去除不必要牵引的列车节能运行控制方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种去除不必要牵引的列车节能运行控制方法。该方法主要包括：基于ATO系统获取列车运行牵引制动级位，根据列车运行牵引制动级位判断列车的当前位置是否为牵引点；当列车的当前位置为牵引点时，计算出列车当前已运行的时间t、列车在当前位置采用惰行方式至制动停车的运行时间Tc和牵引能耗Ec、列车在当前位置采用牵引方式至制动停车的运行时间Tt和牵引能耗Et；根据Ta，t,Tc,Ec，Tt,Et判断列车是否在当前位置不施加牵引，以惰行方式至制动停车。本发明可在列车牵引点处分别预测采用牵引或惰行方式至制动停车的运行时间和能耗，实时决策是否采用惰行方式至制动进站停车，实现避免不必要的牵引工况，从而减少列车运行牵引能耗。
【专利说明】
去除不必要牵引的列车节能运行控制方法
技术领域
[0001] 本发明设及列车运行控制技术领域，尤其设及一种去除不必要牵引的列车节能运 行控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着我国轨道交通的迅速发展，城市轨道交通系统的整体能耗也逐年增 长。按照目前的用电情况来看，城市轨道交通系统的用电量已经对城市的能源供给带来了 一定的负担，同时也给城轨运营单位带来了较大的成本压力。因此，如何使用更好的技术来 降低能耗，进而降低运营成本是一个亟待解决的问题。在城市轨道交通系统中，能耗主要包 括两个部分:列车牵引用电和动力照明用电。列车牵引用电的用电量主要受列车运行工况 W及列车车载用电设备用电情况的影响。城市轨道交通列车运行一般分为牵引、巡航、惰 行、制动四个工况，其中，列车运行在牵引工况下需要消耗较多电能，运行在惰行工况不消 耗电能。因此为了减少牵引用电，一种常见的思路是减少列车在牵引工况下的运行时间，增 加惰行工况下的运行时间。
[0003] 对于列车在当前站间的最后一次牵引，由于接近列车进站停车阶段，经常遇到由 牵引工况立刻或经历很短暂的惰行工况转换为制动工况的情况，此时减少的列车站间运行 时间并不多，消耗的能量较大。在运种情况下列车采用牵引工况的必要性并不明显。
[0004] 目前还没有针对此问题的优化控制方法。因此，需要提出一种有效的列车运行优 化控制方法，去除不必要的牵引工况，W满足减少牵引能耗的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的实施例提供了一种去除不必要牵引的列车节能运行控制方法，W实现减 少列车牵引能耗的目的。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0007] -种去除不必要牵引的列车节能运行控制方法，包括：
[000引基于时刻表确定当前站间列车预定运行时间Ta，基于ΑΤΟ系统获取列车运行牵引 制动级位，根据列车运行牵引制动级位判断列车是否处于牵引点处；
[0009] 当列车的当前位置为牵引点时，计算出列车当前已运行的时间t、列车在当前位置 采用惰行方式至制动停车的运行时间Tc和牵引能耗Ec、列车在当前位置采用牵引方式至制 动停车的运行时间Tt和牵引能耗Et;
[0010] 根据所述了3，*，1'。，私，1\，6*判断列车是否在当前位置不施加牵弓|，^惰行方式至制 动停车。
[0011] 进一步地，所述的根据列车运行牵引制动级位判断列车是否处于牵引点处，包括：
[0012] 从系统控制器获取列车运行牵引制动级位，牵引制动级位的取值范围在-1到1之 间，当牵引制动级位大于0时，列车运行在牵引过程中，当牵引制动级位为1时，列车W最大 牵引状态运行；当牵引制动级位为0时，列车运行在惰行过程；当牵引制动级位小于0时，列 车处于制动状态；
[0013] 如果列车当前的牵引制动级位为1，且上一采样时刻的牵引制动级位为0,则判断 当前列车处于牵引点处。
[0014] 进一步地，所述的计算出列车当前已运行的时间t:
[0015]
[0016] 其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;ai为牵引工况下列车加 速度;曰2为惰行工况下列车加速度。
[0017] 进一步地，所述列车在当前位置采用惰行方式至制动停车的运行时间T。和牵引能 耗Ec为：
[001 引
[0019] Ec = 0
[0020] 其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;32为惰行工况下列车加 速度;化为去除不必要牵引后列车制动的起始速度;曰3为制动工况下列车减速度。
[0021] 进一步地，所述列车在当前位置采用牵引方式至制动停车的运行时间Tt和牵引能 耗Et:
[0024]其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;ai为牵引工况下列车加 速度;曰3为制动工况下列车减速度;Vt为列车在当前位置允许牵引达到的最大速度;Μ为列车 的质量。
[002引进一步地，所述的根据所述了3，*，1'。瓜，1\瓜判断列车是否在当前位置不施加牵 弓l，W惰行方式至制动停车，包括：
[0026] 判断是否满足t+Tc<Ta，如果是，则确定在当前位置不施加牵引，不影响列车准时到 站，进行后续处理步骤;否则，直接基于当前牵引制动级位输出列车运行牵引/制动力；
[0027] 判断是否满月
其中，E为列车在该站间运行的牵引能耗;T为列车在该 站间运行的时间，如果是，则去除此次本应施加的牵引过程，在当前采样周期内列车采用惰 行方式运行;否则直接基于当前牵引制动级位输出列车运行牵引/制动力。
[0028] 进一步地，所述的方法还包括：
[0029] 在当前采样周期结束后，在下一个采样周期开始时，重复执行上面的处理过程，直 至基于ΑΤΟ系统获取的列车运行牵引制动级位不是牵引级位。
[0030] 由上述本发明的实施例提供的技术方案可W看出，本发明通过计算列车在站间可 能实施的最后一次牵引所消耗的牵引电量A Ε和所减少的站间运行时间ΔΤ，对比在该站间 所消耗的牵引电量E和运行时间T，基于对比结果确定在列车的当前位置是否施加牵引过 程，可w去除消耗较多牵引电量而站间运行时间缩短较少的列车牵引工况，从而达到减少 列车运行牵引能耗，进而减少城市轨道交通系统能耗的目的。
[0031] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，运些将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 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性的前提下，还可W根据运些附图获得其他 的附图。
[0033] 图1为本发明实施例提供的一种去除不必要牵引的列车节能运行控制方法的处理 流程图；
[0034] 图2为本发明实施例提供的一种城轨ΑΤΟ控制模式的示意图；
[0035] 图3和图4为本发明实施例提供的一种切除典型不必要牵引的示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0037] 本技术领域技术人员可W理解，除非特意声明，运里使用的单数形式"一"、"一 个"、"所述"和"该"也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措 辞"包括"是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加 一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元 件被"连接"或"禪接"到另一元件时，它可W直接连接或禪接到其他元件，或者也可W存在 中间元件。此外，运里使用的"连接"或"禪接"可W包括无线连接或禪接。运里使用的措辞 "和/或"包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
[0038] 本技术领域技术人员可W理解，除非另外定义，运里使用的所有术语(包括技术术 语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该 理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意 义一致的意义，并且除非像运里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0039] 为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图W几个具体实施例为例做进一步 的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
[0040] 实施例一
[0041] 本发明实施例为了去除不必要的牵引工况，W满足减少牵引能耗的需求，提供了 一种去除不必要牵引的列车节能运行控制方法。该方法的处理流程如图1所示，包括W下步 骤：
[0042] 步骤1、根据时刻表确定列车在当前站间的预定运行时间化。
[0043] 步骤2、图2为本发明实施例提供的一种城轨ΑΤΟ控制模式的示意图，从ΑΤΟ (Automatic Train化eration，列车自动运行装置）系统控制器获取列车运行牵引制动级 位，牵引制动级位的取值范围在-1到1之间，列车当前具体的牵引制动级位的值由列车在该 站间的规定运行策略确定。
[0044] 基于不同的牵引制动级位，列车会输出不同的牵引力/制动力，从而列车会运行在 不同的工况下(牵引、惰行、制动），当牵引制动级位大于0时，列车运行在牵引过程中，当牵 引制动级位为1时，列车W最大牵引状态运行；当牵引制动级位为0时，列车运行在惰行过 程;当牵引制动级位小于加寸，列车处于制动状态。如图2所示，本实施例中提供的ΑΤΟ系统控 审臘式如下，列车运行W目标速度为标准，当牵引至接近目标速度后停止施加牵引，列车W 惰行方式运行，当列车速度低于设置的速度口限后会再次施加牵引，重复此过程直至接近 车站进行制动停车。
[0045] 步骤3、判断列车当前是否在牵引点处，如果满足此时的牵引制动级位为1，且上一 采样时刻的牵引制动级位为0,则判断当前列车处于牵引点处。运里的牵引点不是列车从速 度为0开始运行的起始点，而是代表图2中列车由惰行工况转为牵引工况的点，如有多个惰 行-牵引过程，也具有指代意义。
[0046] 当列车处于牵引点处时，列车应施加牵引，此时牵引制动级位为1，前一时刻列车 处于惰行工况，牵引制动级位为0。
[0047] 当不满足此时牵引制动级位为1，且上一采样时刻的牵引制动级位为0,判断当前 列车所处位置不是牵引起始点，直接基于当前位置的牵引制动级位输出列车运行牵引/制 动力，列车运行牵引力/制动力是与列车当前速度、牵引制动级位相关的，当车型已定的情 况下，会确定一条该车型对应的牵引/制动特性曲线，基于运些参数最终确定列车的牵引 力/制动力。
[0048] 步骤4、计算到当前位置列车已运行时间t、计算在当前位置采用牵引方式至制动 停车的牵引能耗Et和运行时间Tt、计算在当前位置采用惰行方式至制动停车的牵引能耗Ec 和运行时间Tc，计算方法如下：
[0054] 其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;ai为牵引工况下列车加 速度;32为惰行工况下列车加速度;Vb为去除不必要牵引后列车制动的起始速度;33为制动 工况下列车减速度;Vt为列车在当前位置允许牵引达到的最大速度;Μ为列车的质量。
[0055] 步骤5、基于到当前位置列车已运行时间t、从当前位置采用惰行方式至制动停车 的运行时间TcW及列车预定站间运行时间化，判断去除此次牵引后，是否影响列车准时到 站：
[0056] t+Tc<Ta
[0057] 如果是，则执行下述处理步骤;否则直接基于当前牵引制动级位输出列车运行牵 引/制动力。
[0058] 步骤6、基于从当前位置采用牵引方式至制动停车的牵引能耗Et和运行时间Tt、从 当前位置采用惰行方式至制动停车的牵引能耗Ec和运行时间Tc、列车在该站间运行的牵引 能耗E、列车在该站间运行的时间T判断去除此次牵引后是否节省能耗：
[0化9]
[0060]列车在该站间运行的牵引能耗E和运行时间T基于现场的实际数据得到。
[0061 ] AE = Et-Ec
[0062] AT = Tt-Tc
[0063] 如果是，则执行下述处理步骤;否则直接基于当前牵引制动级位输出列车运行牵 引/制动力。
[0064] 步骤7、去除此次本应施加的牵引过程，在当前采样周期内列车采用惰行方式运 行。图3和图4为本发明实施例提供的一种切除典型不必要牵引的示意图，图3表示减少的牵 引能耗A E，图4表示列车原站间运行时间为Ti，去除掉最后一次不必要的牵引过程后，增加 了 ΔΤ运行时间，实际站间运行时间变为T2,但仍然不影响列车准时到站，且节省了最后一 次牵引的牵引能耗ΔΕ。
[0065] 步骤8、在当前采样周期结束后，在下一个采样周期开始时，重复执行上面的处理 过程，直至从ΑΤΟ系统控制器获取的列车运行牵引制动级位不是牵引级位。
[0066] 综上所述，本发明通过计算列车在站间可能实施的最后一次牵引所消耗的牵引电 量A Ε和所减少的站间运行时间Δ Τ，对比在该站间所消耗的牵引电量Ε和运行时间Τ，基于 对比结果确定在列车的当前位置是否施加牵引过程，可W去除消耗较多牵引电量而站间运 行时间缩短较少的列车牵引工况，从而达到减少列车运行牵引能耗，进而减少城市轨道交 通系统能耗的目的。
[0067] 本发明可在列车牵引点处分别预测采用牵引或惰行方式至制动停车的运行时间 和能耗。综合当前站间的发车时刻、运行图规定的站间运行时间信息，实时决策是否采用惰 行方式至制动进站停车，实现避免不必要的牵引工况，从而减少列车运行牵引能耗的目的。 本发明中所消耗的牵引电量A E和减少的站间运行时间ΔΤ均基于列车在该站间的实时运 行数据估计，保证估计准确度。
[0068] 本领域普通技术人员可W理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或 流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0069] 通过W上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可W清楚地了解到本发明可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于运样的理解，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可软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品 可W存储在存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用W使得一台计算机设备 (可W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或者实施例的某些 部分所述的方法。
[0070] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或 系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所W描述得比较简单，相关之处参见方法 实施例的部分说明即可。W上所描述的装置及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W是或者也可W不是物理上分开的，作为单元显示的部件可W是或 者也可W不是物理单元，即可W位于一个地方，或者也可W分布到多个网络单元上。可W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劳动的情况下，即可W理解并实施。
[0071] W上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该W权利要求的保护范围 为准。
【主权项】
1. 一种去除不必要牵引的列车节能运行控制方法，其特征在于，包括： 基于时刻表确定当前站间列车预定运行时间Ta，基于ΑΤΟ系统获取列车运行牵引制动级 位，根据列车运行牵引制动级位判断列车是否处于牵引点处； 当列车的当前位置为牵引点时，计算出列车当前已运行的时间t、列车在当前位置采用 惰行方式至制动停车的运行时间Tc和牵引能耗Ec、列车在当前位置采用牵引方式至制动停 车的运行时间Tt和牵引能耗Et; 根据所述了3心1'。瓜，1\瓜判断列车是否在当前位置不施加牵引，此隋行方式至制动停 车。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据列车运行牵引制动级位判断列 车是否处于牵引点处，包括： 从系统控制器获取列车运行牵引制动级位，牵引制动级位的取值范围在-1到1之间，当 牵引制动级位大于0时，列车运行在牵引过程中，当牵引制动级位为1时，列车W最大牵引状 态运行；当牵引制动级位为0时，列车运行在惰行过程；当牵引制动级位小于0时，列车处于 制动状态； 如果列车当前的牵引制动级位为1，且上一采样时刻的牵引制动级位为0,则判断当前 列车处于牵引点处。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的计算出列车当前已运行的时间t:其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;ai为牵引工况下列车加速度； 曰2为惰行工况下列车加速度。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述列车在当前位置采用惰行方式至制动 停车的运行时间Tc和牵引能耗Ec为：Ec 二 0 其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;32为惰行工况下列车加速度； 化为去除不必要牵引后列车制动的起始速度;曰3为制动工况下列车减速度。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述列车在当前位置采用牵引方式至制动 停车的运行时间Tt和牵引能耗Et:其中V为目标速度的最大值;Vo为列车在当前位置的速度;ai为牵引工况下列车加速度； 曰3为制动工况下列车减速度;Vt为列车在当前位置允许牵引达到的最大速度;Μ为列车的质 量。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的根据所述了3心1'。瓜，1\瓜判断列车 是否在当前位置不施加牵引，w惰行方式至制动停车，包括： 判断是否满足t+TcXTa，如果是，则确定在当前位置不施加牵引，不影响列车准时到站， 进行后续处理步骤;否则，直接基于当前牵引制动级位输出列车运行牵引/制动力； 判断是否满巧i中，E为列车在该站间运行的牵引能耗;T为列车在该站间运 行的时间，如果是，则去除此次本应施加的牵引过程，在当前采样周期内列车采用惰行方式 运行;否则直接基于当前牵引制动级位输出列车运行牵引/制动力。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括： 在当前采样周期结束后，在下一个采样周期开始时，重复执行上面的处理过程，直至基 于ΑΤΟ系统获取的列车运行牵引制动级位不是牵引级位。
【文档编号】B61L27/04GK105835914SQ201610339221
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】荀径, 宁滨, 唐涛, 汤力成
【申请人】北京交通大学