实时基本阻力系数；计算出所述列车的动态限速；计算出所述列车的自适应优化目标权值；基于所述实时基本阻力系数、动态限速和自适应优化目标权值，利用免疫差分进化算法计算出设定时间窗范围内的每个采样时刻的所述列车的最优操纵控制指令序列；所述的计算出所述列车的自适应优化目标权值，包括：根据列车实时位置、时间信息与运行图数据的比较结果，在每个采样周期内计算出包括准点目标权值、能耗目标权值的自适应优化目标权值；所述自适应分配优化目标权值计算方法如下：计算采样时刻k的运行时间与运行图计划时间之间的偏差ΔT*(k)：ΔT*(k)＝t(sk)‑t*(sk)计算并更新当前采样时刻k的准点目标权值ωT与能耗目标权值ωE：ωE＝1‑ωT其中，t(sk)为采样时刻k的实际运行时间，t*(sk)为运行图计划的列车在sk处的运行时间，ΔT0为可接受的列车运行晚点时间；所述的方法还包括：根据初始化的操纵控制指令序列uk计算出列车运行能耗函数φE(uk)、准点度函数φT(uk)，计算公式如下：其中，u为操纵控制指令，F为列车实时输出力矩，为采样时刻k+j‑1与k+j之间的列车平均运行速度，sk+j、sk+j‑1为采样时刻k通过uk得到的k+j、k+j‑1时刻的列车推算位置，η为再生能量回收率，E(k‑1)为采样时刻k之前已消耗的能量，Emin、Emax为当前采样时刻所有可行控制序列对应的最小与最大能耗，t(sk+N)、t*(sk+N)分别为推算位置sk+N对应的实际运行时间与运行图计划时间，ΔT0为可接受的列车运行晚点时间，σT为晚点惩罚因子，Tmin、Tmax为当前采样时刻所有可行控制序列对应的最小与最大T(uk)取值。