地铁单位耗电量测量方法与流程

本发明涉及地铁相关参数的技术方法技术领域，尤其涉及一种地铁单位耗电量测量方法。

背景技术：

随着科学技术的进步，工业4.0以及大数据的不断发展，人们对控制过程的目标已经提升至自动化、智能化、节约能源、低成本的水平上来，对于北京、上海、广州、深圳这些大城市每天都面临早高峰期和晚高峰期，这个区间段，人流量非常大，因此每一辆地铁都是超高负荷下运行，运行过程中能耗系统消耗非常大，造成了很大的损失和浪费，现有技术中还没有出现一种能够计算地铁单位耗电量的方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够精确的计算出地铁单位耗电量测量方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种地铁单位耗电量测量方法，其特征在于包括如下步骤：

测量地铁运行时的牵引力f、运行阻力f1以及加速度a，根据牵引力f、运行阻力f1以及加速度a，根据公式f-f＝m*a计算出地铁运行总质量m；

根据计算公式m1＝m+m空，计算出地铁运行有效载荷m1；

测量运行区间消耗总电量q，根据公式q＝q/m1计算出单位耗电量q。

进一步的技术方案在于，所述加速度a通过如下方法获得：

地铁运行时的速度通过激光测速仪来测量，测速仪固定安装在指定位置轨道的侧面，然后通过串行通信把激光测速仪测量的数据传到串口服务器，串口服务器对数据进行计算后获取地铁运行时的速度，在一定时间间隔多次测量速度v，再根据多次测量的速度v得到加速度a。

进一步的技术方案在于，所述牵引力f通过如下方法计算：

牵引力计算中对应不同速度牵引力的取值，根据速度牵引特性曲线取值，取不同速度时对应一台电机能够发挥的最大牵引力fm，然后算出整个地铁的牵引力：

f＝n1n2*fm

式中n1为地铁车厢数量，n2为每个车厢中电机的台数。

进一步的技术方案在于，所述运行阻力f1通过如下方法计算：

f1＝a+bv+cv²

其中，a、b、c分别为常数，不同的地铁常数不同，a+bv为机械阻力部分，cv²为空气阻力部分。

进一步的技术方案在于，运行阻力还包括道附加阻力和曲线附加阻力。

进一步的技术方案在于，所述坡道附加阻力wi的计算方法如下：

坡度千分数为：i＝(bc/ac)*1000＝1000tanθ

利用相似三角形，进行受力分析，求坡道附加阻力：

wi＝1000sinθ

由于轨道坡度角度θ很小，所以可以近似认为tanθ＝sinθ

wi＝i

式中：i为坡道坡度(‰)；上坡取正值，下坡取负值。

进一步的技术方案在于，所述曲线附加阻力wr的计算方法如下：地铁的单位曲线附加阻力为wr，由于牵引车牵引列车长度小于或等于曲线长度，因此曲线附加阻力按下列公式计算：

wr＝a/r＝600/r

a为实验常数，其值在450-800之间，r为曲线半径。

进一步的技术方案在于，所述的列车区段耗电量q的计算方法如下：q＝qy+q0+qt，其中，qy为牵引运行耗电量，q0为惰性制动及停站自用电量，qt为出入段及途中调车作业耗电量。

进一步的技术方案在于，所述方法还包括对有效载荷m进行优化的步骤。

进一步的技术方案在于，所述对对有效载荷m进行优化的方法如下：

通过空车质量和环境因素构建有效载荷m的预确定参数的参数优化模型，通过参数优化模型对不确定参数进行修正，得到修复后有效载荷m。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法能够精确的计算出地铁单位耗电量，进而实现更好的控制地铁的运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述方法的主流程图；

图2是本发明实施例所述方法中地铁运行过程附加阻力的计算原理图；

图3是本发明实施例所述方法中运行区间总电量的计算流程图；

图4是本发明实施例所述方法中有效载荷的计算流程图；

图5是本发明实施例所述方法中参数优化流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种地铁单位耗电量测量方法，包括如下步骤：

测量地铁运行时的牵引力f、运行阻力f1以及加速度a，根据牵引力f、运行阻力f1以及加速度a，根据公式f-f＝m*a计算出地铁运行总质量m；

根据计算公式m1＝m+m空，计算出地铁运行有效载荷m1；

测量运行区间消耗总电量q，根据公式q＝q/m1计算出单位耗电量q。

加速度a以及速度v的测量：

地铁运行时的速度通过激光测速仪来测量，测速仪固定安装在指定位置轨道的侧面，在测量速度的过程中，为了避免激光束对列车员产生干扰，安装位置尽可能低，然后通过串行通信rs232把数据传到串口服务器，从而获取地铁运行时的速度，在一定时间间隔多次测量速度v，从而得到加速度a。

牵引力f计算：

牵引力计算中对应不同速度牵引力的取值，根据速度牵引特性曲线取值，，取不同速度时对应一台电机能够发挥的最大牵引力fm，然后算出整个动车组的牵引力：

f＝n1n2*fm

式中n1为地铁车厢数量，n2为每个车厢中电机的台数。

地铁运行基本阻力计算：

现有地铁的计算公式，不像牵规中分别规定机车阻力和列车阻力计算公式，而是统一阻力计算公式：

f1＝a+bv+cv²

a、b、c分别为常数，不同的列车常数不同，a+bv为机械阻力部分，cv²为空气阻力部分。

地铁运行过程附加阻力计算：

附加阻力：包括坡道附加阻力、曲线附加阻力。

坡道附加阻力：机车、车辆的单位坡道附加阻力wi，其数值等于坡道坡度的千分数，坡度角度为θ。

坡度千分数为：i＝(bc/ac)*1000＝1000tanθ

利用相似三角形，进行受力分析，求坡道附加阻力：wi＝1000sinθ

由于轨道坡度角度θ很小，所以可以近似认为tanθ＝sinθ

wi＝i

式中：i为坡道坡度(‰)；上坡取正值，下坡取负值；wi为坡道阻力

曲线附加阻力：货车的单位曲线附加阻力wr，由于牵引车牵引列车长度小于或等于曲线长度，因此曲线附加阻力按下列公式计算：

wr＝a/r＝600/r

a为实验常数，其值在450-800之间，通常取600；r为曲线半径。

运行区间消耗总电量q：

地铁区段耗电量q主要包括以下3个部分：1)牵引运行耗电量qy；2)惰性制动及停站自用电量q0；3)出入段及途中调车作业耗电量qt：

q＝qy+q0+qt

效载荷的计算

根据以上几个公式，可以得到牵引力，运行阻力，加速度a，空车质量m空.从而得到有效载荷m1

f-f＝ma

m1＝m-m空

测量参数优化：

根据以上参数测量计算出来的有效载荷与实际值有较大偏差，以上参数包括需要测量参数和预确定参数，为了使计算值与实际值不断接近，更加精确，需要对预确定参数进行优化。

所述方法能够精确的计算出地铁单位耗电量，进而实现更好的控制地铁的运行。