CN104139710A - 一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统 - Google Patents
一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统，当该储能式轨道车启动时，获取其当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量，利用该当前运行速度以及预存线路信息，计算出该储能式轨道车的当前位置信息，再从预设对应关系表中直接查询与该当前位置信息对应的当前运行策略，即满足平均旅行速度前提下使该储能式轨道车总能耗最低要求的当前运行方式，之后，依据该当前运行策略和当前可用能量，控制该储能式轨道车牵引运行，从而在可用能量足够的前提下，达到了保证该储能式轨道车平均旅行速度的同时使其在运行期间的总能耗最低的发明目的。
Description
技术领域
本发明涉及储能式轨道车的节能控制领域，更具体地说，涉及一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统。
背景技术
与传统的接触式轨道车不同，储能式轨道车是一种利用车载储能电源作为牵引动力电源的非接触式轨道车，无需设置接触网或第三轨授电，只要利用乘客上下车时间对储能电源充电，在运行期间只消耗该储能电源的能量，无需供电系统为轨道车提供额外的能源，简化了轨道车的运行操作，且降低了成本。
在实际应用中，这种储能式轨道车的能耗主要分牵引能耗和辅助能耗两大类，其中，牵引能耗是轨道车牵引系统驱动其加/减速运行消耗的能量，辅助能耗则是轨道车内空调、照明、空气压缩机等设备的能耗。经研究发现，当载客量固定时，牵引能耗主要受牵引加速度的影响，而牵引加速度又直接影响轨道车的运行时间，轨道车的运行时间又进一步影响了轨道车的辅助能耗，所以，如何在保证轨道车平均旅行速度的同时，使该轨道车的总能耗最低成为这种储能式轨道车牵引控制亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统，能够根据该储能式轨道车的具体运行情况，确定合适的运行策略，从而达到在保证该储能式轨道车平均旅行速度的同时使其总能耗最低的发明目的。
为了实现该目的，本发明提出的技术方案为：
一种储能式轨道车的牵引控制方法，所述方法包括：
获取储能式轨道车的当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量；
利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述储能轨道车的当前位置信息；
查询与所述当前位置信息对应的当前运行策略；
依据所述当前运行策略和所述当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行。
优选的，所述当前运行策略包括储能式轨道车继续运行的加速度或减速度。
优选的，所述依据所述当前运行策略和所述当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行，包括：
获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量；
判断所述当前可用能量是否小于所述预估能量；
如果否，则采用当前运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行；
如果是，则调整所述当前运行策略，并返回所述获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量步骤继续执行，直至所述判断结果为否。
优选的，所述调整所述当前运行策略包括：
逐渐减小所述储能式轨道车继续运行的加速度，或者逐渐增大所述储能式轨道车继续运行的减速度。
优选的，所述利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述储能轨道车的当前位置信息包括：
对所述当前运行速度进行积分运算，得到所述储能式轨道车的当前运行距离；
利用所述当前运行距离以及预存线路信息，确定所述储能式轨道车的当前位置信息。
一种储能式轨道车的牵引控制装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取储能式轨道车的当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量；
计算模块，用于利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述车载轨道车的当前位置信息；
查询模块，用于查询与所述当前位置信息对应的当前运行策略；
控制模块，用于依据所述查询模块查询到的当前运行策略以及所述获取模块获取的当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行。
优选的，所述控制模块包括：
获取单元，用于获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量；
判断单元，用于判断所述当前可用能量是否小于所述预估能量；
控制单元，用于当所述判断单元的判断结果为否时，采用当前运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行；
调整单元，用于在所述判断结果为是时，调整所述当前运行策略，并触发所述获取单元继续执行，直至所述判断单元的判断结果为否。
优选的，当所述当前运行策略包括储能式轨道车继续运行的加速度或减速度时，所述调整单元具体用于：
在所述判断结果为是时，逐渐减小所述储能式轨道车继续运行的加速度或逐渐增大所述储能式轨道车继续运行的减速度，直至所述判断单元的判断结果为否，触发所述控制单元采用调整后的运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行。
优选的，所述计算模块包括：
积分运算单元，用于对所述当前运行速度进行积分运算，得到所述储能式轨道车的当前运行距离；
确定单元，用于利用所述当前运行距离以及预存线路信息，确定所述储能式轨道车的当前位置信息。
一种储能式轨道车的牵引控制系统，所述系统包括：与所述储能式轨道
车内牵引逆变器相连的储能电源；
分别与所述牵引逆变器和所述储能电源相连，如上述的控制装置。
由此可见，本发明提供了一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统，当该储能式轨道车启动时，获取其当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量，利用该当前运行速度以及预存线路信息，计算出该储能式+轨道车的当前位置信息，再从预设对应关系表中直接查询与该当前位置信息对应的当前运行策略，即满足平均旅行速度前提下使该储能式轨道车总能耗最低要求的当前运行方式，之后，依据该当前运行策略和当前可用能量，控制该储能式轨道车牵引运行，从而在可用能量足够的前提下，达到了保证该储能式轨道车平均旅行速度的同时使其在运行期间的总能耗最低的发明目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种储能式轨道车的牵引控制方法流程图；
图2为本发明储能式轨道车的运行距离与能耗之间的关系曲线；
图3为本发明储能式轨道车的运行距离与运行速度之间的关系曲线；
图4为本发明另一种储能式轨道车的牵引控制方法流程图；
图5为本发明一种储能式轨道车的牵引控制装置的结构示意图；
图6为本发明另一种储能式轨道车的牵引控制装置的结构示意图；
图7为本发明另一种储能式轨道车的牵引控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种储能式轨道车的牵引控制方法、装置和系统，当该储能式轨道车启动时，获取其当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量，利用该当前运行速度以及预存线路信息，计算出该储能式轨道车的当前位置信息，再从预设对应关系表中直接查询与该当前位置信息对应的当前运行策略，即满足平均旅行速度前提下使该储能式轨道车总能耗最低要求的当前运行方式，之后，依据该当前运行策略和当前可用能量，控制该储能式轨道车牵引运行，从而在可用能量足够的前提下，达到了保证该储能式轨道车平均旅行速度的同时使其在运行期间的总能耗最低的发明目的。
实施例一：
如图1所示，为本发明一种储能式轨道车的牵引控制方法流程图，该方法具体可以包括：
步骤S110：获取储能式轨道车的当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量。
步骤S120：利用所获取的当前运行速度以及预存线路信息，计算所述储能轨道车的当前位置信息。
在轨道交通系统的实际应用中，相邻站点之间的线路信息是已知的，本实施例通过将其预存起来，当通过对获取的当前运行速度积分，得到储能式轨道车的当前运行距离(即从本站点出发到当前位置的运行距离)之后，利用该当前运行距离和已知的线路信息，即可得到轨道车的当前位置信息。其中，由于线路信息可以包括相邻站点之间的距离，路况信息等，则所得当前位置信息也可以包括：轨道车的当前位置及其路况信息等。
步骤S130：查询与确定的当前位置信息对应的当前运行策略。
本实施例中，可通过对已知线路进行仿真，得到轨道车在不同位置开始运行的最佳运行策略，即在满足平均旅行速度的前提下，调整储能式轨道车的牵引特性使其总能耗最低，并将仿真结果以表格形式存储在车载控制装置内。所以，当该轨道车实际运行时，只需得到其当前位置信息，即可从预存的表格中查询到与该当前位置信息对应的当前运行策略即最佳运行策略。其中，平均旅行速度是指包括停车时间的列车运行距离与运行时间的运行距离的商值，在实际应用中，轨道车运行必须使该商值满足一定阈值。
本实施例中，当前运行策略可以为储能式轨道车继续运行的加速度或减速度与速度之间的关系，通过执行该当前运行策略，确定该轨道车以多大速度继续运行，满足预设要求。
举例说明：
当储能式轨道车运行站点间距相同时，如图2所示储能式轨道车运行距离与能耗之间的关系曲线，给出了不同运行速度下所对应的能耗的关系曲线，210为40km/h的运行速度下的关系曲线，220为50km/h的运行速度下的关系曲线，230为60km/h的运行速度下的关系曲线，240为70km/h的运行速度下的关系曲线。由图3可直接得知，在相同站点间距中，不同运行速度(其对应不同运行策略)下，轨道车所产生的能耗不同，且运行速度越高，能耗越大。
当储能式轨道车的储能电源的储能相同时，如图3所示储能式轨道车运行距离与运行速度之间的另一关系曲线，给出了不同运行速度下所对应的运行距离的关系曲线，310为50km/h的运行速度下的关系曲线，320为60km/h的运行速度下的关系曲线，330为70km/h的运行速度下的关系曲线，由图4可直观得知，在相同储能前提下，轨道车的最高运行速度不同，其能够运行的最远距离不同，且最高运行速度越小，运行距离越远。
本实施例可采用类似上述举例的仿真方式确定已知线路上不同位置的最佳运行策略，但并不限于上述两种方式，只要不是本领域技术人员付出创造性劳动确定的，均属于本发明保护范围。
步骤S140：依据所述当前运行策略和所述当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行。
需要说明的是，由于仿真得到的最佳运行策略主要是基于轨道车的运行速度和总能耗得到的，并未考虑到该轨道车当前可用能量，因而，轨道车的当前可用能量并不一定能够支持其采用当前运行策略运行到下一站点，所以，为了保证轨道车的可靠运行，在运行所得当前运行策略后，还需将轨道车的当前可用能量考虑进去，作为本发明优选实施例，如图4所示，在实施例一的基础上，步骤S140具体可以包括：
步骤S141：获取储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量；
步骤S142：判断获取的当前可用能量是否小于所述预估能量，如果否，则进入步骤S143；如果是，则执行步骤S144；
步骤S143：采用当前运行策略控制储能式轨道车牵引运行。
步骤S144：调整查询到的当前运行策略，并返回步骤S141。
在实际应用中，对当前运行策略进行调整后，将重新计算该调整后的运行策略所需的电源能量即预估能量，并继续判断当前可用能量是否小于该预估能量，若是，则继续进行调整处理，直至该判断结果为否。
其中，调整当前运行策略具体可以为：根据轨道车的当前运行状态，逐渐减小该轨道车继续运行的加速度，或者逐渐增大该轨道车继续运行的减速度。
由此可见，本发明实施例实际应用中，当该储能式轨道车启动时，根据计算得到的该轨道车的当前位置信息，从预设对应关系表中直接查询与其对应的当前运行策略，即满足平均旅行速度前提下使该储能式轨道车总能耗最低要求的当前运行方式，之后，依据该当前运行策略和当前可用能量，控制该储能式轨道车牵引运行，从而在可用能量足够的前提下，达到了保证该储能式轨道车平均旅行速度的同时使其在运行期间的总能耗最低的发明目的，而且，在轨道车运行过程中，全程无需接触网提供额外能量，大大简化了控制轨道车的牵引运行的操作步骤。
实施例二：
如图5所示，为本发明一种储能式轨道车的牵引控制装置的结构示意图，该装置具体可以包括：
获取模块510，用于获取储能式轨道车的当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量。
计算模块520，用于利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述车载轨道车的当前位置信息。
作为本发明一优选实施例，该计算模块520具体可以包括：
积分运算单元，用于对所述当前运行速度进行积分运算，得到所述储能式轨道车的当前运行距离；
确定单元，用于利用所述当前运行距离以及预存线路信息，确定所述储能式轨道车的当前位置信息。
查询模块530，用于查询与所述当前位置信息对应的当前运行策略。
控制模块540，用于依据所述查询模块查询到的当前运行策略以及所述获取模块获取的当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行。
在本实施例的实际应用中，当该储能式轨道车启动时，计算模块利用获取模块获取的轨道车的当前运行速度以及预设线路信息，计算得到该轨道车的当前位置信息，之后，由查询模块从预设对应关系表中直接查询与其对应的当前运行策略，即满足平均旅行速度前提下使该储能式轨道车总能耗最低要求的当前运行方式，再由控制模块依据该当前运行策略和当前可用能量，控制该储能式轨道车牵引运行，从而在可用能量足够的前提下，达到了保证该储能式轨道车平均旅行速度的同时使其在运行期间的总能耗最低的发明目的，而且在，轨道车运行过程中，全程无需接触网提供额外能量，大大简化了控制轨道车的牵引运行的操作步骤。
优选的，如图6所示，在上述实施例二或上述优选实施例的基础上，该所述控制模块540可以包括：
获取单元541，用于获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量。
判断单元542，用于判断所述当前可用能量是否小于所述预估能量。
控制单元543，用于当所述判断单元的判断结果为否时，采用当前运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行。
调整单元544，用于在所述判断结果为是时，调整所述当前运行策略，并触发所述获取单元继续执行，直至所述判断单元的判断结果为否。
在实际应用中，当该当前运行策略包括储能式轨道车继续运行的加速度或减速度时，所述调整单元544具体用于：
在判断单元542的判断结果为是时，逐渐减小所述储能式轨道车继续运行的加速度或逐渐增大所述储能式轨道车继续运行的减速度，并触发获取单元541继续执行，直至判断单元542的判断结果为否，触发控制单元543采用调整后的运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行。
在本发明实施例中，查询到轨道车当前位置的最佳运行策略后，还将进一步考虑该轨道车的储能电源的可用能量是否能够支持该轨道车达到下一站点，若不能，则根据当前可用能量调整查询到的运行策略，直至满足该支持要求为止，从而保证了轨道车的可靠运行。
实施例三：
如图7所示，为本发明一种储能式轨道车的牵引控制系统的结构示意图，该系统可以包括：与该储能式道轨车内的牵引逆变器相连储能电源710和控制装置720，且该控制装置720还与储能电源710相连。
其中，控制装置720的具体结构与上述各实施例所描述的一种储能式轨道车的牵引控制装置的结构相同，在此将不再复述。
结合上述方法实施例所描述的该控制装置720在实际应用中具体功能可知，本实施例中，控制装置由计算得到的轨道车的当前位置信息，从预存的控制策略中选择相应的当前运行策略，之后，结合储能电源内的当前可用能量控制牵引逆变器工作，在保证该轨道车能够到达下一站点的前提下，控制轨道车至少达到平均旅行速度的同时使其总能耗最低，且在轨道车运行过程中，全程无需接触网提供额外能量，大大简化了控制轨道车的牵引运行的操作步骤。
需要说明的是，在本发明实施例所提供的储能式轨道车的牵引控制系统中，除了上述装置外，还可以包括用于显示控制装置获取的轨道车的当前运行速度和当前可用能量，以及查询到的当前运行策略的显示装置，用于实现个装置之间连接的连接部件等等，本发明此处不再一一列举，只要不是本领域技术人员付出创造性劳动确定的，均属于本发明保护范围。
另外，在本发明上述各实施例中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个单元或者操作与另一个单元或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些单元或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与方法实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可，同理对于实施例公开的系统，其包括装置实施例，相关部分也可参见方法部分的说明。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种储能式轨道车的牵引控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取储能式轨道车的当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量；
利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述储能轨道车的当前位置信息；
查询与所述当前位置信息对应的当前运行策略；
依据所述当前运行策略和所述当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前运行策略包括储能式轨道车继续运行的加速度或减速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述当前运行策略和所述当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行，包括：
获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量；
判断所述当前可用能量是否小于所述预估能量；
如果否，则采用当前运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行；
如果是，则调整所述当前运行策略，并返回所述获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量步骤继续执行，直至所述判断结果为否。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整所述当前运行策略包括：
逐渐减小所述储能式轨道车继续运行的加速度，或者逐渐增大所述储能式轨道车继续运行的减速度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述储能轨道车的当前位置信息包括：
对所述当前运行速度进行积分运算，得到所述储能式轨道车的当前运行距离；
利用所述当前运行距离以及预存线路信息，确定所述储能式轨道车的当前位置信息。
6.一种储能式轨道车的牵引控制装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取储能式轨道车的当前运行速度以及车载储能电源的当前可用能量；
计算模块，用于利用所述当前运行速度以及预存线路信息，计算所述车载轨道车的当前位置信息；
查询模块，用于查询与所述当前位置信息对应的当前运行策略；
控制模块，用于依据所述查询模块查询到的当前运行策略以及所述获取模块获取的当前可用能量，控制所述储能式轨道车牵引运行。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：
获取单元，用于获取所述储能式轨道车采用当前运行策略到达下一站点的预估能量；
判断单元，用于判断所述当前可用能量是否小于所述预估能量；
控制单元，用于当所述判断单元的判断结果为否时，采用当前运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行；
调整单元，用于在所述判断结果为是时，调整所述当前运行策略，并触发所述获取单元继续执行，直至所述判断单元的判断结果为否。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，当所述当前运行策略包括储能式轨道车继续运行的加速度或减速度时，所述调整单元具体用于：
在所述判断结果为是时，逐渐减小所述储能式轨道车继续运行的加速度或逐渐增大所述储能式轨道车继续运行的减速度，直至所述判断单元的判断结果为否，触发所述控制单元采用调整后的运行策略控制所述储能式轨道车牵引运行。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
积分运算单元，用于对所述当前运行速度进行积分运算，得到所述储能式轨道车的当前运行距离；
确定单元，用于利用所述当前运行距离以及预存线路信息，确定所述储能式轨道车的当前位置信息。
10.一种储能式轨道车的牵引控制系统，其特征在于，所述系统包括：
与所述储能式轨道车内牵引逆变器相连的储能电源；
分别与所述牵引逆变器和所述储能电源相连，如权利要求6-9任一项所述的控制装置。
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| CN104139710B (zh) | 2016-09-14 |
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