CN106828547B - 一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统 - Google Patents

一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，所述方法包括：S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；S4：确定所述优化模型最优的备选列车为吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间，本发明同时公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度系统，本发明充分考虑到列车的实际运行情况，采用多车协同动态调度的方法提高再生制动能量的利用率。

Description

一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统
技术领域
本发明涉及轨道交通列车运行控制领域。更具体地，涉及一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统。
背景技术
目前城市轨道交通的自动化水平逐步提高，城市轨道交通控制系统也由人工驾驶向自动驾驶升级，有条件的线路已采用全自动驾驶模式。目前国内外均有全自动驾驶的线路，如迪拜地铁红线和绿线、巴黎地铁1号线、北京地铁机场线和燕房线。全自动驾驶线路的列车可实现列车发车、区间运行、折返和出入库的自动操作。
由于全自动驾驶系统不适用于所有线路，因此目前城市轨道交通控制系统多数实现了列车区间运行由列车自动驾驶系统(ATO)完成自动驾驶，而列车停站后开门和关门由司机控制，列车司机参考发车计时器(DTI)所显示的计划发车时间倒计时控制列车发车。
目前部分城轨线路考虑了单车节能控制，即通过单车速度距离曲线的优化实现单车的节能。而在多车协同节能方面，当前的研究还主要通过计划时刻表的优化实现列车再生制动能量的利用，通过储能或逆变列车制动过程中产生的能量可实现再生制动能量的利用，但这些系统购置和维护成本较大。因此城轨运营单位需要一种经济投入小的再生制动能量的利用方法及系统。因此，可以考虑通过调度实现列车的配合，实现牵引和制动过程的配对，使再生制动能量尽可能的被牵引列车所吸收，从而减少其他利用再生制动能量系统(如超级电容、逆变系统、飞轮等)成本投入。但是，列车运行受到很多因素影响，如列车停站时间往往是不确定的，将直接影响再生制动能量的利用效率。如果面向节能的多车协同不考虑这些不确定因素，那么这些方法就很难实际应用。
因此，需要提供一种面向再生制动能量利用的列车调度方法与系统，考虑列车实际运行情况，采用多车协同动态调度提高再生制动能量利用率。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，充分考虑到列车的实际运行情况，采用多车协同动态调度的方法提高再生制动能量的利用率。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种面向再生制动能量利用的列车调度系统。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明一方面公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；
S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；
S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；
S4：求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。
优选地，所述参考列车运行数据为参考列车的计划时刻表信息、实时运行信息和列车在每个区间的列车速度-距离曲线。
优选地，
所述参考列车的实时运行信息为列车车次号、列车的区间运行时间、列车即将到站的车站名称和即将到站的前后两个车站名称；
所述备选列车的实时运行信息为列车最近一次发车时间和列车在区间已运行时间，或列车当前所停车站名称和当前车站已停车时间。
优选地，所述S2包括：
S21：根据参考列车运行数据，预计所述参考列车到达下一车站之前的制动过程；
S22：根据参考列车进站制动开始时间，选定参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为
|Ti d-Tbs|≤Tdmax
其中，Ti d为参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车中列车i 的发车时间；Tbs为参考列车制动过程的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值。
优选地，所述S3以发车时间调整量为决策变量，建立优化模型：
Ti≤Tmax
Ti≥Tmin
其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Ti real为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti pdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Ti ar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Ti fr为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，为正。
优选地，所述S4包括：
S41：求解所有备选列车的优化模型，选择优化指标值最大的备选列车为选定列车；
S42：调整所述选定列车的发车时间。
优选地，所述选定列车的发车时间调整为
Ti adjust＝Ti real+Ti optimal
其中，Ti real为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti optimal选定列车的发车时间调整量。
本发明另一方面同时公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度系统，其特征在于，所述系统包括列车调度服务器；
所述列车调度服务器用于实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。
优选地，所述优化模型为
Ti≤Tmax
Ti≥Tmin
其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Ti real为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti pdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Ti ar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Ti fp 为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，为正。
优选地，所述选定列车的发车时间调整为
Ti adjust＝Ti real+Ti optimal
其中，Ti real为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti optimal选定列车的发车时间调整量。
本发明的有益效果如下：
本发明公开的一种面向再生制动能量利用的列车调度方法与系统，考虑列车实际运行情况，将列车制动与列车牵引相结合，采用多车协同动态调度，通过建立最优目标模型，选定制动列车相邻车站列车作为选定列车，动态调整列车的发车时间，使选定列车在发车牵引时能够充分吸收制动能量，提高再生制动能量利用率。同时，本发明还可以建立多目标优化模型，为用户提供多种需求状态下的再生制动能量利用的优化调整。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明的一种面向再生制动能量利用的列车调度方法的流程图。
图2示出本发明的一种面向再生制动能量利用的列车调度方法及系统实施例中确定备选列车的示意图。
图3示出本发明的一种面向再生制动能量利用的列车调度系统的示意图。
图4示出本发明实施例中上行列车实际到达终点站时间相对于计划到达终点站时间的延误值。
图5示出本发明实施例中下行列车实际到达终点站时间相对于计划到达终点站时间的延误值。
图6示出本发明实施例中上行列车到达终点站时与前车的时间间隔偏差。
图7示出本发明实施例中下行列车到达终点站时与前车的时间间隔偏差。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明一方面公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，所述方法包括：
S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据。所述参考列车运行数据可为参考列车的计划时刻表信息、实时运行信息和列车在每个区间的列车速度-距离曲线。其中，从ATS获取参考列车将要执行或正在执行的计划时刻表及参考列车的实时运行信息。从ATO获取参考列车在每个区间的列车速度-距离曲线，如果区间运行时间分级，那么对应的速度-距离曲线就有多条。如果不能直接从ATO获取速度-距离曲线，也可以把已知的速度- 距离曲线录入或导入本系统中。其中，所述参考列车的实时运行信息为列车车次号、列车的区间运行时间、列车即将到站的车站名称和即将到站的前后两个车站名称。
S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车。
S21：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，预计所述参考列车到达下一车站的制动过程。本发明可在每检测到某一列车j从 k0出站时，根据列车区间运行时间和列车速度-距离曲线预测该列车j到达下一车站k1前再生制动的开始时间Tbs、结束时间Tbe和再生制动电功率Pr(t)，其中Tbs＜t＜Tbe。其中，备选列车实时运行信息可为列车最近一次发车时间和所在车站名称、列车在区间已运行时间或列车已在车站停车时间等信息。
S22：根据参考列车即将到达车站及其相邻车站的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为
|Ti d-Tbs|≤Tdmax
其中，Ti d为上述所有列车中列车i的发车时间；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值。优选的，在k0、k1和再下一站k2站寻找吸收参考列车j再生制动能量的备选列车。选择同向前一车站、同向后一车站、反向同车站、反向前一车站和反向后一车站出发的5列列车作为吸收参考列车j再生制动能量的备选列车，也可根据实际情况扩大车站选择范围，选择备选列车的原则是所有从该站出发列车中发车时间Ti d与Tbs差值ΔTi＝Ti d-Tbs满足约束条件|Ti d-Tbs|≤Tdmax，将所有符合该约束条件的列车作为备选列车。
S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整后吸收再生制动能量的优化模型。其中，以发车时间调整量为决策变量，针对所有所述备选列车建立优化模型：
Ti≤Tmax
Ti≥Tmin
其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Ti real为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti pdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Ti ar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Ti fp 为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表对应的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，一般为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，一般为正。
其中，Pr(t,Ti)可根据Ti值以及i列车和j列车的速度-距离曲线计算得到；为列车早点最大允许值，该值越大，备选列车选择的范围越大。通常情况下，ATS具备的列车自动调整功能中定义了触发列车自动调整所对应的列车早点时间阈值，本发明设置的应小于该阈值；为列车晚点最大允许值，该值越大，备选列车选择的范围越大。通常情况下，ATS具备的列车自动调整功能中定义了触发列车自动调整所对应的列车晚点时间阈值，本发明设置的应小于该阈值；为列车允许的最小间隔，该值应大于列车实际最小间隔值，该值越小，备选列车选择的范围越大；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，该值为负，且大于-Tdmax，该值越小，Ti选择范围越大，性能指标Ji可能越大；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，该值应小于Tdmax，该值越大，Ti选择范围越大，性能指标Ji可能越大。
所述优化模型将列车再生制动能量的利用率作为优化目标，分别以列车早点时间、列车晚点时间、列车与前车的时间间隔、列车与后车的时间间隔、发车时间调整量的最大值和发车时间调整量的最小值为约束条件。所述优化模型还可将列车再生制动能量利用率、列车晚点时间、列车间隔和乘客旅行时间等作为优化目标实现多目标优化，以确定最优的发车时间调整方案。
S4：确定所述优化模型最优的备选列车为吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。
S41：计算所有备选列车的优化指标值，选择使其值最大的备选列车为选定列车。通过计算可以得到备选列车i所对应的最优的在所有的有效备选列车中选择最优性能指标最大者作为选定列车，即通过调整发车时间可以实现再生制动能量的吸收的最大化的备选列车，指定所述选定列车调整发车时间以更好地吸收列车j的再生制动能量。
S42：调整所述选定列车的发车时间。所述选定列车的发车时间调整为
Ti adjust＝Ti real+Ti optimal
其中，Ti real为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti optimal选定列车的发车时间调整量。列车i的发车时间调整Ti optimal后的牵引功率为Pi(t)，列车 j的再生制动功率为Pj(t)，那么，列车i吸收得到的列车j的再生制动能量为 Pr(t,Ti)＝min{Pi(t),Pj(t)}，其中Tbs＜t＜Tbe。
当选定列车到站停车后，在DTI上显示调整后的发车时间，提示给司机。
在优化调整期间，只考虑一种情况调整区间运行时间：备选列车早点，列车又需要提前发车，如果早点时间为运行时间提供了足够裕量(根据列车区间运行时间不同划分等级，每个运行等级对应一条运行曲线)，那么列车调整运行时间等级，增大下一区间运行时间。
本发明同时公开了一种面向再生制动能量利用的列车调度系统，所述系统包括列车调度服务器；
所述列车调度服务器用于实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整后吸收再生制动能量的优化模型；确定所述优化模型最优的备选列车为吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。
所述列车调度服务器可包括人机界面、数据库和计算模块。所述人机界面用于与操作者进行人机交互，为操作者提供可视化窗口。所述数据库用于存储所述计算模块所需的列车运行数据。所述计算模块用于根据参考列车运行数据，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整后吸收再生制动能量的优化模型；确定所述优化模型最优的备选列车为吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。
具体的，所述计算模块用于首先获取参考列车运行数据。所述参考列车运行数据可为参考列车的计划时刻表信息、实时运行信息和列车在每个区间的列车速度-距离曲线。其中，从ATS获取参考列车将要执行或正在执行的计划时刻表及参考列车的实时运行信息。从ATO获取参考列车在每个区间的列车速度-距离曲线，如果区间运行时间分级，那么对应的速度-距离曲线就有多条。如果不能直接从ATO获取速度-距离曲线，也可以把已知的速度-距离曲线录入或导入本系统中。其中，所述参考列车的实时运行信息为列车车次号、列车的区间运行时间、列车即将到站的车站名称和即将到站的前后两个车站名称，备选列车实时运行信息为列车最近一次发车时间和所在车站名称、列车在区间已运行时间或列车已在车站停车时间等信息。
所述计算模块进一步用于根据参考列车运行数据，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车。优选的，根据参考列车运行数据，预计所述参考列车到达下一车站将产生的再生制动能量。本发明可在每检测到某一列车j从k0出站时，根据列车区间运行时间和列车速度-距离曲线预测该列车j到达下一车站k1前再生制动的开始时间Tbs、结束时间Tbe和再生制动电功率Pr(t)，其中Tbs＜t＜Tbe。根据参考列车所达车站及其相邻车站的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为
|Ti d-Tbs|≤Tdmax
其中，Ti d为上述所有列车中列车i的发车时间；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值。具体的，在k0、k1和再下一站k2站寻找吸收参考列车j再生制动能量的备选列车。选择同向前一车站、同向后一车站、反向同车站、反向前一车站和反向后一车站出发的5列列车作为吸收参考列车j再生制动能量的备选列车，也可根据实际情况扩大车站选择范围，选择备选列车的原则是所有从该站出发列车中发车时间Ti d与Tbs差值ΔTi＝Ti d-Tbs满足约束条件|Ti d-Tbs|≤Tdmax，将所有符合该约束条件的列车作为备选列车。
针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整后吸收再生制动能量的优化模型。其中，以发车时间调整量为决策变量，针对所有所述备选列车建立优化模型：
Ti≤Tmax
Ti≥Tmin
其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Ti real为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti pdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Ti ar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Ti fp 为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表对应的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，一般为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，一般为正。
Pr(t,Ti)可根据Ti值以及i列车和j列车的速度-距离曲线计算得到；为列车早点最大允许值，该值越大，备选列车选择的范围越大。通常情况下，ATS 具备的列车自动调整功能中定义了触发列车自动调整所对应的列车早点时间阈值，本发明设置的应小于该阈值；为列车晚点最大允许值，该值越大，备选列车选择的范围越大。通常情况下，ATS具备的列车自动调整功能中定义了触发列车自动调整所对应的列车晚点时间阈值，本发明设置的应小于该阈值；为列车允许的最小间隔，该值应大于列车实际最小间隔值，该值越小，备选列车选择的范围越大；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，该值为负，且大于-Tdmax，该值越小，Ti选择范围越大，性能指标Ji可能越大；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，该值应小于Tdmax，该值越大，Ti选择范围越大，性能指标Ji可能越大。
所述优化模型将列车再生制动能量的利用率作为优化目标，分别以列车早点时间、列车晚点时间、列车与前车的时间间隔、列车与后车的时间间隔、发车时间调整量的最大值和发车时间调整量的最小值为约束条件。所述优化模型还可将列车再生制动能量利用率、列车晚点时间、列车间隔和乘客旅行时间等作为优化目标实现多目标优化，以确定最优的发车时间调整方案。
确定所述优化模型最优的备选列车为吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。其中，计算所有备选列车的优化指标值，选择使其值最大的备选列车为选定列车。通过计算可以得到备选列车i所对应的最优的在所有的有效备选列车中选择最优性能指标最大者作为选定列车，即，通过调整发车时间可以实现再生制动能量的吸收的最大化的备选列车，指定所述选定列车调整发车时间以更好地吸收列车j的再生制动能量。调整所述选定列车的发车时间。所述选定列车的发车时间调整为
Ti adjust＝Ti real+Ti optimal
其中，Ti real为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti optimal选定列车的发车时间调整量。列车i的发车时间调整Ti optimal后的牵引功率为Pi(t)，列车 j的再生制动功率为Pj(t)，那么，列车i吸收得到的列车j的再生制动能量为 Pr(t,Ti)＝min{Pi(t),Pj(t)}，其中Tbs＜t＜Tbe。当选定列车到站停车后，在DTI上显示调整后的发车时间，提示给司机。
当选定列车到站停车后，在DTI上显示调整后的发车时间，提示给司机。
所述列车调度服务器在工作时，与列车控制中心ATS、车站ATS、DTI 和车载控制器(VOBC)共同协作完成列车实时调度，提高再生制动能量的利用率。所述列车调度服务器可从控制中心ATS和车站ATS获取列车运行数据，存储在数据库中，并通过人机界面与操作人员交互，执行操作人员的指令并显示计算模块的运行状态，所述列车调度服务器通过计算分析确定选定列车后，通过控制中心ATS和车站ATS调整选定列车的发车时间，控制中心ATS控制列车的VOBC完成列车的自动运行，所述VOBC可包括用于显示列车运行状态的人机界面(MMI)。
下面通过一个具体实施例来对本发明作进一步说明，获取某地铁线时刻表，选取了24个车站，仿真上行和下行各280个车次，获取的仿真数据和阈值设置如下表：
进行仿真时，所有选定列车按照调整后的发车时间调度运行，非选定列车的区间运行时间和停站时间均按照计划时刻表规定执行，如图4所示，为上行列车到达终点站后延误时间值，即实际到达终点站时间与计划到站时间的差值，如图5所示，为上行列车到达终点站后与前车的间隔，即当前到达终点的列车与后一列车之间的时间间隔，如图6所示，为下行列车到达终点站后延误时间值，即实际到达终点站时间与计划到站时间的差值；如图7所示，为下行列车到达终点站后与前车的间隔，即当前到达终点的列车与后一列车之间的时间间隔。在保证上、下行所有列车延误时间和列车间隔在规定范围内的条件下，根据分析计算和数据统计，采用本发明所述的技术方案的最终节能率为6.11％。
综上所述，本发明考虑列车运行中的不确定性，基于列车的实时运行信息进行多车协同控制，且通过将列车制动与列车牵引相结合，选择采用再生制动能量的优化模型，根据所述优化模型寻找使再生制动能量利用率最优的选定列车，吸收制动列车的再生制动能量，为列车牵引提供能量，从而有效提高列车再生制动能量利用率，同时，本发明给用户提供多种参数设置功能, 用户可以根据实际需求进行调整，也可根据本发明对全自动运行列车的运行系统进行功能扩展，用于列车的实时调度，且本发明不仅适用于城市轨道交通列车，还适用于发车间隔小的城际列车。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种面向再生制动能量利用的列车调度方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；
S2：根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；
所述S2包括：
S21：根据参考列车运行数据，预计所述参考列车到达下一车站之前的制动过程；
S22：根据参考列车进站制动开始时间，选定参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为
Ti d-Tbs≤Tdmax
其中，Ti d为参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车中列车i的发车时间；Tbs为参考列车制动过程的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值；
S3：针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；
S4：求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间。
2.根据权利要求1所述的列车调度方法，其特征在于，所述参考列车运行数据为参考列车的计划时刻表信息、实时运行信息和列车在每个区间的列车速度-距离曲线。
3.根据权利要求2所述的列车调度方法，其特征在于，
所述参考列车的实时运行信息为列车车次号、列车的区间运行时间、列车即将到站的车站名称和即将到站的前后两个车站名称；
所述备选列车的实时运行信息为列车最近一次发车时间和列车在区间已运行时间，或列车当前所停车站名称和当前车站已停车时间。
4.根据权利要求1所述的列车调度方法，其特征在于，所述S3以发车时间调整量为决策变量，建立优化模型：
Ti≤Tmax
Ti≥Tmin
其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Ti real为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti pdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Ti ar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Ti fp为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，为正。
5.根据权利要求1所述的列车调度方法，其特征在于，所述S4包括：
S41：求解所有备选列车的优化模型，选择优化指标值最大的备选列车为选定列车；
S42：调整所述选定列车的发车时间。
6.根据权利要求5所述的列车调度方法，其特征在于，所述选定列车的发车时间调整为
Ti adjust＝Ti real+Ti optimal
其中，Ti real为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti optimal选定列车的发车时间调整量。
7.一种面向再生制动能量利用的列车调度系统，其特征在于，所述系统包括列车调度服务器；
所述列车调度服务器用于实时检测离站列车作为参考列车，获取参考列车运行数据；根据参考列车运行数据，获取可选的备选列车的实时运行信息，确定能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车；针对每一列所述备选列车，建立基于发车时间调整的吸收再生制动能量的优化模型；求解所有备选列车的优化模型，确定吸收参考列车再生制动能量的选定列车，调整所述选定列车的发车时间；
其中，所述列车调度服务器用于根据参考列车运行数据，预计所述参考列车到达下一车站之前的制动过程，并根据参考列车进站制动开始时间，选定参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车，确定所有能够用于吸收所述参考列车再生制动能量的所有备选列车，确定原则为
Ti d-Tbs≤Tdmax
其中，Ti d为参考列车即将到达车站及其相邻车站内的所有列车中列车i的发车时间；Tbs为参考列车制动过程的开始时间；Tdmax为预设的时间阈值。
8.根据权利要求7所述的列车调度系统，其特征在于，所述优化模型为
Ti≤Tmax
Ti≥Tmin
其中，Ji(Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收到的再生制动能量；Ti为备选列车i发车时间调整量；Pr(t,Ti)为备选列车i在发车时间调整Ti秒后所吸收的再生制动功率函数；Tbs为参考列车再生制动的开始时间；Tbe为参考列车再生制动的结束时间；Ti real为备选列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti pdt为备选列车i在车站ki计划时刻表中的发车时间；Ti ar为备选列车i的同向前方列车在ki站实际发车时间；Ti fp为备选列车i的同向后方列车在ki站计划时刻表中的发车时间；为列车早点最大允许值；为列车晚点最大允许值；为列车允许最小间隔；Tmin为备选列车i发车时间调整量的最小值，即最小停站时间减去计划停站时间，为负；Tmax为备选列车i发车时间调整量的最大值，即最大停站时间减去计划停站时间，为正。
9.根据权利要求7所述的列车调度系统，其特征在于，所述选定列车的发车时间调整为
Ti adjust＝Ti real+Ti optimal
其中，Ti real为选定列车i实际到站时间加上计划停站时间值；Ti optimal选定列车的发车时间调整量。
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