【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种调整列车节能运行曲线的方法。
技术介绍
1、单位gdp(国内生产总值)能源消耗降低13.5％，单位gdp二氧化碳排放可降低18％。根据《2020中国城市轨道交通年鉴》，2019年城市轨道交通总电能耗达79亿千瓦时。其中，牵引能耗约占60％。因此，降低城市轨道交通牵引能耗具有重要的意义。
2、城市轨道交通列车运行分为三个部分：牵引、惰行和制动。列车在牵引阶段消耗能量，并提供正向加速度用来减少旅行时间；在惰行阶段不需要消耗能量；在制动阶段，列车可以产生能量同时按一定比例反馈给电网，并提供逆向加速度用来增加旅行时间。优化速度曲线可调整牵引、惰行和制动各部分所占比例，从而调整列车旅行时间和牵引能耗。因此，优化速度曲线是降低牵引能耗的重要方法。
3、在城市轨道交通信号系统领域，列车速度曲线由限速曲线控制，保证车速始终不超过当前里程值对应的限速。列车限速曲线分为atp(列车自动防护系统)限速曲线和ato(自动列车运行装置)限速曲线。atp限速曲线是列车最高运行限速。即列车在超过限速触发紧急制动的最不利情况下，在列车开始减速前，列车速度不会超过土建的安全限速，以防止脱轨等安全事故。ato限速曲线根据城市轨道交通运行需求分为5个模式，即加速、正常、中间1、中间2、节能模式。加速模式限速曲线与atp限速曲线相同，提供ato最短旅行时间，节能模式限速曲线提供ato最长旅行时间。从加速模式到节能模式，每上升一个等级，旅行时间大约上升2％-3％。
4、目前，城市轨道交通信号系统供应商提供的限速曲线基
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有的缺陷而提供的一种调整列车节能运行曲线的方法，用于降低城市轨道交通牵引能耗。
2、实现上述目的的技术方案是：
3、一种调整列车节能运行曲线的方法，包括：
4、步骤s1，在仿真环境中配置基础数据；
5、步骤s2，在仿真环境中配置ato加速模式限速曲线；
6、步骤s3，在仿真环境中模拟列车站-站运行，计算列车旅行时间和牵引需要的能耗；
7、步骤s4，在仿真环境中依次配置其他4种模式的ato限速曲线，再计算列车旅行时间和牵引需要的能耗；
8、步骤s5，采用节能优化策略优化所述步骤s4中的ato限速曲线，计算列车旅行时间和牵引需要的能耗，直到得到满足节能要求的限速曲线。
9、优选的，所述步骤s1中，基础数据包括但不限于土建数据和列车数据。
10、优选的，所述步骤s2中，ato加速模式限速曲线与atp限速曲线相同，用于提供ato最高限速值；使用ato加速模式限速曲线控制列车运行，得到最短旅行时间。
11、优选的，所述步骤s3中，在仿真环境中使用ato运行控制算法和车辆动力模型模拟列车站-站运行，列车运行分为牵引、惰行、制动三个阶段；列车一般在启动阶段进行牵引，在停车阶段进行制动，惰行一般出现在列车运行平稳以后，列车进入惰行需满足以下条件：
12、列车运行区域坡度在定义的最大最小坡度范围内；
13、列车实际速度大于惰行允许最小速度；
14、列车不在准备制动阶段；
15、-0.5km/h<参考速度-实际速度<惰行速度容忍范围；
16、列车不在进站和出站。
17、优选的，所述步骤s3中，
18、对于加速模式:
19、列车不进入惰行；
20、对于正常模式:
21、若参考速度-实际速度>3.6km/h，列车位于下坡且列车实际速度>阈值，并满足其他惰行的条件，则允许列车进入惰行；
22、若列车到达参考速度且满足其他惰行条件，也允许列车进入惰行；
23、当上述条件不满足时，列车退出惰行；
24、对于中间1、中间2、节能模式:
25、若参考速度-实际速度>3.6km/h且列车位于下坡，并满足其他惰行的条件，则允许列车进入惰行；
26、若列车到达参考速度且满足其他惰行条件，也允许列车进入惰行；
27、当上述条件不满足时，列车退出惰行。
28、优选的，所述步骤s3、步骤s4和步骤s5中，列车旅行时间可以通过以下公式计算：
29、
30、其中，t表示列车旅行时间，v表示列车速度，s表示列车所在位置；
31、列车能耗可以通过以下动力学公式计算：
32、
33、
34、
35、其中，w表示列车运行总阻力，f表示列车牵引力，e表示列车能耗，η表示能量转化效率，m表示列车质量；
36、列车运行总阻力w由基本阻力和附加阻力构成，基本阻力w0采用戴维斯公式，即：
37、w0＝a+bv+cv2；
38、其中，a、b、c参数由车辆性能决定，固定车辆类型参数基本一致，可通过实际数据进行校验和修正；
39、附加阻力w1表示由于列车在土建条件下运行所增加的阻力，公式表达为：
40、w1＝wi+wc+ws；
41、其中，wi表示坡道附加阻力，wc表示曲线附加阻力，ws表示隧道附加阻力；假定列车牵引、惰行、制动阶段运行距离分别为s1、s2、s3，对应的时间为t1、t2、t3，对应的能耗为e1、e2、e3，各阶段能耗及旅行时间计算模型如下：
42、假定列车从速度为0开始牵引至v牵引，则时间、运行距离和能耗分别为：
43、
44、
45、
46、假定列车从速度为v惰行1开始惰行至v惰行2，则时间、运行距离和能耗分为：
47、
48、
49、e2＝0；
50、假定列车从速度为v制动开始减速至速度为0，为保证精确停车，列车使用恒定的减速度a进站，则：
51、
52、
53、
54、假定两站之间的距离为s，列车运行的总时间为t，列车消耗的总能量为e，则：
55、s＝a*s1+b*s2+c*s3；
56、t＝a*t1+b*t2+c*t3；
57、e＝a*e1-c*e3*η；
58、其中，a、c为大于或等于1的整数，b为为大于或等于0的整数，η为制动能耗转化率，一般为小于1的正数。
59、优选的，所述步骤s3、步骤s4和步骤s5中，列车在站-站之间理想本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S1中，基础数据包括但不限于土建数据和列车数据。
3.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S2中，ATO加速模式限速曲线与ATP限速曲线相同，用于提供ATO最高限速值；使用ATO加速模式限速曲线控制列车运行，得到最短旅行时间。
4.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S3中，在仿真环境中使用ATO运行控制算法和车辆动力模型模拟列车站-站运行，列车运行分为牵引、惰行、制动三个阶段；列车一般在启动阶段进行牵引，在停车阶段进行制动，惰行一般出现在列车运行平稳以后，列车进入惰行需满足以下条件：
5.根据权利要求4所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S3中，
6.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S3、步骤S4和步骤S5中，列车旅行时间可以通过以下公式计算：
8.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S4中，还需要检查列车旅行时间是否符合要求，即每上升一个模式等级，旅行时间大约上升2％-3％；如果旅行时间不符合要求，需要人工修改部分限速，直到旅行时间满足要求。
9.根据权利要求7所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S5中，节能优化策略所涉及的场景如下：
10.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤S5中，满足节能要求由实际项目确定；
...【技术特征摘要】
1.一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤s1中，基础数据包括但不限于土建数据和列车数据。
3.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤s2中，ato加速模式限速曲线与atp限速曲线相同，用于提供ato最高限速值；使用ato加速模式限速曲线控制列车运行，得到最短旅行时间。
4.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤s3中，在仿真环境中使用ato运行控制算法和车辆动力模型模拟列车站-站运行，列车运行分为牵引、惰行、制动三个阶段；列车一般在启动阶段进行牵引，在停车阶段进行制动，惰行一般出现在列车运行平稳以后，列车进入惰行需满足以下条件：
5.根据权利要求4所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特征在于，所述步骤s3中，
6.根据权利要求1所述的一种调整列车节能运行曲线的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽璇，王聪杰，胡海虹，
申请(专利权)人：上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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