一种列车运行速度曲线规划方法、装置、设备、存储介质与流程

本发明涉及城市轨道交通，特别涉及一种列车运行速度曲线规划方法、装置、设备、存储介质。

背景技术：

1、近年来，中国城市轨道交通得到快速发展，而列车的乘坐舒适度作为列车动力学性能的一个重要评价标准，也越来越受到关注。由于城市地质情况和线路规划的限制，实际的城市轨道交通线路由直线段与曲线段组成。如果列车在轨道曲线段上速度过快，将会导致列车脱轨，从而引发重大事故。因此，为了保证列车的安全运行，运行区间内会设置多个限速不同的区段。列车需要在低限速区减速慢行，在高限速区提速行驶，这就意味着列车不能像常规牵引-巡航-惰行-制动运行那样运行，而需要通过多次工况切换，以满足限速要求，工况切换会带来列车运行中的加减速，列车的加减速度绝对值过大、加减速度变化的频率过高都会对乘客的舒适度产生不好的影响。因此，在计算列车运行速度曲线时，需要考虑乘客的舒适度情况。

2、目前，国内外对于列车运行曲线的乘客舒适度已经进行了大量的研究，现有的提升舒适度方法主要有在算法中加入约束条件的方式限制列车加减速度的变化以及常用的s曲线加减速速度曲线被引入到列车运行速度曲线中，一方面这种方法会提高优化算法的复杂度，另一方面它仅仅局限于限制加减速度变化引起的冲击在合理的范围内，而忽视了加加速度对人体带来的负面影响。而s曲线中的七阶段控制也会带来速度曲线计算的复杂问题。

3、综上，如何在提升轨道交通乘客舒适度的同时，减少计算复杂度，实现线路中不同限速区段间的目标运行速度，以达到列车运行转换的平滑处理是本领域有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种列车运行速度曲线规划方法、装置、设备、存储介质，能够在提升轨道交通乘客舒适度的同时，减少计算复杂度，实现线路中不同限速区段间的目标运行速度，以达到列车运行转换的平滑处理。其具体方案如下：

2、第一方面，本技术公开了基于列车在不同工作线路区间的限速信息生成相应的列车运行策略；

3、确定所述列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的自适应系数；

4、利用所述列车运行策略中的各个工作线路区间的运行距离、所述自适应系数生成所述列车的运行速度曲线；

5、采用预设群智能算法对所述运行速度曲线优化获取目标运行速度曲线。

6、可选的，所述基于列车在不同工作线路区间的限速信息生成相应的列车运行策略，包括：

7、获取轨道交通站的不同工作线路区间的限速信息，并根据所述限速信息和对应的各个工作线路区间划分初始列车运行速度曲线；

8、利用所述初始列车运行速度曲线生成与各个工作线路区间对应的列车运行策略。

9、可选的，所述确定所述列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的自适应系数，包括：

10、根据所述列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的区间信息建立自适应二次速度曲线；

11、控制所述自适应二次速度曲线中的加加速度在预设阈值范围内，并基于所述加加速度对自适应系数进行取值计算，以获取相应的自适应系数。

12、可选的，所述根据所述列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的区间信息建立自适应二次速度曲线；控制所述自适应二次速度曲线中的加加速度在预设阈值范围内，并基于所述加加速度对自适应系数进行取值计算，以获取相应的自适应系数，包括：

13、建立v＝kt2+vc0为自适应二次速度曲线，其中vc0为高限速部分牵引区间和/或低限速部分制动区间的列车巡航速度，k为速度系数，t为高限速部分牵引区间和/或低限速部分制动区间的时间；

14、对所述自适应二次速度曲线求导计算，获取加速度a＝2kt，对所述加速度的最大值进行限制，限制条件为amaxt为列车当前时刻的最大加速度，fvt为列车在当前运行速度下根据牵引曲线而得到的牵引力/制动力，f(v)为基本阻力，f(x)为线路区间附加阻力，m为列车运行负载情况；

15、求导所述加速度，获取加加速度2k，控制加速度的绝对值位于所述预设阈值范围内，符合|2k|＜jm，其中，所述jm为预设阈值；

16、通过dvlimit＝[dvl12 dvl23......dvl(n-1)n]计算高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的限速变化情况，其中，dvlmn＝vln-vlm，当dvlmn＞0进入高限速部分牵引区间，dvlmn＜0进入低限速部分制动区间；

17、通过dvlmax＝max(|dvlimit|)获取最大限速变化率；

18、根据计算满足所述高限速部分牵引区间的限速条件和所述低限速部分制动区间的限速条件的自适应系数。

19、可选的，所述利用所述列车运行策略中的各个工作线路区间的运行距离、所述自适应系数生成所述列车的运行速度曲线，包括：

20、构建包含计算列车的加速度、列车速度和列车所在位置的列车运动模型；

21、基于在高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间时的自适应系数更新所述列车运动模型，以获取更新后的所述列车运动模型输出的列车速度曲线、加速度曲线和位移曲线。

22、可选的，所述构建包含计算列车的加速度、列车速度和列车所在位置的列车运动模型；基于在高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间时的自适应系数更新所述列车运动模型，以获取更新后的所述列车运动模型输出的列车速度曲线、加速度曲线和位移曲线，包括：

23、构建的列车运动模型，其中，fp(v)为基于列车的牵引曲线获取的对应牵引力，fb(v)为基于列车的制动曲线获取的对应制动力，f(v)为基本阻力，f(x)为线路区间附加阻力；v(t+δt)为t+δt时刻对应的列车速度，x(t+δt)为时刻列车所在位置；

24、基于在高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间时的自适应系数更新所述列车运动模型，更新后的所述列车运动模型如下：

25、其中，k为自适应系数kad；

26、根据列车巡航时的各个工作线路区间的列车牵引力等于运行阻力的运行曲线计算条件获取列车速度曲线、加速度曲线和位移曲线；所述运行曲线计算条件为

27、

28、可选的，所述采用预设群智能算法对所述运行速度曲线优化获取目标运行速度曲线，包括：

29、将各个工作线路区间的运行距离作为决策变量，构建包含列车停车位置和列车停车时间的目标函数，并设置约束条件为列车运行速度低于各个工作线路区间的限制速度，采用粒子群算法求解所述目标函数的最优解，以获取目标运行速度曲线。

30、第二方面，本技术公开了一种列车运行速度曲线规划装置，包括：

31、策略生成模块，用于基于列车在不同工作线路区间的限速信息生成相应的列车运行策略；

32、系数确定模块，用于确定所述列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的自适应系数；

33、曲线生成模块，用于利用所述列车运行策略中的各个工作线路区间的运行距离、所述自适应系数生成所述列车的运行速度曲线；

34、曲线规划模块，用于采用预设群智能算法对所述运行速度曲线优化获取目标运行速度曲线。

35、第三方面，本技术公开了一种电子设备，包括：

36、存储器，用于保存计算机程序；

37、处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的列车运行速度曲线规划方法的步骤。

38、第四方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的列车运行速度曲线规划方法的步骤。

39、由此可见，本技术公开了一种列车运行速度曲线规划方法，包括：基于列车在不同工作线路区间的限速信息生成相应的列车运行策略；确定所述列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间的自适应系数；利用所述列车运行策略中的各个工作线路区间的运行距离、所述自适应系数生成所述列车的运行速度曲线；采用预设群智能算法对所述运行速度曲线优化获取目标运行速度曲线。可见，由于各个站间限速区间各有不同，需要列车使用不同的运行策略，因此对列车在不同工作线路区间的限速信息进行提取，生成相应的列车运行策略，然后对列车运行策略中高限速部分牵引区间和低限速部分制动区间进行自适应系数的确定，这样一来，通过自适应系数对高限速区间和低限速区间的速度提升或降低过程的速度进行适应性调整，然后建立列车的运行速度曲线，根据具体的限速情况建立合适的运行速度曲线，实现轨道交通乘客舒适度的提升，最后对该运行速度曲线进行优化，获取目标运行速度曲线，解决因线路区间数量过多产生的计算复杂的问题，获取符合当前线路条件的运行速度曲线。