CN103879433A - 轨道交通的能量分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道交通的能量分析方法；在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，计算显示各个时间点所有供电区段或者单个供电区段的能量消耗，包括总能耗，再生能产生量，再生能利用量和利用率以及供电区段的供电量。本发明可以为编辑器提供能源分析功能，可以在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，从而有助于编图者选择更为经济的方案。
Description
技术领域
本发明涉及地铁时刻表编辑器，为编辑器提供能源分析功能，为编图人员提供一种在编辑调整时刻表的同时可以实时参照能量损耗的模式。
背景技术
合理调整时刻表，使列车在制动时产生的再生能反馈到电网后被同一牵引区段的其它处于启动阶段的列车所吸收，可以有效提高再生能源利用率，节约牵引能耗。行车速度分布图5说明列车在区间的车速变化，列车可以用加速、均速、惰行、制动四种运行方式。
*加速、均速耗用电能
*惰行不耗用电能
*制动会再生电能
实例证明，把目标速度调低，提早惰行，惰行时间愈长，牵引耗电时间愈短。
| 目标速度 | 65kph | 60kph | 55kph |
| 牵引耗电 | 34% | 31% | 30% |
| 惰行比例 | 27% | 35% | 39% |
而目前的时刻表编辑器很多都没有能源分析功能，或者只能对最后完成的时刻表计算能量损耗，单独显示能量图表，用户需要每次调整完后计算一次能量损耗，并保存所有数据，最后挑选一个能耗最小的时刻表，工作量巨大，而且可操作性很弱。
同一个牵引供电站中列车反馈的能量可以被该供电站中其他列车使用。通常列车离站启动时消耗的能量最多，而进站停车时会产生再生能，简要地说,在列车牵引期间,列车从电网吸收了能量,这就是“列车牵引系统输入能量”；列车在进行制动时,在电制动满足列车制动要求的情况之下,列车向电网反馈了电能,这部分电能就是“再生制动馈入电网电能”；在列车制动期间,当电网电压由于列车反馈制动的原因升高到1800V以上时,列车不能再继续进行反馈制动,此时,列车制动电阻投入使用。
所以编制运行图时，同一牵引区段中制动列车与出站列车的重叠时间值应尽量大，可以有效的利用再生能。而同一牵引区段应尽量避免列车同时制动的情况。因为列车同时制动时将再生能量反馈到电网,使电网电压增高,列车将采用电阻制动,大量的电能将转化为热能扩散到车站,从而导致列车制动再生能的利用率减少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道交通的能量分析方法，它可以为编辑器提供能源分析功能，可以在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，从而有助于编图者选择更为经济的方案。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种轨道交通的能量分析方法；在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，计算显示各个时间点所有供电区段或者单个供电区段的能量消耗，包括总能耗，再生能产生量，再生能利用量和利用率以及供电区段的供电量。
本发明的有益效果在于：可以为编辑器提供能源分析功能，可以在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，从而有助于编图者选择更为经济的方案。
设置不同线路的供电站信息和各个阶段的能耗值，能耗值的设置和旅行时间各个等级的设置是相关联的；旅行时间指的是两个停车点之间列车的运行时间，至少有三个等级，对应着节能，正常和快速；每个旅行时间的旅行等级都有独自的能耗配置；如果列车消耗能源，能耗参数为正值，列车产生能量的阶段，能耗参数为负值。
设置不同线路的供电站信息和各个阶段的能耗值可以写在配置文件里，也可以由用户直接通过界面编辑和修改。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是供电站信息和各个阶段的能耗值配置编辑界面示意图；
图2是所有区段的能耗列表显示，显示列车的总能耗，列车产生的再生能，列车产生再生能的利用量，和再生能的利用率，以及供电站提供的能量示意图；
图3是能耗的示意图，显示供电站提供的能量和班次线；
图4是能量分析模块类图；
图5是列车在区间的车速变化图。
具体实施方式
本发明中的列车时刻表编辑器，为编辑器提供能源分析功能，可以在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，从而有助于编图者选择更为经济的方案。
能耗主要消耗在列车的加速过程,而再生能是在列车制动时产生的。能耗(W)与牵引力(F)成正比关系。根据牛顿定律,F与加速度a成正比,则a与W成正比。
不同线路的供电站信息和各个阶段的能耗值可以写在配置文件里，也可以由用户直接通过界面编辑和修改。编辑界面如下图1所示。能耗的设置和旅行时间各个等级的设置是相关联的。旅行时间指的是两个停车点之间列车的运行时间，至少有三个等级，对应着节能，正常和快速。每个旅行时间的旅行等级都有独自的能耗配置。如果列车消耗能源，能耗参数为正值，列车产生能量的阶段，能耗参数为负值。
节能运行图的设计，在计划的行车时间内，利用最多的“惰行”模式去走完该路段。
选择能量显示后，能量计算的结果可以以列表和图形的方式在编辑界面显示，列表显示如图2，分别显示列车的总能耗，列车产生的再生能，列车产生再生能的利用量，和再生能的利用率，以及供电站提供的能量。图形显示如图3，显示供电站提供的总能量。在能量显示模式下，用户每一个操作都可以触发能量计算，更新能量显示图形和列表，同时触发冲突检查，防止用户的操作影响到运营。
该功能可以分析能量损耗，再生制动能量的总量，再生能量的使用量，并用图表的方式为编图者显示，以便编图者以此为依据调整时刻表，从而达到最低能耗。
通过时刻表的调整,可以在同一牵引区段合理分配到站列车及出站列车的关系,从而有效地节约牵引能耗,使列车在制动时产生的再生能反馈到电网后被同一牵引区段的其它处于启动阶段的列车所吸收。在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，从而有助于编图者选择更为经济的方案。
为了实现能量分析的功能，分别定义了保存能量配置数据模块（EnergyProfileValue），某个运行等级的能量配置模块（EnergyProfile），运行速度等级的能量配置模块（EnergyData）和各个牵引供电站模块（PowerSect）。
保存能量配置数据模块（EnergyProfileValue）类保存着能量配置的数据，它的主要成员是时间段和列车在该时间段在所在的牵引供电站中每秒消耗的能量，如果是在制动状态该参数为负值。以及所在的牵引供电区段。
某个运行等级的能量配置模块（EnergyProfile）是某个旅行时间下的某个运行等级的能量配置。它主要是包含一个保存能量配置数据模块（EnergyProfileValue）的列表，保存能量配置数据模块（EnergyProfileValue）按照时间段的先后顺序排列。成员如图4所示：
运行速度等级的能量配置模块（EnergyData）类对应着列车从某一站到下一站的所有运行速度等级的能量配置。它包含着一个某个运行等级的能量配置模块（EnergyProfile）的图，该图的key值对应着运行等级，value值对应着该速度下的某个运行等级的能量配置模块（EnergyProfile）。
各个牵引供电站模块（PowerSect）对应着各个牵引供电站。并记录着该供电站各个时刻列车的总能耗和列车产生的能量，list的索引对应着世界的偏移，内容对应着能量值。类图如图4所示。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
Claims (3)
1.一种轨道交通的能量分析方法；其特征在于，在编辑运行图的同时，分析列车牵引系统输入能量和再生制动下能量和再生能的利用率的变化，计算显示各个时间点所有供电区段或者单个供电区段的能量消耗，包括总能耗，再生能产生量，再生能利用量和利用率以及供电区段的供电量。
2.如权利要求1所述的轨道交通的能量分析方法，其特征在于，设置不同线路的供电站信息和各个阶段的能耗值，能耗值的设置和旅行时间各个等级的设置是相关联的；
旅行时间指的是两个停车点之间列车的运行时间，至少有三个等级，对应着节能，正常和快速；
每个旅行时间的旅行等级都有独自的能耗配置；
如果列车消耗能源，能耗参数为正值，列车产生能量的阶段，能耗参数为负值。
3.如权利要求2所述的轨道交通的能量分析方法，其特征在于，设置不同线路的供电站信息和各个阶段的能耗值可以写在配置文件里，也可以由用户直接通过界面编辑和修改。
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