CN115892141A - 节能控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节能控制方法及系统，方法包括：根据同一供电分区下的各ATO接收到的ATS发送的广播消息，将同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车；根据各制动列车的第一ATO接收到的同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各制动列车的制动策略；根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各牵引列车的起车策略。本发明基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，实现车车协同，车地联动的节能控制，提高了再生能量的利用率。

Description

节能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种节能控制方法及系统。

背景技术

随着轨道交通快速发展，地铁已经成为人们出行必备的交通工具。大批量地铁列车投入运营，也带来了巨大的能量消耗，据统计，城市轨道交通系统列车总能源消耗中，牵引能耗约占比60％，再生能耗占比约29％。其中牵引能耗可通过优化车载信号ATO系统控车算法，充分利用坡道、弯道结合ATS计划，增大惰行时间，减少弯道摩擦等途径进行降低。再生能耗为列车制动过程(包含区间制动减速与进站制动停车)通过电制动产生的能量，该部分能量一般由车载电阻耗散或返回至接触网/第三轨。

目前车载信号系统多采用单车节能策略，以单车为对象进行本列车在空间上的坡道、弯道节能，时间上的降低旅行速度的节能，从而降低牵引能耗。然而此方式并未充分利用再生能耗，不仅造成大量能量耗费，而且若未能被吸能装置吸收，将会导致牵引电压升高，反作用于再生制动功率受到限制，影响运营及行车安全。

当前对于再生制动能量的利用多通过ATS和车载ATO进行多车协同，ATS通过收集相同供电分区下不同列车的制动状态，并广播发送至各列车，当处在站台发车或区间需加速牵引的列车收到广播消息后进行牵引，利用再生能量。然而此种方式由于列车进站制动状态多采用一次制动的方式，导致产生的能量在确定的一段时间内产生固定的能量，使得这部分再生能量利用具有局限性，不仅要求其他需要此部分能量的列车必须处于同一供电分区而且要求此时必须进行牵引才能恰好利用，如果各列车采用固有策略，那么多车之间协同利用再生能量利用率将会很低。

另外由于列车制动系统由电制动和空气制动系统组合而成，一般在速度为6km/h以下将浮动进入电空转换过程，此时电制动产生的再生制动能量很少，即使有也通过车地与地车之间的通信延时传输过程将能量耗费在电网，因此为了利用低速下电制动产生的再生能量而频繁牵引制动显然得不偿失。

在再生能量利用时，如当电网存在再生制动能量时，固有策略为列车按照线路限速计算顶棚命令速度，ATO按照顶棚命令速度通过固定加速度达到顶棚命令速度，此期间本列车并未与其他列车协同，使得本列车的耗能与其他列车的再生制动能量出现时间偏差，再生制动能量得不到利用。又或者列车按照满级牵引级位牵引以期及时利用再生制动能量，然而此时再生制动能量可能并不能完全满足满级牵引级位牵引至顶棚命令速度的能量消耗，在ATS计划时间充足且后续无再生制动能量利用的前提下，此时仍然按照满级牵引级位进行控制，不仅会造成达到顶棚命令速度时的多余制动，也会造成乘客的不舒适体验。

发明内容

本发明提供的节能控制方法及系统，用于解决现有技术中存在的上述问题，基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，实现车车协同，车地联动的节能控制，提高了再生能量的利用率。

本发明提供的一种节能控制方法，包括：

根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

根据本发明提供的一种节能控制方法，所述根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，包括：

根据各所述第一ATO接收到的所述电网所需牵引能量，基于各所述制动列车当前所处位置和当前剩余到站时长，在满足第一预设条件的情况下，确定各所述制动列车开始制动的第一位置；

对各所述制动列车的第一制动过程的减速度进行调整；

确定各所述制动列车的第二制动过程按照预置的固定减速度进行停车；

其中，所述第一预设条件包括各所述制动列车准点到站、各所述制动列车的制动过程与各所述牵引列车的牵引过程时间重合以及各所述制动列车产生的再生制动能量之和满足所述电网所需牵引能量后，对各所述制动列车的减速度进行一次或多次调整后仍旧能够准点到站，所述电网所需牵引能量为各所述牵引列车的牵引能耗需求之和；

所述第一制动过程为各所述制动列车从所述第一位置制动到第二位置，所述第二位置为各所述制动列车的速度处于第一预设阈值的位置；

所述第二制动过程为各所述制动列车从所述第二位置制动到停车点所在位置。

根据本发明提供的一种节能控制方法，所述对各所述制动列车的第一制动过程的减速度进行调整，包括：

将各所述制动列车的第一制动过程划分为多个第一阶段；

确定各第一阶段采用不同的减速度进行制动，相邻第一阶段的减速度之差小于等于第二预设阈值。

根据本发明提供的一种节能控制方法，所述根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，包括：

根据各所述第二ATO接收到的所述电网可用再生能量，基于各所述牵引列车当前所处位置和当前剩余到站时长，在满足第二预设条件的情况下，确定各所述牵引列车开始牵引的目标时间点；

确定各所述牵引列车从所述目标时间点开始牵引，并对各所述牵引列车牵引过程中的加速度进行调整；

其中，所述第二预设条件包括各所述牵引列车准点到站、各所述牵引列车的牵引过程与各所述制动列车的制动过程时间重合以及各所述牵引列车的牵引能耗需求之和满足所述电网可用再生能量后，对各所述牵引列车的加速度进行一次或多次调整后仍旧能够准点到站，所述电网可用再生能量为各所述制动列车产生的再生制动能量之和。

根据本发明提供的一种节能控制方法，所述对各所述牵引列车牵引过程中的加速度进行调整，包括：

将各所述牵引列车的牵引过程划分为多个第二阶段；

确定各第二阶段采用不同的加速度进行起车，相邻第二阶段的加速度之差小于等于第三预设阈值。

根据本发明提供的一种节能控制方法，各所述牵引列车的牵引能耗需求和各所述制动列车的再生制动能量的获取方式，包括：

根据各所述制动列车的第一ATO将不同速度以及不同制动级位施加到列车后产生的功率，构建第一功率配置表；

根据所述第一功率配置表，确定各所述牵引列车的牵引能耗需求；

根据各所述牵引列车的第二ATO将不同速度以及不同牵引级位施加到列车后产生的功率，构建第二功率配置表；

根据所述第二功率配置表，确定各所述制动列车的再生制动能量。

根据本发明提供的一种节能控制方法，所述方法，还包括：

根据各所述制动列车的第一ATO接收到的列车控制与管理系统TCMS发送的各所述制动列车的电压信息和电流信息，对不同速度以及不同制动级位的功率进行拟合，得到第一拟合曲线；

根据第一拟合曲线，对所述第一功率配置表进行更新；

根据各所述牵引列车的第二ATO接收到的所述TCMS发送的各所述牵引列车的所述电压信息和所述电流信息，对不同速度以及不同牵引级位的功率进行拟合，得到第二拟合曲线；

根据第二拟合曲线，对所述第二功率配置表进行更新。

本发明还提供一种节能控制系统，包括：确定模块、制动模块以及牵引模块；

所述确定模块，用于根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

所述制动模块，用于根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

所述牵引模块，用于根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述节能控制方法。

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节能控制方法。

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节能控制方法。

本发明提供的节能控制方法及系统，基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，实现车车协同，车地联动的节能控制，提高了再生能量的利用率。

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一简单地介绍，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是本发明提供的节能控制方法的流程示意图之一；

图2是本发明提供的制动列车制动过程的示意图；

图3是本发明提供的牵引列车牵引过程的示意图；

图4是本发明提供的节能控制方法的流程示意图之二；

图5是本发明提供的节能控制系统的结构示意图；

图6是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。

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。

本发明提供的节能控制方法，基于列车自动运行系统(Automatic TrainOperation，ATO)与地面列车自动监控系统(Automatic Train Supervision，ATS)协同配合，通过地面ATS联动同一供电分区的所有列车，使得“再生能量的生产者”制动列车适时灵活制动，强化高速区电制动能量的产出与利用，对低速段和电空转换区域的再生能量进行弱化或者不处理，避免频繁的工况转移造成能量的耗散。“再生能量的消费者”牵引列车依据地面ATS的指示进行牵引策略(起车策略)的选择，实现能量利用的同时保证较好的舒适性。最后，通过列车控制与管理系统(Train Control and Management System，TCMS)反馈的不同级位下的电流、电压信息，ATO进行积分计算，得到不同级位不同速度下的功率产出，不断更新ATO内部级位下的功率配置表，使得再生能量产出预估更加准确，进一步提高再生能量的利用，具体实现如下：

图1是本发明提供的节能控制方法的流程示意图之一，如图1所示，方法包括：

步骤110，根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

步骤120，根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

步骤130，根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

需要说明的是，上述方法的执行主体可以是计算机设备。

本发明提供的节能控制方法通过地面ATS广播发送消息的方式，使得在线列车获得同一供电分区下本车和其他列车的工况及工况维持时间，制动列车依据同一供电分区下的各牵引列车的牵引能耗需求，选择制动策略，灵活调整制动减速度，产生再生制动能量，直至制动列车速度减速至配置速度阈值下限时，进入停车策略，选择配置的较小的参考减速度进行舒适停车，停止向地面ATS发送产生的再生制动能量信息。

制动列车在预测进行电制动前，将产生的再生制动能量信息发送至地面ATS，地面ATS综合计划将时间裕量、再生制动能量信息等广播发送至在线列车，当其他需牵引的列车收到此消息后，择优选择起车策略。

本发明实施例中，该广播消息可以具体包括同一供电分区下所有列车的工况及工况维持时间，该工况可以具体包括制动工况和牵引工况，该制动工况和牵引工况可以用于区分同一供电分区下的列车为制动列车还是牵引列车。

本发明实施例中，该制动列车可以具体为同一供电分区下处于制动工况的列车，该牵引列车可以具体为同一供电分区下处于牵引工况的列车。

本发明实施例中，根据接收到的ATS发送的广播消息，将同一供电分区下所有的列车划分为制动列车和牵引列车。该ATS可以具体部署在地面。

本发明实施例中，地面ATS将电网所需牵引能量发送给同一供电分区下的各个制动列车的第一ATO，各个制动列车的第一ATO接收到该电网所需牵引能量后制定对应的制动策略，并按照该制动策略进行制动。该第一ATO可以具体为部署在制动列车上的ATO。该电网所需牵引能量可以具体根据同一供电分区下的所有牵引列车的牵引能耗需求得到。

本发明实施例中，地面ATS将电网可用再生能量发送给同一供电分区下的各个牵引列车的第二ATO，各个牵引列车的第二ATO接收到该电网可用再生能量后制定对应的起车策略(即牵引策略)，并按照该起车策略进行牵引。该第二ATO可以具体为部署在牵引列车上的ATO。该电网可用再生能量可以具体根据同一供电分区下的所有制动列车的再生制动能量得到。

本发明实施例中，牵引列车的牵引能耗需求可以具体根据牵引列车的第二ATO与地面ATS的交互信息中的牵引所需获取，制动列车的再生制动能量可以具体根据制动列车的第一ATO与地面ATS的交互信息中的再生反馈获取。需要说明的是，为便于线上列车获得同一供电分区下其他列车工况信息，ATO与地面ATS交互信息中除包括再生反馈信息和牵引所需信息外还增加如下字段，具体如表1所示：

表1

本发明实施例中，地面ATS与ATO的交互信息中除了电网可用再生能量和电网所需牵引能量外，还增加了如下字段，具体如表2所示：

表2

本发明的另一些实施例中，列车发送牵引需求与制动供应时，考虑车地通信延时、车载响应延时，当ATO计算牵引时间或制动时间大于配置时间T_VALID(默认配置5S)时，车载ATO系统才向ATS发送有效的“开始计划减速时间点”、“减速时长”、“开始计划加速时间点”、“加速时长”、“再生回馈”、“牵引所需”。

本发明提供的节能控制方法，基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，实现车车协同，车地联动的节能控制，提高了再生能量的利用率。

进一步地，在一个实施例中，所述根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，可以具体包括：

根据各所述第一ATO接收到的所述电网所需牵引能量，基于各所述制动列车当前所处位置和当前剩余到站时长，在满足第一预设条件的情况下，确定各所述制动列车开始制动的第一位置；

对各所述制动列车的第一制动过程的减速度进行调整；

确定各所述制动列车的第二制动过程按照预置的固定减速度进行停车；

其中，所述第一预设条件包括各所述制动列车准点到站、各所述制动列车的制动过程与各所述牵引列车的牵引过程时间重合以及各所述制动列车产生的再生制动能量之和满足所述电网所需牵引能量后，对各所述制动列车的减速度进行一次或多次调整后仍旧能够准点到站，所述电网所需牵引能量为各所述牵引列车的牵引能耗需求之和；

所述第一制动过程为各所述制动列车从所述第一位置制动到第二位置，所述第二位置为各所述制动列车的速度处于第一预设阈值的位置；

所述第二制动过程为各所述制动列车从所述第二位置制动到停车点所在位置。

本发明实施例中，再生制动能量的应用，主要集中在列车进站牵引过程，对于再生制动能量的产生，主要应用在制动列车从顶棚命令速度开始减速到进站制动过程中。当制动列车的第二ATO在定速巡航阶段收到ATS发送的电网所需牵引能量、牵引时间起点以及牵引时长时，依据制动列车当前所处位置和当前剩余到站时长，进行内部仿真牵引计算，在满足第一预设条件前提下，确定各制动列车开始制动的位置，即第一位置。

本发明实施例中，该第一预设条件可以具体包括各制动列车准点到站、地面ATS与ATO的交互信息中的再生时间起点与牵引时间起点重合，再生时长和牵引时长重合以及各制动列车产生的再生制动能量之和等于电网所需牵引能量后，对各制动列车的减速度进行一次或多次调整后仍旧能够使得制动列车准点到站。该电网所需牵引能量可以具体为各牵引列车的牵引能耗需求之和。

本发明实施例中，将各制动列车的制动过程分成第一制动过程和第二制动过程，该第一制动过程可以具体从开始制动的第一位置开始到第二位置结束，该第二制动过程可以具体从第二位置开始到停车点所在位置结束。该第二位置可以具体为各制动列车经过制动后的速度达到第一预设阈值时，各制动列车所在的位置。

本发明实施例中，选定第一位置开始制动，并灵活设置第一制动过程中的减速度Bi，提前进入减速阶段产生再生制动能量，供其他列车牵引所需。

本发明实施例中，在各制动列车的速度达到设置的第一预设阈值时，按照预置的固定减速度进行制动停车。使得在第一预设阈值以下，不再考虑低速电制动产生的再生能量，优先停准，保证最后阶段时间计算的准确，为ATO整个时间规划提供基础。

进一步地，在一个实施例中，所述对各所述制动列车的第一制动过程的减速度进行调整，可以具体包括：

将各所述制动列车的第一制动过程划分为多个第一阶段；

确定各第一阶段采用不同的减速度进行制动，相邻第一阶段的减速度之差小于等于第二预设阈值。

本发明实施例中，为了保证制动过程乘客的舒适性，将各制动列车的第一制动过程划分为多个阶段(即第一阶段)，并对每个第一阶段中制动过程的减速度Bi进行配置，不同的第一阶段设置不同的减速度Bi，该减速度Bi的取值范围为[Bmin，Bmax]，ATO内部进行牵引计算和进行内部调整减速度时，在此范围内进行。其中，Bmin为ATO配置的最小减速度，Bmax为ATO配置的最大减速度。

本发明实施例中，第一ATO在规划各个第一阶段的减速度Bi时，为防止相邻第一阶段减速度Bi偏差过大，造成不同第一阶段切换时过大的制动级位切换冲击，对相邻第一阶段的减速度的差值通过配置第二预设阈值DE_DIFF进行限制，若计算相邻第一阶段的减速度差值大于DE_DIFF时，采用DE_DIFF值计算邻段减速度。例如，第一个第一阶段的减速度为B1，第二个第一阶段的减速度为B2，若B2减去B1的差值大于DE_DIFF，则采用B1+DE_DIFF作为调整后的B2。

举例说明，图2是本发明提供的制动列车制动过程的示意图，如图2所示，当制动列车的第一ATO计算通过调整减速度Bi(B1～B4)的制动过程满足地面ATS计划时间(具体由用户设定)时，则按牵引所需调整将尽可能多的再生制动能量及时回馈电网供其他车利用。

需要说明的是，第一ATO通过查询电子地图获取线路数据的道路限速，合成顶棚命令速度曲线后，第一ATO按照减速度B1、减速度B2形成的命令速度曲线不能越过顶棚命令速度曲线，防止超速或者切牵。

当同一供电分区内无牵引能耗需求或者第一ATO通过牵引计算按照配置最大减速度Bmax制动减速到第一预设阈值SPEED_ENG_THE(假设默认值配置为30km/h)所需时间与最后停车阶段所需时间之和大于地面ATS计划时间时，则第一ATO优先按照地面ATS计划时间运行，并将制动过程产生的再生能量信息发送至地面ATS，向其他列车广播，以使再生能量及早被利用。

ATO通过ATS计划时间和电网所需牵引能量进行牵引计算及按照参考减速度执行减速过程，实施的有效速度段为[SPEED_ENG_THE，线路最高运营速度]，其中SPEED_ENG_THE为配置参数。当速度小于SPEED_ENG_THE直至停车过程，此时不考虑再生能量的产出与利用。ATO按照内部配置的停车减速度(“虚线段”分段减速度)进行停车，保证站台的停准率及舒适性。从速度为SPEED_ENG_THE以下(实线段)采用固定减速度停车，也可保证从SPEED_ENG_THE减速至停车的时间提前准确预知，便于ATO计算剩余可用时间和再生能量的计算、利用更加精准。

本发明提供的节能控制方法，基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，灵活调整制动过程的减速度，实现再生能量利用的同时保证制动过程中乘客具有较好的舒适性。

进一步地，在一个实施例中，所述根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，可以具体包括：

根据各所述第二ATO接收到的所述电网可用再生能量，基于各所述牵引列车当前所处位置和当前剩余到站时长，在满足第二预设条件的情况下，确定各所述牵引列车开始牵引的目标时间点；

确定各所述牵引列车从所述目标时间点开始牵引，并对各所述牵引列车牵引过程中的加速度进行调整；

其中，所述第二预设条件包括各所述牵引列车准点到站、各所述牵引列车的牵引过程与各所述制动列车的制动过程时间重合以及各所述牵引列车的牵引能耗需求之和满足所述电网可用再生能量后，对各所述牵引列车的加速度进行一次或多次调整后仍旧能够准点到站，所述电网可用再生能量为各所述制动列车产生的再生制动能量之和。

本发明实施例中，各牵引列车的第二ATO的起车策略中，与变减速度同理，第二ATO控制列车牵引时依据供电分区中电网可用再生能量的大小及当前运行时分灵活调整命令速度，采用变加速度起车。当第二ATO在站台或区间停车准备起车前，解析ATS发送的再生能再生时间起点、再生时长及电网可用再生能量，依据牵引列车当前所处位置和当前剩余到站时长，进行内部仿真牵引计算，在满足第二条件的情况下，确定牵引列车开始牵引的时间点，即目标时间点。

本发明实施例中，该第二预设条件可以具体包括各牵引列车准点到站、地面ATS与ATO的交互信息中的再生时间起点与牵引时间起点重合，再生时长和牵引时长重合以及各牵引列车的牵引能耗需求之和等于电网可用再生能量后，对各牵引列车的加速度进行一次或多次调整后仍旧能够使得牵引列车准点到站。该电网可用再生能量可以具体为各制动列车产生的再生制动能量之和。

本发明实施例中，选定目标时间点开始牵引，并灵活设置牵引过程中的加速度。

进一步地，在一个实施例中，所述对各所述牵引列车牵引过程中的加速度进行调整，可以具体包括：

将各所述牵引列车的牵引过程划分为多个第二阶段；

确定各第二阶段采用不同的加速度进行起车，相邻第二阶段的加速度之差小于等于第三预设阈值。

本发明实施例中，将各牵引列车的牵引过程划分为多个阶段(即第二阶段)，并对每个第二阶段的加速度Ai进行灵活调整，不同的第二阶段设置不同的加速度Ai，该加速度Ai的取值范围为[Amin，Amax]，ATO内部进行牵引计算和进行内部调整加速度时，在此范围内进行。其中，Amin为ATO配置的最小加速度，Amax为ATO配置的最大加速度。

本发明实施例中，为保证一定的舒适性，第二ATO在规划各个第二阶段的加速度Ai时，为防止相邻第二阶段加速度Ai偏差过大，造成不同第二阶段切换时过大的牵引级位切换冲击，对相邻第二阶段的加速度的差值通过配置第三预设阈值AC_DIFF进行限制，若计算相邻第二阶段的加速度差值大于AC_DIFF时，采用AC_DIFF值计算邻段加速度。例如，第一个第二阶段的加速度为A1，第二个第二阶段的加速度为A2，若A2减去A1的差值大于AC_DIFF，则采用A1+AC_DIFF作为调整后的A2。

本发明的另一些实施例中，若按照最大加速度起车，仍不能保证准点到站，则此时不考虑再生能量利用；若按照最大加速度起车后有时间裕量(可以提前到站)，但此时同一供电分区内无再生能量可利用，则按照配置默认加速度起车，并通过地面ATS广播牵引能耗需求，待电网有再生能量利用时，依据剩余时间实时调整加速度Ai；若按照最大加速度起车后有时间裕量且同一供电分区内有再生能量利用，则计算调整加速度，最大限度利用再生能量。

举例说明，图3是本发明提供的牵引列车牵引过程的示意图，如图3所示，当供电分区内在3S后有列车有大约15S的制动过程，列车计算按照常规配置命令速度2大约19S达到顶棚速度，并需立刻发车，计算按照最大配置加速度起车大约9S达到顶棚速度，则ATO会延时3S发车，同时采用命令速度曲线1进行牵引，依据剩余运行时分及再生能量，调整命令加速度，实时规划命令速度曲线。

本发明提供的节能控制方法，基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，灵活调整制动过程的减速度以及牵引过程的加速度，不影响ATS计划，可保证准点到站，提高了车与车之间的协同准确率和实效性，最大限度利用了再生制动能量的同时保证牵引过程中乘客具有较好的舒适性。

进一步地，在一个实施例中，各所述牵引列车的牵引能耗需求和各所述制动列车的再生制动能量的获取方式，可以具体包括：

根据各所述制动列车的第一ATO将不同速度以及不同制动级位施加到列车后产生的功率，构建第一功率配置表；

根据所述第一功率配置表，确定各所述牵引列车的牵引能耗需求；

根据各所述牵引列车的第二ATO将不同速度以及不同牵引级位施加到列车后产生的功率，构建第二功率配置表；

根据所述第二功率配置表，确定各所述制动列车的再生制动能量。

本发明实施例中，各个制动列车的第一ATO可以具体将不同速度下不同制动级位下施加到列车后产生的功率按照如下数据结构映射到第一ATO的功率配置表中，以构建第一功率配置表。

第一功率配置表的数据结构为：

本发明实施例中，第一ATO通过查表法获取第一功率配置表中再生回馈(即再生制动能量)，并发送至地面ATS。

本发明实施例中，各个牵引列车的第二ATO可以具体将不同速度下不同牵引级位下施加到列车后产生的功率按照如下数据结构映射到第二ATO的功率配置表中，以构建第二功率配置表。

第二功率配置表的数据结构为：

本发明实施例中，第二ATO通过查表法获取第二功率配置表中牵引所需(即牵引能耗需求)，并发送至地面ATS。

进一步地，在一个实施例中，所述方法，还可以具体包括：

根据各所述制动列车的第一ATO接收到的列车控制与管理系统TCMS发送的各所述制动列车的电压信息和电流信息，对不同速度以及不同制动级位的功率进行拟合，得到第一拟合曲线；

根据第一拟合曲线，对所述第一功率配置表进行更新；

根据各所述牵引列车的第二ATO接收到的所述TCMS发送的各所述牵引列车的所述电压信息和所述电流信息，对不同速度以及不同牵引级位的功率进行拟合，得到第二拟合曲线；

根据第二拟合曲线，对所述第二功率配置表进行更新。

本发明实施例中，为便于ATO内部计算牵引能耗需求及再生制动能量，TCMS向ATO传送各牵引、制动列车的电压信息(整车电压)和电流信息(整车电流)，TCMS->ATO发送信息包含如下数据，具体如表3所示：

表3

类别	说明
		整车电压	单位：伏特
整车电流	单位：安培

本发明实施例中，各制动列车的第一ATO根据接收到的TCMS发送的各制动列车的电压信息和电流信息，通过最小二乘法拟合出不同速度下不同制动级位的曲线，即第一拟合曲线。

本发明实施例中，在制动列车在站台停稳停准后，利用第一拟合曲线将数据反馈到第一ATO，第一ATO根据该第一拟合曲线对第一功率配置表进行更新，下轮次计算则采用更新后的第一功率配置表，使得能量预估的准确。

本发明实施例中，各牵引列车的第二ATO根据接收到的TCMS发送的各牵引列车的电压信息和电流信息，通过最小二乘法拟合出不同速度下不同牵引级位的曲线，即第二拟合曲线。

本发明实施例中，在牵引列车在站台停稳停准后，利用第二拟合曲线将数据反馈到第二ATO，第二ATO根据该第二拟合曲线对第二功率配置表进行更新，下轮次计算则采用更新后的第二功率配置表，使得能量预估的准确。

举例说明，图4是本发明提供的节能控制方法的流程示意图之二，如图4所示，所述方法包括如下步骤：

步骤1，初始化参数，读取ATO中的功率配置表(包括第一ATO中的第一功率配置表和第二ATO中的第二功率配置表)；步骤2，ATO识别即将牵引，计算开始牵引时间点、牵引时长和牵引所需能耗；步骤3，ATO识别即将制动停车，计算开始制动时间、制动时长和产生的再生制动能量；步骤4，ATS汇总在线列车产生、输出能量，计算同一供电分区下，开始牵引时间点、牵引时长、牵引所需能量、开始制动时间点、制动时长、再生制动产生能量，并下发至各供电分区内的在线列车；步骤5，ATO依据再生时间起点、再生时长和电网可用再生能量，结合当前所处位置和当前剩余到站时长，以变加速度计算命令速度曲线；步骤6，ATO依据牵引时间起点、牵引时长和电网所需牵引能量，结合当前所处位置和当前剩余到站时长，以变减速度计算命令速度曲线；步骤7，判断速度是否<SPEED_ENG_THE，若否，则转步骤6，若是，则转步骤8；步骤8，按照固定减速度制动停车，不再考虑再生能量；步骤9，是否在站台停准停稳，若是，则转步骤10，若否，则转步骤2和步骤3；步骤10，分析汇总TCMS反馈电压、电流信息，根据实际反馈值，更新ATO功率配置表。

本发明提供的节能控制方法，通过TCMS系统反馈的不同级位下的电流电压信息，车载ATO系统进行积分计算，得到不同制动或牵引级位不同速度下的功率产出，不断更新内部的功率配置表，使得再生能量产出预估更加准确，进一步提高再生能量的利用。

下面对本发明提供的节能控制系统进行描述，下文描述的节能控制系统与上文描述的节能控制方法可相互对应参照。

图5是本发明提供的节能控制系统的结构示意图，如图5所示，包括：

确定模块510、制动模块511以及牵引模块512；

所述确定模块510，用于根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

所述制动模块511，用于根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

所述牵引模块512，用于根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

本发明提供的节能控制系统，基于列车ATO与地面ATS的协同配合，实现同一供电分区下，在制动的时间段内，制动列车产生的再生制动能量被牵引列车有效的利用，实现车车协同，车地联动的节能控制，提高了再生能量的利用率。

图6是本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communication interface)611、存储器(memory)612和总线(bus)613，其中，处理器610，通信接口611，存储器612通过总线613完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器612中的逻辑指令，以执行如下方法：

根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

此外，上述的存储器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电源屏(可以是个人计算机，服务器，或者网络电源屏等)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。

进一步地，本发明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，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的节能控制方法，例如包括：

根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

另一方面，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实施例提供的节能控制方法，例如包括：

根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

以上所描述的系统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电源屏(可以是个人计算机，服务器，或者网络电源屏等)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)

1.一种节能控制方法，其特征在于，包括：

根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

2.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，所述根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，包括：

根据各所述第一ATO接收到的所述电网所需牵引能量，基于各所述制动列车当前所处位置和当前剩余到站时长，在满足第一预设条件的情况下，确定各所述制动列车开始制动的第一位置；

对各所述制动列车的第一制动过程的减速度进行调整；

确定各所述制动列车的第二制动过程按照预置的固定减速度进行停车；

其中，所述第一预设条件包括各所述制动列车准点到站、各所述制动列车的制动过程与各所述牵引列车的牵引过程时间重合以及各所述制动列车产生的再生制动能量之和满足所述电网所需牵引能量后，对各所述制动列车的减速度进行一次或多次调整后仍旧能够准点到站，所述电网所需牵引能量为各所述牵引列车的牵引能耗需求之和；

所述第一制动过程为各所述制动列车从所述第一位置制动到第二位置，所述第二位置为各所述制动列车的速度处于第一预设阈值的位置；

所述第二制动过程为各所述制动列车从所述第二位置制动到停车点所在位置。

3.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，所述对各所述制动列车的第一制动过程的减速度进行调整，包括：

将各所述制动列车的第一制动过程划分为多个第一阶段；

确定各第一阶段采用不同的减速度进行制动，相邻第一阶段的减速度之差小于等于第二预设阈值。

4.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，所述根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，包括：

根据各所述第二ATO接收到的所述电网可用再生能量，基于各所述牵引列车当前所处位置和当前剩余到站时长，在满足第二预设条件的情况下，确定各所述牵引列车开始牵引的目标时间点；

确定各所述牵引列车从所述目标时间点开始牵引，并对各所述牵引列车牵引过程中的加速度进行调整；

其中，所述第二预设条件包括各所述牵引列车准点到站、各所述牵引列车的牵引过程与各所述制动列车的制动过程时间重合以及各所述牵引列车的牵引能耗需求之和满足所述电网可用再生能量后，对各所述牵引列车的加速度进行一次或多次调整后仍旧能够准点到站，所述电网可用再生能量为各所述制动列车产生的再生制动能量之和。

5.根据权利要求4所述的节能控制方法，其特征在于，所述对各所述牵引列车牵引过程中的加速度进行调整，包括：

将各所述牵引列车的牵引过程划分为多个第二阶段；

确定各第二阶段采用不同的加速度进行起车，相邻第二阶段的加速度之差小于等于第三预设阈值。

6.根据权利要求2-5任一项所述的节能控制方法，其特征在于，各所述牵引列车的牵引能耗需求和各所述制动列车的再生制动能量的获取方式，包括：

根据各所述制动列车的第一ATO将不同速度以及不同制动级位施加到列车后产生的功率，构建第一功率配置表；

根据所述第一功率配置表，确定各所述牵引列车的牵引能耗需求；

根据各所述牵引列车的第二ATO将不同速度以及不同牵引级位施加到列车后产生的功率，构建第二功率配置表；

根据所述第二功率配置表，确定各所述制动列车的再生制动能量。

7.根据权利要求6所述的节能控制方法，其特征在于，所述方法，还包括：

根据各所述制动列车的第一ATO接收到的列车控制与管理系统TCMS发送的各所述制动列车的电压信息和电流信息，对不同速度以及不同制动级位的功率进行拟合，得到第一拟合曲线；

根据第一拟合曲线，对所述第一功率配置表进行更新；

根据各所述牵引列车的第二ATO接收到的所述TCMS发送的各所述牵引列车的所述电压信息和所述电流信息，对不同速度以及不同牵引级位的功率进行拟合，得到第二拟合曲线；

根据第二拟合曲线，对所述第二功率配置表进行更新。

8.一种节能控制系统，其特征在于，包括：确定模块、制动模块以及牵引模块；

所述确定模块，用于根据同一供电分区下的各列车自动运行系统ATO接收到的列车自动监控系统ATS发送的广播消息，将所述同一供电分区下的各ATO对应的列车划分为制动列车和牵引列车，所述广播消息至少包括各ATO对应的列车的工况；

所述制动模块，用于根据各制动列车的第一ATO接收到的所述同一供电分区下的电网所需牵引能量，确定各所述制动列车的制动策略，所述电网所需牵引能量是通过所述ATS发送的；

所述牵引模块，用于根据各牵引列车的第二ATO接收到的所述同一供电分区下的电网可用再生能量，确定各所述牵引列车的起车策略，所述电网可用再生能量是通过所述ATS发送的。

9.一种电子设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一项所述节能控制方法。

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7任一项所述节能控制方法。

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