一种有轨电车的通行优化方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种有轨电车的通行优化方法、装置、设备及存储介质，涉及交通运输技术领域，方法包括获取有轨电车的实时位置和与信号灯的行程距离，根据信号灯的通行时间窗的当前窗口剩余时长以及有轨电车通过信号灯的最短行程时间获取有轨电车通过该信号灯的实际通行时间，最后基于实际通行时间获取有轨电车不减速通过信号灯的最优速度并输出最优速度至有轨电车。本申请根据能否不减速通过该信号来优化行进速度，如果能够赶上当前的通行时间窗，则有轨电车可维持原有速度继续行驶，若不能则放慢一定行驶速度以等待下一个通行时间窗。本申请有轨电车的速度波动较小，从而保证了有轨电车运行在最优状态，且燃料电池和动力电池频繁不需要充放电。电池频繁不需要充放电。电池频繁不需要充放电。

【技术实现步骤摘要】
一种有轨电车的通行优化方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及交通运输
，尤其涉及一种有轨电车的通行优化方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]燃料电池有轨电车以其无接触网化、零二氧化碳和其他有害气体排放低、能源效率高及噪声低等特点受到了交通运输行业的高度关注。与传统的燃料电池有轨电车相比，搭载小型燃料电池堆和配备大容量动力电池的插电式燃料电池有轨电车由于初始成本低、动力系统动态响应好、系统运行效率高，更适合应用于公共交通市场。
[0003]燃料电池有轨电车中，燃料电池和动力电池单独或联合地驱动列车行驶。因此，如何分配两者的功率，设计合理的能量管理策略，成为燃料电池有轨电车节能的关键。燃料电池有轨电车能量管理高度依赖于速度规划。随着智能交通系统的发展，有轨电车与交通设施之间的通信为燃料电池有轨电车获得更优的经济车速提供了更大的可能性。特别是对于有轨电车在信号交叉口的场景，停车行为会降低乘坐舒适性并降低经济燃油性。因此，借助获得的交通环境信息，提前规划有轨电车的速度轨迹以减少其急变速和怠速等行为，并结合动力系统能量管理优化策略，有利于实现混合动力有轨电车的节能出行。
[0004]目前，现有的有轨电车较少结合交通信号来提前做出速度预测，在遇到交通信号位于非通行时间窗时，需要提前将速度降低至零，并在交通信号灯进入通行时间窗时再从零开始提速，导致燃料电池和动力电池的一部分输出功率被有轨电车提速后再减速时造成浪费，不能保证有轨电车始终运行在最优状态，且燃料电池和动力电池频繁充放电，影响使用寿命。

技术实现思路

[0005]本申请的主要目的在于提供一种有轨电车的通行优化方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中燃料电池和动力电池的一部分输出功率被有轨电车提速后再减速时造成浪费，不能保证有轨电车始终运行在最优状态，且燃料电池和动力电池频繁充放电，影响使用寿命的问题。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了如下技术方案：一种有轨电车的通行优化方法，所述有轨电车应用于具有预设路线的城市道路，所述通行优化方法包括：获取所述城市道路的网络拓扑关系，所述网络拓扑关系包括所述城市道路的至少一个信号灯；获取所述有轨电车基于所述网络拓扑关系的实时位置，并获取所述实时位置与所述信号灯位置信息的行程距离；沿所述预设路线获取距离所述有轨电车最近的信号灯的通行时间窗，并获取所述有轨电车通过所述信号灯的最短行程时间；
获取所述通行时间窗的当前窗口剩余时长，基于所述当前窗口剩余时长获取所述有轨电车的实际通行时间；基于所述实际通行时间获取所述有轨电车不减速通过所述信号灯的最优速度；输出所述最优速度至所述有轨电车。
[0007]作为本申请的进一步改进，沿所述预设路线获取距离所述有轨电车最近的信号灯的通行时间窗，并获取所述有轨电车通过所述信号灯的最短行程时间，包括：获取距离所述有轨电车最近的信号灯的通行时间窗；根据式（1）获取所述有轨电车通过所述信号灯的最短行程时间：（1）；其中，为所述最短行程时间，为所述有轨电车与所述信号灯的实际距离，为所述有轨电车的当前速度，为所述有轨电车的最大加速度，为所述有轨电车的最大速度。
[0008]作为本申请的进一步改进，获取所述通行时间窗的当前窗口剩余时长，基于所述当前窗口剩余时长获取所述有轨电车的实际通行时间，包括：获取所述当前窗口剩余时长；基于所述当前窗口剩余时长通过式（2）获取所述有轨电车的实际通行时间：（2）；其中，为所述实际通行时间，为所述有轨电车的当前时刻，为所有通行时间窗的集合，为基于所述当前窗口剩余时长的下一个通行时间窗起点。
[0009]作为本申请的进一步改进，基于所述实际通行时间获取所述有轨电车不减速通过所述信号灯的最优速度，包括：根据所述实际距离以及所述实际通行时间计算得到所述有轨电车的实际所需速度，所述实际所需速度即为所述最优速度。
[0010]作为本申请的进一步改进，输出所述最优速度至所述有轨电车，之后，包括：获取所述当前速度与所述最优速度的差值；根据所述差值构建基于所述当前速度的控制律（3），以得到基于所述有轨电车的控制信号：（3）；其中，为所述控制信号，为所述差值，为所述控制律的比例增益，为
所述控制律的积分时间常数，为所述控制律的微分时间常数；根据所述控制信号控制所述有轨电车，以使所述差值小于等于预设阈值。
[0011]作为本申请的进一步改进，所述有轨电车包括相互电性连接的燃料电池和动力电池，输出所述最优速度至所述有轨电车，之后，包括：以自然时间戳为横轴、以输出功率为纵轴建立虚拟直角坐标系；获取所述燃料电池的至少两个第一实时功率以及所述燃料电池的至少两个第一时间戳，并分别以每个第一实时功率为一个第一横坐标、以每个第一时间戳为一个第一纵坐标生成至少两个第一坐标点，并依次连接每个第一坐标点形成第一曲线；获取所述动力电池的至少两个第二实时功率以及所述燃料电池的至少两个第二时间戳，并分别以每个第二实时功率为一个第二横坐标、以每个第二时间戳为一个第二纵坐标生成至少两个第二坐标点，并依次连接每个第二坐标点形成第二曲线；在所述第一虚拟直角坐标系中分别输出所述第一曲线与所述第二曲线；通过定积分分别获取所述第一曲线与所述第二曲线在预设时长内的第一做功值和第二做功值；通过粒子群算法计算所述第一实时功率的最佳值，以使所述第一做功值与所述第二做功值位于预设倍率区间内；调节所述第一实时功率至所述最佳值。
[0012]作为本申请的进一步改进，通过粒子群算法计算所述第一实时功率的最佳值，以使所述第一做功值与所述第二做功值位于预设倍率区间内，包括：基于所述最佳值根据式（4）赋予至少两个随机解，定义所有随机解的结果为所述倍率区间；（4）；其中，为所有随机解的集合，分别为每个随机解，为所有随机解的个数；为所有随机解的速度的集合，分别为每个随机解的速度；基于同一个随机解根据式（5）以预设时间间隔分别更新每个随机解的位置和速度：（5）；其中，为当前的随机解在第步的速度，为当前的随机解在第步的速度惯性，为惯性系数，为当前的随机解的自我认知表征，为当前的随机解的社会认知表征；与均为学习因子，为预设取值范围的随机数，为当前的随机解已获得的最优解，为所有随机解已获得的最优解；根据所述式（5）迭代预设次数，以更新每个以及每个；
分别判断每个相比于上一次迭代的第一差值是否小于等于第一预设适应阈值；若是，则分别判断每个相比于上一次迭代的第二差值是否小于等于第二预设适应阈值；若是，则判定已获得所述倍率区间。
[0013]为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：一种有轨电车的通行优化装置，所述通行优化装置应用于如上述的有轨电车的通行优化方法，所述通行优化装置包括：网络拓扑关系获取模块，用于获取所述城市道路的网络拓扑关系，所述网络拓扑关系包括所述城市道路的至少一个信号灯；实时位置与行程距离获取模块，用于获取所述有轨电车基于所述网络拓扑关系的实时位置，并获取所述实时位置与所述信号灯位置信息的行程距离；通行时间窗和最短行程时间获取模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有轨电车的通行优化方法，所述有轨电车应用于具有预设路线的城市道路，其特征在于，所述通行优化方法包括：获取所述城市道路的网络拓扑关系，所述网络拓扑关系包括所述城市道路的至少一个信号灯；获取所述有轨电车基于所述网络拓扑关系的实时位置，并获取所述实时位置与所述信号灯位置信息的行程距离；沿所述预设路线获取距离所述有轨电车最近的信号灯的通行时间窗，并获取所述有轨电车通过所述信号灯的最短行程时间；获取所述通行时间窗的当前窗口剩余时长，基于所述当前窗口剩余时长获取所述有轨电车的实际通行时间；基于所述实际通行时间获取所述有轨电车不减速通过所述信号灯的最优速度；输出所述最优速度至所述有轨电车。2.根据权利要求1所述的有轨电车的通行优化方法，其特征在于，沿所述预设路线获取距离所述有轨电车最近的信号灯的通行时间窗，并获取所述有轨电车通过所述信号灯的最短行程时间，包括：获取距离所述有轨电车最近的信号灯的通行时间窗；根据式（1）获取所述有轨电车通过所述信号灯的最短行程时间：（1）；其中，为所述最短行程时间，为所述有轨电车与所述信号灯的实际距离，为所述有轨电车的当前速度，为所述有轨电车的最大加速度，为所述有轨电车的最大速度。3.根据权利要求2所述的有轨电车的通行优化方法，其特征在于，获取所述通行时间窗的当前窗口剩余时长，基于所述当前窗口剩余时长获取所述有轨电车的实际通行时间，包括：获取所述当前窗口剩余时长；基于所述当前窗口剩余时长通过式（2）获取所述有轨电车的实际通行时间：（2）；其中，为所述实际通行时间，为所述有轨电车的当前时刻，为所有通行时间窗的集合，为基于所述当前窗口剩余时长的下一个通行时间窗起点。4.根据权利要求3所述的有轨电车的通行优化方法，其特征在于，基于所述实际通行时
间获取所述有轨电车不减速通过所述信号灯的最优速度，包括：根据所述实际距离以及所述实际通行时间计算得到所述有轨电车的实际所需速度，所述实际所需速度即为所述最优速度。5.根据权利要求3所述的有轨电车的通行优化方法，其特征在于，输出所述最优速度至所述有轨电车，之后，包括：获取所述当前速度与所述最优速度的差值；根据所述差值构建基于所述当前速度的控制律（3），以得到基于所述有轨电车的控制信号：（3）；其中，为所述控制信号，为所述差值，为所述控制律的比例增益，为所述控制律的积分时间常数，为所述控制律的微分时间常数；根据所述控制信号控制所述有轨电车，以使所述差值小于等于预设阈值。6.根据权利要求5所述的有轨电车的通行优化方法，其特征在于，所述有轨电车包括相互电性连接的燃料电池和动力电池，输出所述最优速度至所述有轨电车，之后，包括：以自然时间戳为横轴、以输出功率为纵轴建立虚拟直角坐标系；获取所述燃料电池的至少两个第一实时功率以及所述燃料电池的至少两个第一时间戳，并分别以每个第一实时功率为一个第一横坐标、以每个第一时间戳为一个第一纵坐标生成至少两个第一坐标点，并依次连接每个第一坐标点形成第一曲线；获取所述动力电池的至少两个第二实时功率以及所述燃料电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成，崔美花，吴培林，廖凯，李扬，郭秋仪，袁雅静，沈良帅，袁卓平，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：