CN108454449A - 一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统及匹配控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统及匹配控制方法，属于轨道交通列车技术领域，根据线路情况和车辆参数，计算不同车厢的行驶工况；根据所述行驶工况与约束条件对分布式电源系统中各分布式储能包进行匹配优化，获得匹配方案；根据匹配结果制定分布式电源系统控制策略，并通过列车能量管理控制器与储能包管理系统控制列车分布式电源系统的能量输出。本发明能够实现虚拟轨道列车灵活编组组合，提高供电可靠性和应急供电能力。

Description

一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统及匹配控制方法

技术领域

本发明属于轨道交通列车技术领域，特别是涉及一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统及匹配控制方法。

背景技术

虚拟轨道交通无需铺设实体轨道和设置候车站台，既有城市公交控制灵活的特点又有地铁、轻轨等城市轨道交通运量大的特点，完美结合了两者的优势。灵活编组运输组织是指根据城市轨道交通在不同区段、时段下的客流特征，在保证较高列车服务频率的条件下，通过在车辆段或车站灵活改变列车编组长度来实现客流需求和运力最佳协同的运输组织技术，是用于解决其时间分布不均衡性的重要运输组织模式之一。然而目前国内对灵活编组虚拟轨道交通列车研究相对较少，无接触网灵活编组虚拟轨道交通列车电源空间分布与匹配制约着虚拟轨道列车编组限制。因此本发明提出一种灵活编组虚拟轨道交通列车分布式电源系统空间拓扑及匹配与控制方法，可解决虚拟轨道灵活编组列车电源系统空间结构构造问题。

目前国内外还未见基于活编组虚拟轨道交通列车分布式电源系统空间拓扑结构，现有的电源系统存在无牵引网列车编组限制较大，电系统的稳定性和安全性较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统及匹配控制方法，提出了分布式电源系统拓扑方案，使得考虑列车编组情况时可以灵活编组，不用局限于特定编组方式；能够实现虚拟轨道列车灵活编组组合，提高供电可靠性和应急供电能力。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，包括步骤：

S11，根据线路情况和车辆参数，计算不同编组列车的正常与应急行驶工况；

S12，根据所述行驶工控对分布式电源系统中动车部和各拖车部进行匹配，获得匹配方案；

S13，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车各分布式电源系统的运行状态。

进一步的是，步骤S11中，通过线路情况与不同编组列车车辆参数，计算列车正常与应急状态下的行驶工况。

进一步的是，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案：根据不同列车正常与应急状态下运行线路的运行工况，以正常行驶与应急情况下分布式电源系统不同放电倍率和放电深度、功率、能量及电压为约束条件，以体积重量和全寿命周期内成本为最优化目标，基于Parato最优化理论，确定分布式电源系统数目，并得出成本与体积重量协调最优的各分布式电源系统中储能元件串并联拓扑参数，得到优化匹配方案。

进一步的是，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案，包括步骤：

S121，根据车厢节数，确定分布式电源系统需要负载全线路运行电能需求，计算分布式电源系统对应全线路工况；

S122，基于所述全线路工况对分布式电源系统，进行计算动力性能匹配对于储能元件数量匹配，定义单个储能包储能元件数量为b_i；

所述约束条件包括能量约束、电压约束、系统成本最小和系统重量最小；

满足约束条件如下：

对于b_i，需满足：

b_i×m_b≤m_maxi；

其中，m_max为限定储能包最大重量；加乘量m_b为估算实际工程中相应的重量增加量，包括箱体质量、变流器质量、斩波器质量、辅机质量以及连接线质量；

b_i×V_b≤V_maxi；

其中，V_max为储能包限定最大重量；加乘量V_b为估算实际工程中相应的体积增加量，包括箱体体积、氢气罐体积、变流器体积、斩波器体积和辅机体积；

λ_DC/DCmin×U_m≤n_B串×U_bmin≤n_B串×U_cmax≤λ_DC/DCmax×U_m；

其中λ_DC/DC表示变流器输入输出电压比，U_m表示母线电压，n_B串表示储能包中储能元件串联数目；

对于动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率；

对于应急状态动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率；该状态选择储能元件满电情况下放电至额定电压50％的总能量，是否满足列车加速需要，即将列车从0加速至运行车速；

对能量需求，需满足：

其中T为整个运行时间，SOC_S1表示储能系统荷电状态阈值上限，SOC_L1表示储能系统荷电状态阈值下限；

对应急状态能量需求，需满足：

其中T为应急状态下运行到最近维修站的最大运行时间，SOC_S2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值上限，SOC_L2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值下限；

S123,根据S122的所有匹配方案进行优化，得到最优匹配方案；优化目标为全寿命周期成本最低和混合动力系统体积重量最小，求解方法为基于Pareto非支配解的多目标优化方法。

进一步的是，步骤S13中，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车分布式电源系统的运行状态，包括步骤：

S131，确定列车各储能包状态；

S132，判断各储能包是否故障；若有储能包发生故障，则进入S134；若否则进入下一步；

S133，根据列车档位信息、负载功率与再生制动功率、母线电压和储能包控制系统的反馈信息，实时确定各储能包的充放电状态与功率大小，分配方式为基于多目标非支配排序的能量管理控制方式：

当列车为牵引状态，即无再生制动功率或再生制动功率小于列车辅助系统消耗功率时；列车能量管理控制器(12)接收每一个储能包i的实际荷电状态下的最大合理输出功率与可用能量{P_i ⁺,Q_i ⁺},其中，Q_i ⁺＝(SOC_i,t-SOC_i,L1)*Q_i,B，为第i个储能包可用能量，Pi⁺为第i个储能包最大合理输出功率，满足其中P为列车需求功率，SOC_i,t为第i个储能包当前荷电状态；比较每一个储能包的{P_i ⁺,Q_i ⁺}，按照多目标非支配降序排列，即一个储能包的{P_i ⁺,Q_i ⁺}支配另一个储能包的{P_j ⁺,Q_j ⁺}，则第i个储能包排前面；当互不支配时，用能量高的储能包排在前面，从排在前面的储能包开始分配其输出能量为最佳效率输出P_xi ⁺，直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率若直到最后一个储能包P_n都有则从排在前面的储能包开始分配其输出能量为最大合理输出P_i ⁺；直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率

当有储能包的Q_i ⁺<ε时，其中ε近似为0，将该储能包切出；

当列车为功率回收状态，即有再生制动功率且再生制动功率大于列车辅助系统消耗功率时；列车能量管理控制器(12)接收每一个储能包的可回收能量与实际荷电状态下的最大合理回收功率{P_i ^-,Q_i ^-}，其中，Q_i ^-＝(SOC_U1-SOC_i,t)*Q_i,B为储能包可充能量，P_i ^-为最大合理充电功率，满足其中P_h为总回收功率；比较每一个储能包的{P_i ^-,Q_i ^-}，按照多目标非支配降序排列，从排在前面的储能包开始分配其充电功率为P_xi ^-，直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率若直到最后一个储能包P_n都有则从排在前面的储能包开始分配其输出能量为最大合理输出P_i ^-；直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率当有储能包的Q_i ^-<ε时，切出该储能包，进入下一步；

S134，列车进入应急状态，将故障储能包切出母线，给正常运行的储能包分配输出功率，其分配方式同S133的基于多目标非支配排序的能量管理控制方式，进入下一步；

S135，判断列车是否到达终点；若未到达终点，则返回S131重复运行过程；若到达终点，则列车运行状态结束。

另一方面，本发明还提供了一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，是一种适用于上述匹配控制方法的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，包括多个动车车厢，多个拖车车厢，在动车车厢内设置的动车储能包、列车能量管理控制器、牵引电机和动车储能包控制系统，在拖车车厢内设置的拖车储能包和拖车储能包控制系统，分布式数据线，以及牵引母线；所述动车车厢与拖车车厢通过列车连挂相互连接，所述分布式数据线和牵引母线均贯穿于所述动车车厢和拖车车厢联通各储能包与储能包控制系统；

在动车车厢内，所述动车储能包的电源端连接至牵引母线，所述牵引电机连接至牵引母线，所述列车能量管理控制器通过动车储能包控制系统连接至动车储能包的控制端；

在拖车车厢内，所述拖车储能包的电源端连接至牵引母线，所述拖车储能包控制系统连接至拖车储能包的控制端；

各个拖车车厢内的拖车储能包控制系统均由连接分布式数据线连接至列车能量管理控制器。

进一步的是，所述动车储能包和拖车储能包均包括储能装置的单一或混合结构，所述动车储能包和拖车储能包上均设置有电源线接口和数据线接口，通过即插即用并入列车牵引母线为列车供电，根据列车车辆需求设计成模块化、标准化产品，增加其可扩展性，使其组合更加便捷。

进一步的是，所述拖车储能包控制系统和动车储能包控制系统均实时监测储能包的电气与物理状态，负责储能包的充放电管理、均衡管理和热管理，并将储能包的状态信息与充放电能力参数发送给列车能量管理控制器；

进一步的是，所述列车能量管理控制器监测母线电压、负载变化和列车状态，接收各储能包管理系统的状态信息，实时分配储能包的充放电功率，确保列车正常状态和应急状态下的电力电量需求。

本发明提出的分布式电源系统构成车载微网，列车能量管理控制器为车载微网提供一种能量管理控制策略，实时管理每个即插即用储能包的充放电功率，为列车提供所需电能和回收再生制动能量，实现轨道交通列车的灵活编组，提高供电系统可靠性和应急供电能力。

采用本技术方案的有益效果：

本发明能够实现虚拟轨道列车灵活编组组合，提高供电可靠性和应急供电能力；每个分布式电源连接到牵引母线上，形成一种类直流微网系统，每一个分布式电源系统可以自由切入与切出牵引母线，这样一来系统的稳定性显著提升，应对故障能力有了很大加强；每一个电源系统可以根据负载大小特性进行灵活匹配，选择不同动力源；同时这种类直流微网系统控制方法相对容易，根据不同电源系统状态灵活分配各电源系统输出功率；

本发明在正常运行情况下，分布式电源系统中各分布式电源按照一定比例为整车提供全线路运行所需能量，单独分布式电源只需提供所对应车厢全线路运行所需能量；分布式电源可灵活切出切入母线，若其中一套分布式电源损坏，其余分布式电源可满足列车安全行驶到最近维修点；该系统可满足虚拟轨道交通列车无限制灵活编组，解决编组过多单一电源系统无法提供足够能量问题，提高了灵活性，安全性，降低了故障发生率；

本发明的匹配控制方法适应灵活编组轨道交通列车不同线路与编组情况，列车正常运行情况下，各储能包考虑寿命因素，基于较小的充放电倍率和深度(DOD)，以全寿命周期内成本最低为目标，满足全线路、全工况下的功率约束、能量约束、体积与重量约束；列车应急情况下，各储能包可以基于大于正常情况下的充放电倍率和深度(DOD)，满足应急情况下的功率和能量需求；

本发明的匹配控制方法应满足灵活编组轨道列车全线路安全、平稳运行，实时保证负载与分布式储能系统的电力电量平衡，各分布式储能包处于合理的充放电倍率、充放电深度、荷电状态上下限和温度限制。

附图说明

图1为本发明的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法的流程示意图；

图2为本发明的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中匹配方案的控制过程流程图；

图4为本发明实施例中一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的结构示意图；

图5为本发明实施例中动车部的结构示意图；

图6为本发明实施例中拖车部的结构示意图。

其中，1是动车车厢，11是动车储能包，12是列车能量管理控制器，13是牵引电机，14是动车储能包控制系统；2是拖车车厢，21是拖车储能包，22是拖车储能包控制系统，3是列车连挂，4是牵引母线，5是分布式数据线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

在本实施例中，参见图1所示，本发明提出了一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，包括步骤：

S11，根据线路情况和车辆参数，计算不同编组列车的正常与应急行驶工况；

S12，根据所述行驶工控对分布式电源系统中动车部和各拖车部进行匹配，获得匹配方案；

S13，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车各分布式电源系统的运行状态。

作为上述实施例的优化方案，步骤S11中，通过线路情况与不同编组列车车辆参数，计算列车正常与应急状态下的行驶工况。

作为上述实施例的优化方案，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案：根据不同列车正常与应急状态下运行线路的运行工况，以正常行驶与应急情况下分布式电源系统不同放电倍率和放电深度、功率、能量及电压为约束条件，以体积重量和全寿命周期内成本为最优化目标，基于Parato最优化理论，确定分布式电源系统数目，并得出成本与体积重量协调最优的各分布式电源系统中储能元件串并联拓扑参数，得到优化匹配方案。

步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案，如图2所示，包括步骤：

S121，根据车厢节数，确定分布式电源系统需要负载全线路运行电能需求，计算分布式电源系统对应全线路工况；

S122，基于所述全线路工况对分布式电源系统，进行计算动力性能匹配对于储能元件数量匹配，定义单个储能包储能元件数量为b_i；

所述约束条件包括能量约束、电压约束、系统成本最小和系统重量最小；

满足约束条件如下：

对于b_i，需满足：

b_i×m_b≤m_maxi；

其中，m_max为限定储能包最大重量；加乘量m_b为估算实际工程中相应的重量增加量，包括箱体质量、变流器质量、斩波器质量、辅机质量以及连接线质量；

b_i×V_b≤V_maxi；

其中，V_max为储能包限定最大重量；加乘量V_b为估算实际工程中相应的体积增加量，包括箱体体积、氢气罐体积、变流器体积、斩波器体积和辅机体积；

λ_DC/DCmin×U_m≤n_B串×U_bmin≤n_B串×U_cmax≤λ_DC/DCmax×U_m；

其中λ_DC/DC表示变流器输入输出电压比，U_m表示母线电压，n_B串表示储能包中储能元件串联数目；

对于动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率；

对于应急状态动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率；

对能量需求，需满足：

其中T为整个运行时间，SOC_S1表示储能系统荷电状态阈值上限，SOC_L1表示储能系统荷电状态阈值下限；

对应急状态能量需求，需满足：

其中T为应急状态下运行到最近维修站的最大运行时间，SOC_S2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值上限，SOC_L2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值下限；

S123,根据S122的所有匹配方案进行优化，得到最优匹配方案；优化目标为全寿命周期成本最低和混合动力系统体积重量最小，求解方法为基于Pareto非支配解的多目标优化方法。

作为上述实施例的优化方案，如图3所示，步骤S13中，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车分布式电源系统的运行状态，包括步骤：

S131，确定列车各储能包状态；

S132，判断各储能包是否故障；若有储能包发生故障，则进入S134；若否则进入下一步；

S133，根据列车档位信息、负载功率与再生制动功率、母线电压和储能包控制系统的反馈信息，实时确定各储能包的充放电状态与功率大小，分配方式为基于多目标非支配排序的能量管理控制方式：

当列车为牵引状态，即无再生制动功率或再生制动功率小于列车辅助系统消耗功率时；列车能量管理控制器12接收每一个储能包i的实际荷电状态下的最大合理输出功率与可用能量{P_i ⁺,Q_i ⁺},其中，Q_i ⁺＝(SOC_i,t-SOC_i,L1)*Q_i,B，为第i个储能包可用能量，Pi⁺为第i个储能包最大合理输出功率，满足其中P为列车需求功率，SOC_i,t为第i个储能包当前荷电状态；比较每一个储能包的{P_i ⁺,Q_i ⁺}，按照多目标非支配降序排列，即一个储能包的{P_i ⁺,Q_i ⁺}支配另一个储能包的{P_j ⁺,Q_j ⁺}，则第i个储能包排前面；当互不支配时，用能量高的储能包排在前面，从排在前面的储能包开始分配其输出能量为P_i ⁺，直至分配到第k个储能包，其输出功率当有储能包的Q_i ⁺<ε时，其中ε近似为0，将该储能包切出；

当列车为功率回收状态，即有再生制动功率且再生制动功率大于列车辅助系统消耗功率时；列车能量管理控制器12接收每一个储能包的可回收能量与实际荷电状态下的最优回收功率{P_i ^-,Q_i ^-}，其中，Q_i ^-＝(SOC_U1-SOC_i,t)*Q_i,B为储能包可充能量，P_i ^-为最大合理充电功率，满足其中P_h为总回收功率；比较每一个储能包的{P_i ^-,Q_i ^-}，按照多目标非支配降序排列，从排在前面的储能包开始分配其充电功率为P_i ^-，直至分配到第k个储能包，其充电功率当有储能包的Q_i-<ε时，切出该储能包，进入下一步；

S134，列车进入应急状态，将故障储能包切出母线，给正常运行的储能包分配输出功率，其分配方式同S133的基于多目标非支配排序的能量管理控制方式，进入下一步；

S135，判断列车是否到达终点；若未到达终点，则返回S131重复运行过程；若到达终点，则列车运行状态结束。

为配合本发明方法的实现，基于相同的发明构思，如图4-6所示，本发明还提供了一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，是一种适用于上述匹配方法的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，包括多个动车车厢1，多个拖车车厢2，在动车车厢1内设置的动车储能包11、列车能量管理控制器12、牵引电机13和动车储能包控制系统14，在拖车车厢2内设置的拖车储能包21和拖车储能包控制系统21，分布式数据线5，以及牵引母线4；所述动车车厢1与拖车车厢2通过列车连挂3相互连接，所述分布式数据线5和牵引母线4均贯穿于所述动车车厢1和拖车车厢2联通各储能包与储能包控制系统；

在动车车厢1内，所述动车储能包11的电源端连接至牵引母线4，所述牵引电机13连接至牵引母线4，所述列车能量管理控制器12通过动车储能包控制系统14连接至动车储能包11的控制端；

在拖车车厢2内，所述拖车储能包21的电源端连接至牵引母线4，所述拖车储能包控制系统21连接至拖车储能包21的控制端；

各个拖车车厢2内的拖车储能包控制系统21均由连接分布式数据线5连接至列车能量管理控制器12。

作为上述实施例的优化方案，所述动车储能包11和拖车储能包21均包括储能装置的单一或混合结构，所述动车储能包11和拖车储能包21上均设置有电源线接口和数据线接口，通过即插即用并入列车牵引母线4为列车供电，根据谱列车车辆需求设计成模块化、标准化产品，增加其可扩展性，使其组合更加便捷。

所述拖车储能包21管理系统和动车储能包控制系统14均实时监测储能包的电气与物理状态，负责储能包的充放电管理、均衡管理和热管理，并将储能包的状态信息与充放电能力参数发送给列车能量管理控制器12；

所述列车能量管理控制器12监测母线电压、负载变化和列车状态，接收各储能包管理系统的状态信息，实时分配储能包的充放电功率，确保列车正常状态和应急状态下的电力电量需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，包括步骤：

S11，根据线路情况和车辆参数，计算不同编组列车的正常与应急行驶工况；

S12，根据所述行驶工控对分布式电源系统中动车部和各拖车部进行匹配，获得匹配方案；

S13，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车各分布式电源系统的运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S11中，通过线路情况与不同编组列车车辆参数，计算列车正常与应急状态下的行驶工况。

3.根据权利要求2所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案：根据不同列车正常与应急状态下运行线路的运行工况，以正常行驶与应急情况下分布式电源系统不同放电倍率和放电深度、功率、能量及电压为约束条件，以体积重量和全寿命周期内成本为最优化目标，基于Parato最优化理论，确定分布式电源系统数目，并得出成本与体积重量协调最优的各分布式电源系统中储能元件串并联拓扑参数，得到优化匹配方案。

4.根据权利要求3所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S12中，根据列车工况与约束条件对不同分布式电源系统的匹配方案，包括步骤：

S121，根据车厢节数，确定分布式电源系统需要负载全线路运行电能需求，计算分布式电源系统对应全线路工况；

S122，基于所述全线路工况对分布式电源系统，进行计算动力性能匹配对于储能元件数量的匹配，定义单个储能包储能元件数量为b_i；

所述约束条件包括能量约束、电压约束、系统成本最小和系统重量最小；

满足约束条件如下：

对于b_i，需满足：

b_i×m_b≤m_maxi；

其中，m_max为限定储能包最大重量；加乘量m_b为估算实际工程中相应的重量增加量，包括箱体质量、变流器质量、斩波器质量、辅机质量以及连接线质量；

b_i×V_b≤V_maxi；

其中，V_max为储能包限定最大重量；加乘量V_b为估算实际工程中相应的体积增加量，包括箱体体积、氢气罐体积、变流器体积、斩波器体积和辅机体积；

λ_DC/DCmin×U_m≤n_B串×U_bmin≤n_B串×U_cmax≤λ_DC/DCmax×U_m；

其中λ_DC/DC表示变流器输入输出电压比，U_m表示母线电压，n_B串表示储能包中储能元件串联数目；

对于动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率；

对于应急状态动力性能要求，需满足：

其中p_maxi为每个储能包所用储能元件的最大输出功率；

对能量需求，需满足：

其中T为整个运行时间，SOC_S1表示储能系统荷电状态阈值上限，SOC_L1表示储能系统荷电状态阈值下限；

对应急状态能量需求，需满足：

其中T为应急状态下运行到最近维修站的最大运行时间，SOC_S2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值上限，SOC_L2表示储能系统荷电状态应急情况下阈值下限；

S123，根据S122的所有匹配方案进行优化，得到最优匹配方案；优化目标为全寿命周期成本最低和混合动力系统体积重量最小，求解方法为基于Pareto非支配解的多目标优化方法。

5.根据权利要求1-4中任一所述的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统的匹配控制方法，其特征在于，步骤S13中，根据分布式电源匹配方案制定控制策略，控制列车分布式电源系统的运行状态，包括步骤：

S131，确定列车各储能包状态；

S132，判断各储能包是否故障；若有储能包发生故障，则进入S134；若否，则进入下一步；

S133，根据列车档位信息、负载功率与再生制动功率、母线电压和储能包控制系统的反馈信息，实时确定各储能包的充放电状态与功率大小，分配方式为基于多目标非支配排序的能量管理控制方式：

当列车为牵引状态，即无再生制动功率或再生制动功率小于列车辅助系统消耗功率时；列车能量管理控制器(12)接收每一个储能包i的实际荷电状态下的最大合理输出功率与可用能量{P_i ⁺，Q_i ⁺}，其中，Q_i ⁺＝(SOC_i，t-SOC_i，L1)*Q_i，B，为第i个储能包可用能量，Pi⁺为第i个储能包最大合理输出功率，满足其中P为列车需求功率，SOC_i，t为第i个储能包当前荷电状态；比较每一个储能包的{P_i ⁺，Q_i ⁺}，按照多目标非支配降序排列，即一个储能包的{P_i ⁺，Q_i ⁺}支配另一个储能包的{P_j ⁺，Q_j ⁺}，则第i个储能包排前面；当互不支配时，用能量高的储能包排在前面，从排在前面的储能包开始分配其输出能量为最佳效率输出P_xi ⁺，直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率等直到最后一个储能包P_n都有则从排在前面的储能包开始分配其输出能量为最大合理输出P_i ⁺；直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率当有储能包的Q_i ⁺＜ε时，其中ε近似为0，将该储能包切出；

当列车为功率回收状态，即有再生制动功率且再生制动功率大于列车辅助系统消耗功率时；列车能量管理控制器(12)接收每一个储能包的可回收能量与实际荷电状态下的最大合理回收功率{P_i ^-，C_i ^-}，其中，Q_i ^-＝(SOC_u1-SOC_i，t)*Q_i，B为储能包可充能量，P_i ^-为最大合理充电功率，满足其中P_h为总回收功率；比较每一个储能包的{P_i ^-，Q_i ^-}，按照多目标非支配降序排列，从排在前面的储能包开始分配其充电功率为P_xi ^-，直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率若直到最后一个储能包P_n都有则从排在前面的储能包开始分配其输出能量为最大合理输出P_i ^-；直至分配到第k个储能包使得则第k个储能包输出功率当有储能包的Q_i ^-＜ε时，切出该储能包，进入下一步；

S134，列车进入应急状态，将故障储能包切出母线，给正常运行的储能包分配输出功率，其分配方式同S133的基于多目标非支配排序的能量管理控制方式，进入下一步；

S135，判断列车是否到达终点；若未到达终点，则返回S131重复运行过程；若到达终点，则列车运行状态结束。

6.一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，其特征在于，是一种适用于上述匹配控制方法的一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，包括多个动车车厢(1)，多个拖车车厢(2)，在动车车厢(1)内设置的动车储能包(11)、列车能量管理控制器(12)、牵引电机(13)和动车储能包控制系统(14)，在拖车车厢(2)内设置的拖车储能包(21)和拖车储能包控制系统(21)，分布式数据线(5)，以及牵引母线(4)；所述动车车厢(1)与拖车车厢(2)通过列车连挂(3)相互连接，所述分布式数据线(5)和牵引母线(4)均贯穿于所述动车车厢(1)和拖车车厢(2)联通各储能包与储能包控制系统；

在动车车厢(1)内，所述动车储能包(11)的电源端连接至牵引母线(4)，所述牵引电机(13)连接至牵引母线(4)，所述列车能量管理控制器(12)通过动车储能包控制系统(14)连接至动车储能包(11)的控制端；

在拖车车厢(2)内，所述拖车储能包(21)的电源端连接至牵引母线(4)，所述拖车储能包控制系统(21)连接至拖车储能包(21)的控制端；

各个拖车车厢(2)内的拖车储能包控制系统(21)均由连接分布式数据线(5)连接至列车能量管理控制器(12)。

7.根据权利要求6中所述一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，其特征在于，所述动车储能包(11)和拖车储能包(21)均包括储能装置的单一或混合结构，所述动车储能包(11)和拖车储能包(21)上均设置有电源线接口和数据线接口，通过即插即用并入列车牵引母线(4)为列车供电。

8.根据权利要求7中所述一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，其特征在于，所述拖车储能包控制系统(21)和动车储能包控制系统(14)均实时监测储能包的电气与物理状态，负责储能包的充放电管理、均衡管理和热管理，并将储能包的状态信息与充放电能力参数发送给列车能量管理控制器(12)。

9.根据权利要求8中所述一种虚拟轨道交通列车分布式电源系统，其特征在于，所述列车能量管理控制器(12)监测母线电压、负载变化和列车状态，接收各储能包管理系统的状态信息，实时分配储能包的充放电功率，确保列车正常状态和应急状态下的电力电量需求。