一种列车动力分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种列车动力分配方法及装置，以及一种计算机可读存储介质。该方法包括：根据所述列车的行驶规划曲线、行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，以最小纵向冲击为目标，将列车总动力分配到各所述动车；根据各所述动车的多个动力单元的状态，以最佳变流器系统状态为目标，将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元；以及根据各所述动力单元的轮轨粘着状态，最大化地执行分配到本动力单元的给定动力。本发明专利技术能够根据列车各编组的动力学状态对各编组车辆的动力分配进行异步协同优化，从而实现列车的最大牵引发挥、最小纵向冲击、最佳变流器系统状态等多目标的牵引优化控制。标的牵引优化控制。标的牵引优化控制。

【技术实现步骤摘要】
一种列车动力分配方法及装置


[0001]本专利技术涉及轮轨式列车的动力分配技术，尤其涉及一种列车动力分配方法，以及一种列车动力分配装置。

技术介绍

[0002]牵引力与电制动力控制是列车控制的核心功能之一，其控制性能直接影响着列车运行的安全性和可靠性。受限于传统的人工驾驶方式，目前多动力单元列车的动力分配通常采用同步均分的方式，即司机通过控制手柄给定列车总需求动力，再由列车控制系统按照平均分配的方式将列车总需求动力下发为每个动力单元的给定力矩。
[0003]然而，列车动力发挥受制于轮轨间物理粘着系数。随着列车牵引吨位、编组长度的不断加大，列车的动力分布也更多地呈现为分散式，而且前序动力单元的轮对自清扫作用会改善后续动力单元的轨面状态。因此，各动力单元所处的轮轨粘着条件会呈现出较大的差异性。在这种条件下，现有的同步均分式动力给定模式不仅会增加粘着条件较差机车的空转频率、降低其牵引发挥平稳性，还会限制粘着条件较好的机车牵引发挥效率。
[0004]此外，大编组列车在连续弯道或坡道运行时，列车编组呈多变起伏曲线分布，处于不同坡道、弯道上的动力单元实际所需动力各不相同。例如：为了使列车纵向冲击相对最小(即使各车辆之间的车钩力最小)，可能需要向处于上坡道的动力单元提供牵引力，而向处于下坡道的动力单元提供电制动力。随着列车编组长度与运行速度的不断提升，列车动力分配对列车动力学状态的影响越来越大。在一些极端工况下，采用的动力同步均分方式会导致动力协同不佳，从而引起车钩力剧增，甚至导致车钩断裂的严重事故。
[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本领域亟需一种列车动力的分配技术，用于根据列车各编组的动力学状态对各编组车辆的动力分配进行异步协同优化，从而实现列车的最大牵引发挥、最小纵向冲击、最佳变流器系统状态等多目标的牵引优化控制。

技术实现思路

[0006]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
[0007]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种列车动力分配方法、一种列车动力分配装置，以及一种计算机可读存储介质，用于根据列车各编组的动力学状态对各编组车辆的动力分配进行异步协同优化，从而实现列车的最大牵引发挥、最小纵向冲击、最佳变流器系统状态等多目标的牵引优化控制。
[0008]在本专利技术提供的上述列车动力分配方法中，所述列车包括多节车辆。所述多节车辆分为动车和拖车。所述列车动力分配方法包括：根据所述列车的行驶规划曲线、行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，以最小纵向冲击为目标，将列车总动力分配到各所述动车；
根据各所述动车的多个动力单元的状态，以最佳变流器系统状态为目标，将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元；以及根据各所述动力单元的轮轨粘着状态，最大化地执行分配到本动力单元的给定动力。
[0009]优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述行驶规划曲线可以包括规划速度曲线及规划动力曲线，用于指示所述列车在行驶线路的各时刻的列车速度及列车总动力。所述行驶线路信息可以包括所述列车在当前时刻的坡道坡度及曲线半径。各所述动车的车辆状态可以包括各所述动车反馈的动车最大允许动力。将所述列车总动力分配到各所述动车的步骤可以包括：以列车总动力分配方案为求解对象，根据所述行驶规划曲线、所述行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，对所述列车的纵向冲击进行量化建模，其中，所述列车总动力分配方案指示分配到各所述动车的动力；以及对构建的纵向冲击量化模型进行最优化求解，以获取最小纵向冲击对应的列车总动力分配方案。
[0010]优选地，在本专利技术的一些实施例中，对所述列车的纵向冲击进行量化建模的步骤可以包括：根据所述行驶规划曲线、所述行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，计算各所述车辆之间的车钩力及车钩力冲量；以及根据各所述车辆之间的最大车钩力及最大车钩力冲量量化所述列车的纵向冲击，以构建所述纵向冲击量化模型。
[0011]可选地，在本专利技术的一些实施例中，对所述纵向冲击量化模型进行最优化求解的步骤可以包括：采用控制变量参数化方法或群体智能算法，在各所述动车的单周期动力最大允许变化量的范围内，对所述列车总动力分配方案进行最优化求解，其中，所述动车的单周期动力最大允许变化量由所述动车的车辆速度和/或变流器系统状态决定。
[0012]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述列车动力分配方法还可以包括：先根据列车的动力单周期最大允许变化量，对所述规划动力曲线的各时刻的列车总动力进行限幅滤波处理，其中，所述列车的动力单周期最大允许变化量由列车速度、列车网压和/或行驶线路条件决定；以及再根据所述限幅滤波处理后的规划动力曲线，对所述列车的纵向冲击进行量化建模。
[0013]优选地，在本专利技术的一些实施例中，所述列车动力分配方法还可以包括：根据各所述动车的动车最大允许动力计算对应时刻的列车最大允许动力；响应于所述列车最大允许动力小于所述限幅滤波处理后的规划动力曲线的对应时刻的列车总动力，将由各所述动车的动车最大允许动力构成的列车动力分配方案代入所述纵向冲击量化模型，以计算对应的列车冲击量化值；响应于所述列车冲击量化值小于量化门槛值，根据各所述动车的动车最大允许动力分配所述列车总动力，其中，所述量化门槛值是根据列车运行安全评估得到的最大允许纵向冲击量化值决定；以及响应于所述列车冲击量化值大于或等于所述量化门槛值，逐步减小所述对应时刻的列车总动力，直到所述列车冲击量化值小于所述量化门槛值。
[0014]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述动车的车辆状态可以包括本动车的各所述动力单元反馈的轮轨粘着状态系数、单元最大允许动力、电机综合转速和/或电机综合温度。将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元的步骤可以包括：响应于本动车的动车最大允许动力大于或等于分配到本动车的给定动力，以动车动力分配方案为求解对象，根据本动车的所述车辆状态对变流器系统状态进行量化建模，其中，所述动车动力分配方案指示分配到本动车的各所述动力单元的动力，所述动车最大允许动力是根据各所述动力单元的单元最大允许动力计算；以及在本动车的各所述动力单元的单周期
动力最大允许变化量的范围内，对构建的系统状态量化模型进行最优化求解，以获取最佳变流器系统状态对应的动车动力分配方案，其中，所述动力单元的单周期动力最大允许变化量由所述动车的车辆速度和/或变流器系统状态决定。
[0015]优选地，在本专利技术的一些实施例中，将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元的步骤还可以包括：响应于本动车的动车最大允许动力小于分配到本动车的给定动力，以动车动力分配方案为求解对象，根据本动车的动力发挥目标函数及变流器状态目标函数，对本动车的动力发挥及变流器系统状态进行综合的量化建模，其中，所述动力发挥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车动力分配方法，其特征在于，所述列车包括多节车辆，所述多节车辆分为动车和拖车，所述列车动力分配方法包括：根据所述列车的行驶规划曲线、行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，以最小纵向冲击为目标，将列车总动力分配到各所述动车；根据各所述动车的多个动力单元的状态，以最佳变流器系统状态为目标，将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元；以及根据各所述动力单元的轮轨粘着状态，最大化地执行分配到本动力单元的给定动力。2.如权利要求1所述的列车动力分配方法，其特征在于，所述行驶规划曲线包括规划速度曲线及规划动力曲线，用于指示所述列车在行驶线路的各时刻的列车速度及列车总动力，所述行驶线路信息包括所述列车在当前时刻的坡道坡度及曲线半径，各所述动车的车辆状态包括各所述动车反馈的动车最大允许动力，将所述列车总动力分配到各所述动车的步骤包括：以列车总动力分配方案为求解对象，根据所述行驶规划曲线、所述行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，对所述列车的纵向冲击进行量化建模，其中，所述列车总动力分配方案指示分配到各所述动车的动力；以及对构建的纵向冲击量化模型进行最优化求解，以获取最小纵向冲击对应的列车总动力分配方案。3.如权利要求2所述的列车动力分配方法，其特征在于，对所述列车的纵向冲击进行量化建模的步骤包括：根据所述行驶规划曲线、所述行驶线路信息及各所述动车的车辆状态，计算各所述车辆之间的车钩力及车钩力冲量；以及根据各所述车辆之间的最大车钩力及最大车钩力冲量量化所述列车的纵向冲击，以构建所述纵向冲击量化模型。4.如权利要求2所述的列车动力分配方法，其特征在于，对所述纵向冲击量化模型进行最优化求解的步骤包括：采用控制变量参数化方法或群体智能算法，在各所述动车的单周期动力最大允许变化量的范围内，对所述列车总动力分配方案进行最优化求解，其中，所述动车的单周期动力最大允许变化量由所述动车的车辆速度和/或变流器系统状态决定。5.如权利要求2所述的列车动力分配方法，其特征在于，还包括：先根据列车的动力单周期最大允许变化量，对所述规划动力曲线的各时刻的列车总动力进行限幅滤波处理，其中，所述列车的动力单周期最大允许变化量由列车速度、列车网压和/或行驶线路条件决定；以及再根据所述限幅滤波处理后的规划动力曲线，对所述列车的纵向冲击进行量化建模。6.如权利要求5所述的列车动力分配方法，其特征在于，还包括：根据各所述动车的动车最大允许动力计算对应时刻的列车最大允许动力；响应于所述列车最大允许动力小于所述限幅滤波处理后的规划动力曲线的对应时刻的列车总动力，将由各所述动车的动车最大允许动力构成的列车动力分配方案代入所述纵向冲击量化模型，以计算对应的列车冲击量化值；响应于所述列车冲击量化值小于量化门槛值，根据各所述动车的动车最大允许动力分
配所述列车总动力，其中，所述量化门槛值是根据列车运行安全评估得到的最大允许纵向冲击量化值决定；以及响应于所述列车冲击量化值大于或等于所述量化门槛值，逐步减小所述对应时刻的列车总动力，直到所述列车冲击量化值小于所述量化门槛值。7.如权利要求1所述的列车动力分配方法，其特征在于，所述动车的车辆状态包括本动车的各所述动力单元反馈的轮轨粘着状态系数、单元最大允许动力、电机综合转速和/或电机综合温度，将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元的步骤包括：响应于本动车的动车最大允许动力大于或等于分配到本动车的给定动力，以动车动力分配方案为求解对象，根据本动车的所述车辆状态对变流器系统状态进行量化建模，其中，所述动车动力分配方案指示分配到本动车的各所述动力单元的动力，所述动车最大允许动力是根据各所述动力单元的单元最大允许动力计算；以及在本动车的各所述动力单元的单周期动力最大允许变化量的范围内，对构建的系统状态量化模型进行最优化求解，以获取最佳变流器系统状态对应的动车动力分配方案，其中，所述动力单元的单周期动力最大允许变化量由所述动车的车辆速度和/或变流器系统状态决定。8.如权利要求7所述的列车动力分配方法，其特征在于，将分配到本动车的给定动力进一步分配到本动车的各所述动力单元的步骤还包括：响应于本动车的动车最大允许动力小于分配到本动车的给定动力，以动车动力分配方案为求解对象，根据本动车的动力发挥目标函数及变流...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘可安，赵旭峰，尚敬，徐绍龙，甘韦韦，郭维，吴业庆，喻励志，李科，王亮，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：