CN110794711A - 基于节能坡的列车节能运行控制方法、电子设备及介质 - Google Patents

基于节能坡的列车节能运行控制方法、电子设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于节能坡的列车节能运行控制方法、电子设备及介质,方法包括:以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型;当列车在节能坡运行的过程中,将当前区间的线路数据输入列车节能运行控制模型中,得到当前的牵引门限和惰行门限;根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制。通过将列车运行站间分割为若干个区间,实时获取当前区间的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,仅通过软件方法对列车运行进行优化,成本较低,适用性较强,在降低列车牵引能耗的同时,避免列车过多制动,延长电机寿命。

Description

基于节能坡的列车节能运行控制方法、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域,具体涉及一种基于节能坡的列车节能运行控制方法、电子设备及介质。
背景技术
目前,在城市轨道交通线路设计时,为充分利用列车势能,降低列车牵引能耗,通常会将列车出站方向一段距离的线路设置为下坡,列车进站方向一段距离的线路设置为上坡,即节能坡。
多数轨道交通线路具备列车自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)功能,但ATO控制策略尚未实现对节能坡优势的充分利用,即在下坡时出现制动输出,在上坡时出现牵引输出。
现有技术在节能坡下坡时出现制动输出,在上坡时出现牵引输出,大大提高了列车的耗能。
发明内容
由于现有方法存在上述问题,本发明实施例提出一种基于节能坡的列车节能运行控制方法、电子设备及介质。
第一方面,本发明实施例提出一种基于节能坡的列车节能运行控制方法,包括:
以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型;
当列车在节能坡运行的过程中,将当前区间的线路数据输入所述列车节能运行控制模型中,得到所述列车节能运行控制模型输出的当前的牵引门限和惰行门限;
根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制。
可选地,所述根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型,具体包括:
确定目标站间,将各目标站间的线路数据对应至不同的区间;
对各区间的牵引门限和惰行门限进行初始化,初始化的牵引门限和惰行门限小于当前区间的限速;
根据初始化的牵引门限和惰行门限对列车运行进行仿真,得到仿真数据;
若判断所述仿真数据满足预设条件,则结束仿真,并将得到的所有牵引门限和惰行门限作为所述列车节能运行控制模型。
可选地,所述若判断所述仿真数据满足预设条件,则结束仿真,具体包括:
若判断列车的运行能耗为最低值,或,列车的运行时间的增长未超过预设范围,则结束仿真。
可选地,所述基于节能坡的列车节能运行控制方法还包括:
若仍有所述最低值出现,则采用蚁群或粒子群的随机优化算法,调整当前的牵引门限和惰行门限,重新根据调整后的牵引门限和惰行门限对列车运行进行仿真。
可选地,所述以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型之后,还包括:
根据预设配置条件,将所述列车节能运行控制模型在求解阶段得到的牵引门限和惰行门限配置至电子地图文件中。
可选地,所述预设配置条件包括:
在所述电子地图文件中新增一个sheet页或基于原有数据格式修改;
配置不同运行等级下不同站间的区间数目,以及不同区间的牵引门限、惰行门限和目标速度。
其中,每个区间包含起始点、终止点、运行方向、牵引门限、惰行门限和目标速度;所述牵引门限、所述惰行门限和所述目标速度可配置为无效。
可选地,所述根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,具体包括:
当列车车速超过当前的牵引门限时,列车进入隋行阶段,控制列车进行隋行运行;
当列车车速小于当前的惰行门限时,列车进入牵引阶段,控制列车进行牵引运行。
可选地,所述根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,具体包括:
若查询到当前的牵引门限和/或惰行门限为无效,则根据预设参数控制列车运行。
第二方面,本发明实施例还提出一种电子设备,包括:
至少一个处理器;以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器,其中:
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令,所述处理器调用所述程序指令能够执行上述方法。
第三方面,本发明实施例还提出一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序,所述计算机程序使所述计算机执行上述方法。
由上述技术方案可知,本发明实施例通过将列车运行站间分割为若干个区间,实时获取当前区间的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,仅通过软件方法对列车运行进行优化,成本较低,适用性较强,在降低列车牵引能耗的同时,避免列车过多制动,延长电机寿命。
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一些实施例,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,还可以根据这些图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种基于节能坡的列车节能运行控制方法的流程示意图;
图2为本发明一实施例提供的一种列车运行站间的区间划分的示意图;
图3为本发明另一实施例提供的一种基于节能坡的列车节能运行控制方法的流程示意图;
图4为本发明一实施例提供的电子设备的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1示出了本实施例提供的一种基于节能坡的列车节能运行控制方法的流程示意图,包括:
S101、以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型。
其中,所述列车运行站间为列车的各个运行站之间的轨道。
所述变限速点为列车运行过程中改变限速的点。
所述变坡度点为列车运行过程中改变坡度的点。
所述区间为将各个运行站之间的轨道进行划分得到多个区段。
所述线路数据为运行线路相关的数据。
所述列车节能运行控制模型用于存储列车在各个区间的牵引门限和惰行门限等数据。
S102、当列车在节能坡运行的过程中,将当前区间的线路数据输入所述列车节能运行控制模型中,得到所述列车节能运行控制模型输出的当前的牵引门限和惰行门限。
其中,当前的牵引门限为列车节能运行控制模型中存储的判断当前区间是否为牵引阶段的门限。
当前的惰行门限为列车节能运行控制模型中存储的判断当前区间是否为惰行阶段的门限。
S103、根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制。
具体地,本实施例提供的基于节能坡的列车节能运行控制方法由数据准备阶段、优化模型建立阶段和模型求解阶段三阶段构成。
数据准备阶段的主要功能为将线路电子地图数据进行转换,为后续计算提供相应数据源。ATO节能运行控制优化与列车坡度以及限速有关,该阶段将列车运行站间以变限速点和变坡度点为分割点,将运行站间分为若干段,任意两个分割点之间称为一个区间Section,如图2所示。
优化模型建立阶段将利用数据准备阶段得到的线路数据,建立列车节能运行控制优化模型。在现有控制策略中,ATO在巡航控制阶段设有牵引和惰行门限,当列车车速超过牵引门限时,列车进入隋行阶段(列车不牵引);当列车车速小于惰行门限时,列车进入牵引阶段。由于坡度影响,列车即使在惰行阶段仍可能出现加速的情况,从而导致列车速度超过目标速度值,进而导致列车制动。为更好的利用坡度提供的重力加速度,需要对每个Section中的牵引门限和惰行单独设置从而更好的控制列车牵引惰行的转换时机。
模型求解阶段将利用仿真程序对每个Section中的牵引门限和惰行门限进行求解。
本实施例通过将列车运行站间分割为若干个区间,实时获取当前区间的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,仅通过软件方法对列车运行进行优化,成本较低,适用性较强,在降低列车牵引能耗的同时,避免列车过多制动,延长电机寿命。
进一步地,在上述方法实施例的基础上,S101具体包括:
确定目标站间,将各目标站间的线路数据对应至不同的区间;
对各区间的牵引门限和惰行门限进行初始化,初始化的牵引门限和惰行门限小于当前区间的限速;
根据初始化的牵引门限和惰行门限对列车运行进行仿真,得到仿真数据;
若判断所述仿真数据满足预设条件,则结束仿真,并将得到的所有牵引门限和惰行门限作为所述列车节能运行控制模型。
具体地,所述列车节能运行控制模型的模型求解阶段将利用仿真程序对每个Section中的牵引门限和惰行门限进行求解。
其求解流程如图3所示。首先选定优化的目标站间,读入相应站间的线路数据,并按照Section划分方法对得到不同的Section区间,随机初始化不同Section内的牵引和惰行门限值(小于当前Section的限速),并以当前牵引和惰行门限值作为仿真参数进行列车运行仿真。然后基于仿真得到的数据,重点从列车运行能耗、准时性两个指标进行评价,判断在列车运行时间较计划运行时间增长不超过一定范围时,列车能耗是否为最低值,当多次循环后列车能耗最低值不再发生变化,可认为优化结束。若仍有最低值出现,可采用蚁群、粒子群等随机优化算法调整牵引和惰行门限值,重新进行列车运行仿真。
进一步地,在上述方法实施例的基础上,所述若判断所述仿真数据满足预设条件,则结束仿真,具体包括:
若判断列车的运行能耗为最低值,或,列车的运行时间的增长未超过预设范围,则结束仿真。
进一步地,所述基于节能坡的列车节能运行控制方法还包括:
若仍有所述最低值出现,则采用蚁群或粒子群的随机优化算法,调整当前的牵引门限和惰行门限,重新根据调整后的牵引门限和惰行门限对列车运行进行仿真。
具体地,基于仿真得到的数据,从列车运行能耗、准时性两个指标进行评价,判断在列车运行时间较计划运行时间增长不超过一定范围时,列车能耗是否为最低值,当多次循环后列车能耗最低值不再发生变化,可认为优化结束。若仍有最低值出现,可采用蚁群、粒子群等随机优化算法调整牵引和惰行门限值,重新进行列车运行仿真。
进一步地,在上述方法实施例的基础上,S101之后,还包括:
根据预设配置条件,将所述列车节能运行控制模型在求解阶段得到的牵引门限和惰行门限配置至电子地图文件中。
其中,所述预设配置条件包括:
在所述电子地图文件中新增一个sheet页或基于原有数据格式修改;
配置不同运行等级下不同站间的区间数目,以及不同区间的牵引门限、惰行门限和目标速度。
其中,每个区间包含起始点、终止点、运行方向、牵引门限、惰行门限和目标速度;所述牵引门限、所述惰行门限和所述目标速度可配置为无效。
本实施例提供的基于节能坡的列车节能运行控制方法中,列车运行的牵引门限和惰行门限不再为固定值,需要实时查询更。因此在实际应用中,还需要根据上述预设配置条件,将模型求解阶段得到的数据配置到电子地图文件中。
进一步地,在上述方法实施例的基础上,S103具体包括:
当列车车速超过当前的牵引门限时,列车进入隋行阶段,控制列车进行隋行运行;
当列车车速小于当前的惰行门限时,列车进入牵引阶段,控制列车进行牵引运行。
其中,所述隋行阶段为列车进行隋行运行的阶段。
所述牵引阶段为列车进行牵引运行的阶段。
通过判断列车车速超过当前的牵引门限或小于当前的惰行门限,控制列车进行相应的阶段运行,在降低列车牵引能耗的同时,避免列车过多制动,延长电机寿命。
或者,S103具体包括:
若查询到当前的牵引门限和/或惰行门限为无效,则根据预设参数控制列车运行。
具体地,列车在运行过程中不断查询当前列车位置处对应的牵引门限和惰行门限,实时调整ATO控制算法中的参数。若查询到的牵引、惰行门限值为无效,则使用默认参数控制列车运行。
本实施例仅通过软件方法对列车运行进行优化,成本较低;仅对线路条件有一定要求,适用性较强;在降低列车牵引能耗的同时,避免列车过多制动,延长电机寿命。
参照图4,所述电子设备,包括:处理器(processor)401、存储器(memory)402和总线403;
其中,
所述处理器401和存储器402通过所述总线403完成相互间的通信;
所述处理器401用于调用所述存储器402中的程序指令,以执行上述各方法实施例所提供的方法。
本实施例公开一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,计算机能够执行以下方法:
以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型;
当列车在节能坡运行的过程中,将当前区间的线路数据输入所述列车节能运行控制模型中,得到所述列车节能运行控制模型输出的当前的牵引门限和惰行门限;
根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令使所述计算机执行以下方法
以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型;
当列车在节能坡运行的过程中,将当前区间的线路数据输入所述列车节能运行控制模型中,得到所述列车节能运行控制模型输出的当前的牵引门限和惰行门限;
根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,包括:
以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型;
当列车在节能坡运行的过程中,将当前区间的线路数据输入所述列车节能运行控制模型中,得到所述列车节能运行控制模型输出的当前的牵引门限和惰行门限;
根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制。
2.根据权利要求1所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型,具体包括:
确定目标站间,将各目标站间的线路数据对应至不同的区间;
对各区间的牵引门限和惰行门限进行初始化,初始化的牵引门限和惰行门限小于当前区间的限速;
根据初始化的牵引门限和惰行门限对列车运行进行仿真,得到仿真数据;
若判断所述仿真数据满足预设条件,则结束仿真,并将得到的所有牵引门限和惰行门限作为所述列车节能运行控制模型。
3.根据权利要求2所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述若判断所述仿真数据满足预设条件,则结束仿真,具体包括:
若判断列车的运行能耗为最低值,或,列车的运行时间的增长未超过预设范围,则结束仿真。
4.根据权利要求3所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述基于节能坡的列车节能运行控制方法还包括:
若仍有所述最低值出现,则采用蚁群或粒子群的随机优化算法,调整当前的牵引门限和惰行门限,重新根据调整后的牵引门限和惰行门限对列车运行进行仿真。
5.根据权利要求1所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述以列车运行站间的变限速点和变坡度点为分割点,将列车运行站间分割为若干个区间,并根据各个区间的线路数据建立列车节能运行控制模型之后,还包括:
根据预设配置条件,将所述列车节能运行控制模型在求解阶段得到的牵引门限和惰行门限配置至电子地图文件中。
6.根据权利要求5所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述预设配置条件包括:
在所述电子地图文件中新增一个sheet页或基于原有数据格式修改;
配置不同运行等级下不同站间的区间数目,以及不同区间的牵引门限、惰行门限和目标速度。
其中,每个区间包含起始点、终止点、运行方向、牵引门限、惰行门限和目标速度;所述牵引门限、所述惰行门限和所述目标速度可配置为无效。
7.根据权利要求1所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,具体包括:
当列车车速超过当前的牵引门限时,列车进入隋行阶段,控制列车进行隋行运行;
当列车车速小于当前的惰行门限时,列车进入牵引阶段,控制列车进行牵引运行。
8.根据权利要求1所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法,其特征在于,所述根据当前的牵引门限和惰行门限,对列车的运行进行实时控制,具体包括:
若查询到当前的牵引门限和/或惰行门限为无效,则根据预设参数控制列车运行。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一所述的基于节能坡的列车节能运行控制方法。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200214

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