CN114802362A - 时分控制的列车节能运行方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种时分控制的列车节能运行方法和装置，所述时分控制的列车节能运行方法包括：确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；基于目标进路区段，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，从目标进路区段中确定目标惰行区间，目标惰行区间对应有目标惰行阈值；基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。本发明的时分控制的列车节能运行方法，可以全局动态规划列车速度，适应性强、计算量小、计算精度高且平滑性高，有效提高列车节能运行速度曲线的生成效率；还可以有效降低能耗，实现节能与正点运行的兼顾。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种时分控制的列车节能运行方法和装置。
背景技术
轨道交通在大众出行中占据越来越重要的地位，为满足当前快节奏的社会环境，保证列车能够正点到达极为重要，然而，伴随轨道交通运量的激增，城市轨道交通系统的总能耗也在逐年飙升。相关技术中，主要通过对照表法和最优解法来控制列车的运行工况，然而对照表法使得运行速度容易出现阶段性的跳变，且会消耗较大的能耗；最优解法所生成的运行速度曲线无法基于实际情况的变化而改变，从而使得运行速度曲线并非为最优节能曲线。
发明内容
本发明提供一种时分控制的列车节能运行方法和装置，用以解决现有技术中所生成的列车运行曲线所实现的节能效果不佳的缺陷，提高列车运行曲线所实现的节能效果。
本发明提供一种时分控制的列车节能运行方法，包括：
确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；
基于所述目标进路区段，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；
基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，从所述目标进路区段中确定目标惰行区间，所述目标惰行区间对应有目标惰行阈值；
基于所述目标惰行区间、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车的运行状态的目标控制指令。
根据本发明提供的一种时分控制的列车节能运行方法，所述顶棚速度曲线包括多个顶棚区段，所述基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，从所述目标进路区段中确定目标惰行区间，包括：
基于所述顶棚区段的起始位置确定与所述顶棚区段对应的目标惰行区间的起始位置；
基于所述顶棚速度曲线与所述目标速度曲线的交点，和所述交点对应的顶棚区段的起始位置，确定与所述交点对应的顶棚区段所对应的目标惰行区间的目标长度。
根据本发明提供的一种时分控制的列车节能运行方法，在所述目标惰行区间为所述目标进路区段中最后一个惰行区间的情况下，所述目标惰行阈值的绝对值在所述目标惰行区间内呈逐渐缩小。
根据本发明提供的一种时分控制的列车节能运行方法，所述基于所述目标进路区段，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线，包括：
基于所述目标进路区段对应的道路限速，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线；
基于所述顶棚速度曲线和目标加速度曲线，确定所述目标速度曲线。
根据本发明提供的一种时分控制的列车节能运行方法，所述确定列车在相邻站台之间的目标进路区段，包括：
基于所述列车的运行方向和所述列车的下一到达站台信息，获取所述相邻站台之间的多个进路区段，所述进路区段包括多个轨道区段；
基于所述列车的当前位置以及所述列车当前的进路信息，从所述多个进路区段中确定所述目标进路区段。
根据本发明提供的一种时分控制的列车节能运行方法，所述基于所述目标惰行区间、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车的运行状态的目标控制指令，包括：
在所述目标惰行区间内，基于所述目标惰行阈值、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车惰行运行的控制指令；
在所述目标惰行区间外，基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车非惰行运行的控制指令。
本发明还提供一种时分控制的列车节能运行装置，包括：
第一处理模块，用于确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；
第二处理模块，用于基于所述目标进路区段，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；
第三处理模块，用于基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，从所述目标进路区段中确定目标惰行区间，所述目标惰行区间对应有目标惰行阈值；
第四处理模块，用于基于所述目标惰行区间、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车的运行状态的目标控制指令。
本发明还提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述时分控制的列车节能运行方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述时分控制的列车节能运行方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述时分控制的列车节能运行方法。
本发明提供的时分控制的列车节能运行方法和装置，通过确定相邻站台之间的目标进路区段，适用于灯泡线和非灯泡线，修改量小，具有较高的普适性；通过确定目标进路区段对应的目标惰行区间，并基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令，可以全局动态规划列车速度，实现在线实时调整运行速度，适应性强、计算量小、计算精度高且平滑性高，有效提高列车节能运行速度曲线的生成效率；除此之外，基于目标惰行区间来控制列车的运行状态，还可以有效降低能耗，实现节能与正点运行的兼顾。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的流程示意图；
图2是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的原理示意图之一；
图3是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的原理示意图之二；
图4是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的原理示意图之三；
图5是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的原理示意图之四；
图6是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的原理示意图之五；
图7是本发明提供的时分控制的列车节能运行方法的原理示意图之六；
图8是本发明提供的时分控制的列车节能运行装置的结构示意图；
图9是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
相关技术中，主要通过对照表法和最优解法来生成用于控制列车运行的控制指令。
1)对照表法是在全线设置几个固定的速度调整位置，列车到达某位置时，根据剩余运行时间查找该位置的时间对照表，按照对应的速度控制列车运行至下一个速度调整位置，然而该方法仅在线路中固定几个位置查找对照表，调整运行速度，运行速度容易出现阶段性的跳变，且不利于节能，使得消耗较大。
2)最优解法是对列车运行过程建模，基于极小值原理或其他方法规划一条固定运行速度曲线，控制列车按照该曲线运行，但该方法依赖建模的准确性，然而运行的阻力以及列车牵引制动特性等的实际情况往往与模型不符，从而导致最优解不是满足时分控制的最优节能曲线。
下面结合图1至图7描述本发明的时分控制的列车节能运行方法。
需要说明的是，本发明的时分控制的列车节能运行方法的执行主体，可以为列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation，ATO)，或者与列车通信连接的服务器，或者用户的终端，包括移动终端和非移动终端。
如图1所示，该时分控制的列车节能运行方法包括：步骤110、步骤120、步骤130和步骤140。
步骤110、确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；
在该步骤中，目标进路区段为列车在相邻站台之间的唯一行驶路径，用于表征列车已经或即将进入的区段。
可以理解的是，在城市轨道交通中，对于相邻的两个站台之间可能存在一个或多个进路区段，每个进路区段可以包括多个轨道区段，相邻的轨道区段相连接。
对于同一列车，基于运营计划可以行驶于这一个或多个进路区段中的任意一个进路区段，列车所实际行驶的进路区段，即为目标进路区段。
在实际执行过程中，可以将列车运行线路按照两站一区间分割成多个进路区段，每个进路区段的起点为上一站台，终点为下一站台。
可以理解的是，每一个站台可能对应有一个或两个轨道区段，同一个车站可能对应有一个或多个站台，则相邻两个站台之间可能存在一条或多条进路区段。
图2示例了站台A、站台B、站台C和站台D之间的多个进路区段。
一、在线路不涉及灯泡线的情况下，图2中进路配置表示如下：
{{{1,3,21,5,7},0x55,5}，/*A站-B站，0x55为运行方向上行，5根轨道区段*/
{{1,3,11,13},0x55,4}，/*A站-B站，0x55为运行方向上行，4根轨道区段*/
{{7,9,23,17,19},0x55,5}，/*B站-D站，0x55为运行方向上行，5根轨道区段*/
{{13,15,17,19},0x55,4}，/*B站-D站，0x55为运行方向上行，4根轨道区段*/
{{20,18,24,10,8},0xAA,5}，/*D站-C站，0xAA为运行方向下行，5根轨道区段*/
{{20,18,16,14},0xAA,4}，/*D站-C站，0xAA为运行方向下行，4根轨道区段*/
{{8,6,22,4,2},0xAA,5}，/*C站-A站，0xAA为运行方向下行，5根轨道区段*/
{{14,12,4,2},0xAA,4}}，/*C站-A站，0xAA为运行方向下行，4根轨道区段*/
二、在线路涉及灯泡线的情况下，每条区段配置对应的运行方向，图2中进路配置表示如下：
{{{{1,0x55},{3,0xAA},{21,0xAA},{5,0xAA},{7,0xAA}},5}，/*A站-B站，5根轨道区段*/
{{{1,0x55},{3,0xAA},{11,0xAA},{13,0xAA}},4}，/*A站-B站，4根轨道区段*/
{{{7,0xAA},{9,0xAA},{23,0xAA},{17,0x55},{19,0x55}},5}，/*B站-D站，5根轨道区段*/
{{{13,0xAA},{15,0xAA},{17,0x55},{19,0x55}},4}，/*B站-D站，4根轨道区段*/
{{{20,0xAA},{18,0xAA},{24,0x55},{10,0x55},{8,0x55}},5}，/*D站-C站，5根轨道区段*/
{{{20,0xAA},{18,0xAA},{16,0x55},{14,0x55},},4}，/*D站-C站，4根轨道区段*/
{{{8,0x55},{6,0x55},{22,0x55},{4,0x55},{2,0xAA}},5}，/*C站-A站，5根轨道区段*/
{{{14,0x55},{12,0x55},{4,0x55},{2,0xAA}},4}}，/*C站-A站，4根轨道区段*/
在本申请中，在获取相邻站台之间的多个进路区段后，可从多个进路区段中确定唯一进路区段作为列车的目标进路区段。该方式适用于灯泡线以及非灯灯泡线的进路匹配。
发明人在研发过程中发现，相关技术中，列车在运行过程中，列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)只会下发列车前方一定区段的路径信息，而不会发送列车当前位置至列车所要到达下一站之间的全部区段的路径信息，从而无法进行整体控制。
在本发明中，通过确定相邻两个站台之间的目标进路区段以生成列车在两个站台之间的整个区段的路径，有利于后续进行整体运行曲线的生成及优化，便于全局动态规划。
在一些实施例中，步骤110可以包括：
基于列车的运行方向和列车的下一到达站台信息，获取相邻站台之间的多个进路区段，进路区段包括多个轨道区段；
基于列车的当前位置以及列车当前的进路信息，从多个进路区段中确定目标进路区段。
在该实施例中，下一到达站台信息用于表征列车下一站将要到停靠的站点信息。
在一些实施例中，在大站快车或多站跳停的情况下，下一到达站台信息为列车下一站将要到达的站点信息而非将要停靠的站点信息。
在实际执行过程中，可以由ATO根据列车运行方向、各个区段的运行方向以及列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)下发的下一到达站台信息，查询进路区段配置的终点(下一到达站台)，以匹配到同一终点对应的一条或多条进路区段。
然后，由ATO根据列车当前位置及已知的当前进路信息，从匹配的一条或多条进路区段中筛选唯一的进路区段，确定为列车对应的目标进路区段。
例如，对于如图2所示的多条进路区段，在列车当前位置在3对应的轨道区段，列车运行方向为上行且已知进路信息为{3,21}的情况下，基于ATS下发的下一到达站台信息为站台7，即可从进路区段{1,3,21,5,7}和{1,3,11,13}中确唯一进路区段{1,3,21,5,7}，该进路区段{1,3,21,5,7}即为列车在站台A和站台B之间的目标进路区段。
在另一些实施例中，还可以将预先设置的默认进路确定为目标进路区段，本发明不作限定。
可以理解的是，ATS在ATO停车后，将下发给ATO的运行时间以及下一到达站台更新为下一站信息。其中，运行时间用于表征列车距离到达下一到达站台的倒计时或者到达下一到达站台的时刻值，运行时间可以由ATS基于运营计划自动生成。
基于时间信息以及由步骤110所确定的目标进路区段，即可生成后续用于控制列车运行的多种速度曲线。
根据本发明实施例提供的时分控制的列车节能运行方法，通过确定相邻两个站台之间的目标进路区段以生成两个站台之间的整个区域的路径，计算量较小，且有利于ATO的快速全局规划，从而有助于提高后续控制结果的精确度以及准确度。
在一些实施例中，在站台区域ATS与ATO通信中断的情况下，步骤110还可以包括：采用配置区间运行时间控制列车运行。
在该实施例中，在ATS与ATO连接且ATS计划有效的情况下，ATO首先采用ATS下发的时间信息，然后采用ATO内部时钟维护该时间，避免ATS与ATO通信延迟带来的运行时间不稳定问题。
在ATO内部时钟与ATS下发的运行时间偏差过大的情况下，则将ATO内部时钟更新为ATS下发的时间信息，以减小误差，提高后续控制的准确性。
步骤120、基于目标进路区段，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；
在该步骤中，顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与位移的对应关系。
顶棚速度曲线的横坐标为列车当前位置距离目标进路区段的起始站台(相邻站台中的前一站台)之间的距离，顶棚速度曲线的纵坐标为列车在当前位置处对应的顶棚速度。
其中，顶棚速度为保证列车行车安全所允许的最大速度，超过该速度，列车可能会出现故障或者安全事故，一旦列车行车过程中超过了顶棚速度，往往会触发紧急制动指令，控制列车进行紧急制动。
目标速度曲线用于表征列车的目标速度与位移的对应关系。
目标速度曲线的横坐标为列车当前位置距离目标进路区段的起始站台之间的距离，目标速度曲线的纵坐标为列车在当前位置处对应的目标速度。
如图3所示，其中曲线5用于表征目标速度曲线，曲线4用于表征顶棚速度曲线。
在一些实施例中，步骤120可以包括：
基于目标进路区段对应的道路限速，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线；
基于顶棚速度曲线和目标加速度曲线，确定目标速度曲线。
在该实施例中，目标加速度曲线用于表征列车的加速度与位移的对应关系。
目标加速度曲线的横坐标为列车当前位置距离目标进路区段的起始站台之间的距离，目标加速度曲线的纵坐标为列车在当前位置处对应的加速度。
其中，目标加速度曲线可以为预先设置的曲线。
在实际执行过程中，可以基于顶棚速度曲线的下降沿以及目标加速度曲线，确定目标速度曲线。
其中，顶棚速度曲线的下降沿用于表征顶棚速度曲线发生突变下降的位置。
通过判断顶棚速度曲线的下降沿的位置所在的区段，根据下降沿所在的区段来计算目标速度，形成目标速度曲线。
可以理解的是，列车的制动过程可以分为多个区段，多个区段沿着列车轨道顺次连接，确定顶棚速度曲线的第i个下降沿对应的位置所在的区段为第i个区段；
则可以通过公式：
确定目标速度曲线，其中，v为目标速度，si为第i个区段的轨道长度，ai为第i个区段对应的目标加速度，i为目标进路区段所包括的区段的总数。
可以理解的是，对于每个区段对应的目标加速度可以为提前预设的固定值，且不同的区段对应的目标加速度可能相同，也可能不同。
在实际执行过程中，最接近停车点的区段对应的目标加速度的绝对值应大于前一个区段对应的目标加速度的绝对值，以确保列车在最接近停车点时能够准确地将速度降下来并停止。
在该实施例中，通过预设目标加速度曲线，在距离停车点的不同位置设置不同的加速度，能够使得列车分阶段减速，提高减速的灵活性，缩短保护区段，降低轨道建造成本。
根据本发明实施例提供的时分控制的列车节能运行方法，基于目标进路区段对应的道路限速，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线；基于顶棚速度曲线和目标加速度曲线，确定目标速度曲线，以便于后续能够基于顶棚速度曲线和目标加速度曲线确定目标惰性区间，且所生成的数据准确性较高。
下面通过具体实施例对顶棚速度曲线的确定方式进行说明。
在一些实施例中，可以基于目标进路区段对应的道路限速计算列车对应的最高命令速度曲线，然后基于列车对应的最高命令速度曲线确定列车在目标进路区段对应的顶棚速度曲线。
其中，最高命令速度曲线用于表征列车的最高命令速度与位移的对应关系。
最高命令速度曲线的横坐标为列车当前位置距离目标进路区段的起始站台之间的距离，最高命令速度曲线的纵坐标为列车在当前位置处对应的最高命令速度。
其中，最高命令速度为列车在相邻两个站台之间运行所需时间最短时，所对应的速度。
在实际执行过程中，可以基于目标进路区段的列车自动保护系统(AutomaticTrain Protection，ATP)紧急制动触发ATP紧急制动触发速度曲线。
其中，ATP紧急制动触发速度曲线是指顶棚紧急制动触发速度曲线，具体可以先根据进路目标进路区段中的每条轨道的限速，绘制原始限速曲线，也即GEBR制动曲线；然后根据原始限速曲线的恒速段计算出ATP紧急制动触发速度，并绘制ATP紧急制动触发速度曲线。
由于列车在实际运行过程中可能存在延时且在计算过程中可能存在误差，因此需要在ATP紧急制动触发速度的基础上，减去一定阈值，确定进路的ATO顶棚命令速度，并绘制ATO顶棚命令速度曲线。其中，减去的阈值可以根据经验确定，本发明实施例中对此不作具体限定。
如图4所示，曲线1为原始限速曲线，曲线2为ATO顶棚命令速度曲线，曲线3为最高命令速度曲线。
图中未示出ATP紧急制动触发速度曲线，ATP紧急制动触发速度曲线是位于线曲线1和曲线2之间且与曲线1和曲线2具有相同走势的曲线，可以认为是曲线1向下平移一定值或者曲线2向上平移一定值得到。
在获取ATP紧急制动触发速度曲线后，对ATP紧急制动触发速度曲线的上升沿速度拐点进行优化，并基于列车的车头估计位置，对ATP紧急制动触发速度曲线的下降沿速度拐点进行优化，即可确定最高命令速度曲线，具体实现过程如下所述。
其一、对于上升沿速度拐点的优化
在一些实施例中，ATO根据列车对应的ATP紧急制动触发速度的车尾保持长度，对ATP紧急制动触发速度曲线的上升沿速度拐点进行优化。
其中，车尾保持是指当列车的车头和车尾处于两个不同的限度段时，为保证车尾的速度不超过限速段的最高限速，列车的车头需要继续保持原来在车尾所处的限速段时的速度。
车尾保持长度是列车最大安全前端与最小安全后端之间的距离，记为S3。
ATO考虑车尾保持长度，需要将ATP紧急制动触发速度曲线的上升沿速度拐点向前移动S3的距离，作为ATO命令速度曲线(即最高命令速度曲线)的上升沿速度拐点。
在一些实施例中，在将ATP紧急制动触发速度曲线的上升沿速度拐点向前移动S3的距离之后，还可以在将ATP紧急制动触发速度曲线的上升沿速度拐点继续向前移动S4的距离，其中S4为常数，可以根据经验确定，以避免延时以及计算误差对ATO命令速度的影响。
最后将ATP紧急制动触发速度曲线的上升沿速度拐点向前移动S3+S4之后，作为ATO命令速度曲线(即最高命令速度曲线)的上升沿速度拐点，如图4所示。
其二、对于下降沿速度拐点的优化
在一些实施例中，ATO可以根据列车的车头估计位置，对ATP紧急制动触发速度曲线的下降沿速度拐点进行优化，将ATP紧急制动触发速度曲线的下降沿速度拐点向后移动一定距离，这个距离为最大安全前端与车头估计位置(即车头置信位置)之间的位置差，为欠读测距误差，记为S1。
其中，最大安全前端为计算ATP紧急制动触发速度使用的参数，车头估计位置为计算ATO命令速度使用的参数，采用欠读测距误差优化ATP紧急制动触发速度曲线的下降沿速度拐点，可以防止列车在根据ATO命令速度曲线(即最高命令速度曲线)运行的过程中触发紧急制动，
在一些实施例中，还可以将ATP紧急制动触发速度曲线的下降沿速度拐点再向后平移一个补偿距离，记为S2，用以消除ATP紧急制动触发速度曲线的下降沿速度拐点相对于原始限速曲线的下降沿速度拐点所存在的位置差。
其中，S2为实时变化的常数，可以实时根据经验进行设定。
从而得到ATP紧急制动触发速度曲线的上降沿速度拐点以及下降沿速度拐点平移后得到的最高命令速度曲线，如图4中曲线3所示。
在该实施例中，通过对ATP紧急制动触发速度曲线的速度拐点进行优化，可以确定出最高命令速度曲线，ATO最高命令速度曲线上的速度均为ATO控制机制下的可达速度，便于后续节能处理和运行时间的计算。
在得到列车在目标进路区段对应的最高命令速度曲线后，则可以基于最高命令速度曲线中的变速点，将列车的起始位置(相邻站台中的前一个站台)以及停车点(相邻站台中的后一个站台)位置之间的距离切分为多个限速段(即命令速度段)；
然后基于列车的起始位置以及停车点位置之间的最严格限速目标点，确定各个限速段的末端限制速度；
基于各个限速段对应的列车起始速度、最高命令速度以及末端限制速度，生成列车在巡航情况下满足运行时分的列车命令速度顶棚区段，从而生成顶棚速度曲线，如图5中曲线4所示。
根据以上实施例，可以根据每个限速段实际的运行速度计算通过对应限速段的运行时间，计算效率高、精度高且计算量小，适用于嵌入式系统。此外，通过分段控制列车运行，可以在线实时调整运行速度，保证列车根据运行时间平稳运行。
在一些实施例中，继续参考图5，满足运行时分的列车最高命令速度顶棚区段可以表示为：
Vcmd＝{{P1,L1,V1},
{P2,L2,V2},
……
{Pm,Lm,Vm}}；
其中，Pm为最高命令速度曲线中第m段限速段的起始位置，Lm为最高命令速度曲线中第m段限速段的长度，Vm为最高命令速度曲线中第m段限速段的顶棚速度。
步骤130、基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，从目标进路区段中确定目标惰行区间，目标惰行区间为对应有目标惰行阈值；
在该步骤中，惰行区间为目标进路区段内，列车可以惰行行驶的区间。
惰行区间的数量可以为多个，目标惰行区间为多个惰行区间中的任意一个。
每一个惰行区间分别包括惰行区间的起始位置以及惰行区间的长度。
且每一个惰行区间分别对应有惰行阈值。
目标惰行阈值为目标惰行间对应的惰行阈值。
惰行阈值包括阈值上限和阈值下限，其中，阈值上限为列车在该惰行区间行驶时，惰行速度超过目标速度的最大值；阈值下限为列车在该惰行区间行驶时，惰行速度低于目标速度的最大值。
需要说明的是，每一个惰行区间对应的惰行阈值，可能为固定值，也可能为变化的值。
如图6所示，目标进路区段包括多个惰行区间，其中，曲线4为顶棚速度曲线，曲线5为目标速度曲线，阴影部分对应为惰行区间。
对于每个惰行区间，阴影部分的上限值为阈值上限，阴影部分的下限值为阈值下限，阴影部分的起始位置为惰行区间的起始位置，阴影部分的长度为惰行区间的长度。
在一些实施例中，顶棚速度曲线包括多个顶棚区段，步骤130可以包括：
基于顶棚区段的起始位置确定与顶棚区段对应的目标惰行区间的起始位置；
基于顶棚速度曲线与目标速度曲线的交点，和交点对应的顶棚区段的起始位置，确定与交点对应的顶棚区段所对应的目标惰行区间的目标长度。
在该实施例中，目标长度为目标惰行区间的距离。
可以基于顶棚速度曲线中速度突变点将顶棚速度曲线划分为多个顶棚区段，例如可以将如图3中曲线4所示的顶棚速度曲线划分为L1、L2和L3三个顶棚区段，三个顶棚区段的起始位置依次为：P1、P2和P3。
每个顶棚区段均可以对应一个惰行区间。
分别将每个顶棚区段的起始位置确定为该顶棚区段对应的惰行区间的起始位置，则可以确定第一个惰行区间的起始位置为EP1，第二个惰行区间的起始位置为EP2，第三个惰行区间的起始位置为EP3。
其中，EP1＝P1；EP2＝P2；EP3＝P3，如图3所示。
获取顶棚区段内，顶棚速度曲线与目标速度曲线之间的交点，例如图3所示的P点，计算P点与EP2之间的差值，所得到差值即为第二个惰行区间的长度EL2。
又如，对于第三个顶棚区段，则可以确定其对应的惰行区间的长度为EL3。
对于第一个顶棚区段，则可以确定其对应的惰行区间的长度为EL1，且EL1＝L1。
继续参考图3，在实际执行过程中，可以采用如下流程：
以确定目标惰行区间的起始位置和目标惰行区间的长度，其中，EVi为第i个目标惰行区间对应的列车运行速度标准值，ELi为第i个目标惰行区间对应的长度，EPi为第i个目标惰行区间对应的起始位置。
在确定列车可以进行节能优化的惰行区段对应的起点位置和长度之后，设定每个惰行区段对应的惰行阈值上限和阈值下限。
其中，除最后一个加速/巡航阶段外，其他加速/巡航阶段的惰行阈值可以为固定值。
惰行阈值可以基于用户自定义，如基于工程经验，将值上限和阈值下限的范围分别设置为5-10km/h。
可以理解的是，惰行阈值范围越大，节能效果越好，但运行时间误差越大，在阈值上限和阈值下限的较优值均为5km/h是，可有效平衡节能效果与运行时间误差。
在一些实施例中，为防止列车超速，阈值上限可稍低于阈值下限。
根据本发明实施例提供的时分控制的列车节能运行方法，通过设置惰行区间，用于控制列车在目标惰行区间内进行惰行行驶，可以在保证列车准点到达的情况下有效降低能耗。
在一些实施例中，在目标惰行区间为目标进路区段中最后一个惰行区间的情况下，目标惰行阈值在目标惰行区间内呈逐渐缩小。
在该实施例中，最后一个惰行区间所对应的最后一个顶棚区段即为最后一个加速/巡航阶段。
最后一个顶棚区段对应的惰行区间的惰行阈值可以采用逐渐收缩的设定方式。
其中，逐渐收缩包括线性收缩和曲线收缩，如图7示例了几种惰行区间对应的惰行阈值的收缩方式，其中横坐标为列车当前位置距离目标进路区段的起始站台之间的距离，纵坐标为顶棚区段在该位置对应的惰行阈值。
基于工程经验，采用线性收缩方式能够使得计算更加简便。
根据本发明实施例提供的时分控制的列车节能运行方法，通过对最后一个顶棚区段对应的惰行阈值才采用逐渐收缩的设定方式，可以有效缩小时分误差，从而提高列车运行控制的精度和准度。
步骤140、基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。
在该步骤中，目标控制指令用于控制列车的目标运行状态，其中，目标运行状态包括加速行驶、惰行以及减速行驶等。
目标运行状态为列车即将实现或将逼近的运行状态。
在实际执行过程中，可以基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，将二者在同一位置处对应的速度值中的较小值确定为列车在该位置处的非节能预测速度。在确定非节能预测速度后，基于非节能预测速度以及目标惰行区间，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。
在该实施例中，通过将顶棚速度曲线和目标速度曲线在同一位置处对应的速度值中的较小值确定为列车在该位置处的非节能预测速度，能够在保证运行效率的同时提高乘客舒适度，降低停车误差。
表1
表1示例了本发明所提供的时分控制的列车节能运行方法在国内某轨道线路进行现场实车测试的效果。
基于表1可知，在本发明中，通过确定目标进路区段对应的目标惰行区间，并基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令以控制列车运行状态，在降低能耗的情况下，也能确保列车准点到站，从而实现节能与正点运行的兼顾。
在一些实施例中，步骤140可以包括：
在目标惰行区间内，基于目标惰行阈值、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车惰行运行的控制指令；
在目标惰行区间外，基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车非惰行运行的控制指令。
在该实施例中，在目标惰行区间内，可以基于当前道路条件适当采取惰行工况以进行节能优化。
例如，在目标惰行区间内，可以基于列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
在节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的非节能预测速度的差值不超过惰行阈值的情况下，则生成用于控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的控制指令。
其中，惰行行驶表征在不施加牵引力的情况下，列车有足够的能量从当前位置行驶至节能道路指定位置。
在节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的非节能预测速度的差值超过惰行阈值的情况下，则生成用于控制列车基于非节能预测速度运行的控制指令。
在目标惰行区间外，则生成用于控制列车基于非节能预测速度运行的控制指令，以控制列车严格按照非节能预测速度行驶。
根据本发明实施例提供的时分控制的列车节能运行方法，通过确定相邻站台之间的目标进路区段，适用于灯泡线和非灯泡线，修改量小，具有较高的普适性；通过确定目标进路区段对应的目标惰行区间，并基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令，可以全局动态规划列车速度，实现在线实时调整运行速度，适应性强、计算量小、计算精度高且平滑性高，有效提高列车节能运行速度曲线的生成效率；除此之外，基于目标惰行区间来控制列车的运行状态，还可以有效降低能耗，实现节能与正点运行的兼顾。
下面对本发明提供的时分控制的列车节能运行装置进行描述，下文描述的时分控制的列车节能运行装置与上文描述的时分控制的列车节能运行方法可相互对应参照。
如图8所示，该时分控制的列车节能运行装置包括：第一处理模块810、第二处理模块820、第三处理模块830和第四处理模块840。
第一处理模块810，用于确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；
第二处理模块820，用于基于目标进路区段，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；
第三处理模块830，用于基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，从目标进路区段中确定目标惰行区间，目标惰行区间对应有目标惰行阈值；
第四处理模块840，用于基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。
根据本发明实施例提供的时分控制的列车节能运行装置，通过确定相邻站台之间的目标进路区段，适用于灯泡线和非灯泡线，修改量小，具有较高的普适性；通过确定目标进路区段对应的目标惰行区间，并基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令，可以全局动态规划列车速度，实现在线实时调整运行速度，适应性强、计算量小、计算精度高且平滑性高，有效提高列车节能运行速度曲线的生成效率；除此之外，基于目标惰行区间来控制列车的运行状态，还可以有效降低能耗，实现节能与正点运行的兼顾。
在一些实施例中，顶棚速度曲线包括多个顶棚区段，第三处理模块830，还可以用于：
基于顶棚区段的起始位置确定与顶棚区段对应的目标惰行区间的起始位置；
基于顶棚速度曲线和目标速度曲线的交点，和交点对应的顶棚区段的起始位置，确定与交点对应的顶棚区段所对应的目标惰行区间的目标长度。
在一些实施例中，在目标惰行区间为目标进路区段中最后一个惰行区间的情况下，目标惰行阈值在目标惰行区间内呈逐渐缩小。
在一些实施例中，第二处理模块820，还可以用于：
基于目标进路区段对应的道路限速，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线；
基于顶棚速度曲线和目标加速度曲线，确定目标速度曲线。
在一些实施例中，第一处理模块810，还可以用于：
基于列车的运行方向和列车的下一到达站台信息，获取相邻站台之间的多个进路区段，进路区段包括多个轨道区段；
基于列车的当前位置以及列车当前的进路信息，从多个进路区段中确定目标进路区段。
在一些实施例中，第四处理模块840，还可以用于：
在目标惰行区间内，基于目标惰行阈值、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车惰行运行的控制指令；
在目标惰行区间外，基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车非惰行运行的控制指令。
图9示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图9所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)910、通信接口(Communications Interface)920、存储器(memory)930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器99可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行时分控制的列车节能运行方法，该方法包括：确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；基于目标进路区段，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，从目标进路区段中确定目标惰行区间，目标惰行区间对应有目标惰行阈值；基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。
此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供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，计算机能够执行上述各方法所提供的时分控制的列车节能运行方法，该方法包括：确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；基于目标进路区段，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，从目标进路区段中确定目标惰行区间，目标惰行区间对应有目标惰行阈值；基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的时分控制的列车节能运行方法，该方法包括：确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；基于目标进路区段，确定列车在目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；基于顶棚速度曲线和目标速度曲线，从目标进路区段中确定目标惰行区间，目标惰行区间对应有目标惰行阈值；基于目标惰行区间、顶棚速度曲线和目标速度曲线，生成用于控制列车的运行状态的目标控制指令。
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。
最后应说明的是：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)
1.一种时分控制的列车节能运行方法，其特征在于，包括：
确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；
基于所述目标进路区段，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；
基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，从所述目标进路区段中确定目标惰行区间，所述目标惰行区间对应有目标惰行阈值；
基于所述目标惰行区间、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车的运行状态的目标控制指令。
2.根据权利要求1所述的时分控制的列车节能运行方法，其特征在于，所述顶棚速度曲线包括多个顶棚区段，所述基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，从所述目标进路区段中确定目标惰行区间，包括：
基于所述顶棚区段的起始位置确定与所述顶棚区段对应的目标惰行区间的起始位置；
基于所述顶棚速度曲线与所述目标速度曲线的交点，和所述交点对应的顶棚区段的起始位置，确定与所述交点对应的顶棚区段所对应的目标惰行区间的目标长度。
3.根据权利要求2所述的时分控制的列车节能运行方法，其特征在于，在所述目标惰行区间为所述目标进路区段中最后一个惰行区间的情况下，所述目标惰行阈值的绝对值在所述目标惰行区间内呈逐渐缩小。
4.根据权利要求1-3任一项所述的时分控制的列车节能运行方法，其特征在于，所述基于所述目标进路区段，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线，包括：
基于所述目标进路区段对应的道路限速，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线；
基于所述顶棚速度曲线和目标加速度曲线，确定所述目标速度曲线。
5.根据权利要求1-3任一项所述的时分控制的列车节能运行方法，其特征在于，所述确定列车在相邻站台之间的目标进路区段，包括：
基于所述列车的运行方向和所述列车的下一到达站台信息，获取所述相邻站台之间的多个进路区段，所述进路区段包括多个轨道区段；
基于所述列车的当前位置以及所述列车当前的进路信息，从所述多个进路区段中确定所述目标进路区段。
6.根据权利要求1-3任一项所述的时分控制的列车节能运行方法，其特征在于，所述基于所述目标惰行区间、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车的运行状态的目标控制指令，包括：
在所述目标惰行区间内，基于所述目标惰行阈值、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车惰行运行的控制指令；
在所述目标惰行区间外，基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车非惰行运行的控制指令。
7.一种时分控制的列车节能运行装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于确定列车在相邻站台之间的目标进路区段；
第二处理模块，用于基于所述目标进路区段，确定所述列车在所述目标进路区段运行的顶棚速度曲线和目标速度曲线；
第三处理模块，用于基于所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，从所述目标进路区段中确定目标惰行区间，所述目标惰行区间对应有目标惰行阈值；
第四处理模块，用于基于所述目标惰行区间、所述顶棚速度曲线和所述目标速度曲线，生成用于控制所述列车的运行状态的目标控制指令。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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6任一项所述时分控制的列车节能运行方法。
9.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述时分控制的列车节能运行方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述时分控制的列车节能运行方法。
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