【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速列车节能运行控制，更具体的说是涉及一种高速列车自动驾驶综合节能方法及系统。
技术介绍
1、节能运行是高速列车自动驾驶的一项重要技术。列车在运行过程中，由操纵特性造成的高速列车能耗差异可达30％。不同于城市轨道交通，高速铁路站间距大、列车运行速度快，列车运行能耗受牵引供电系统的约束，难以实现降低牵引能耗、提升再生制动能量的回收利用。
2、现有高速列车自动驾驶系统在选择节能运行策略时，只考虑了自身牵引制动特性以及线路坡度、曲率等特征，忽略了牵引供电系统对工况序列、再生制动能量利用的影响。
3、因此，如何提供一种高速列车自动驾驶综合节能方法及系统，降低高速铁路运输能耗，提升铁路行业能源利用水平，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种高速列车自动驾驶综合节能方法及系统，能够综合结合牵引供电系统自身约束输出最优工况序列，同时结合列车运行状态，建立再生制动能量动态分配机制，实现再生制动能量的车载储能、轨旁储能、同供电区临近列车利用等复合利用，全面降低列车运行综合能耗。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提出一种高速列车自动驾驶综合节能方法，包括以下步骤：
4、获取列车信息，根据所述列车信息构建节能控制模型，对所述节能控制模型求解，生成最优工况序列；
5、根据所述最优工况序列更新列车状态；
6、根据更新后的列车状
7、利用所述能量分配策略对所述再生制动能量进行动态分配。
8、优选的，所述列车信息包括列车状态信息、线路数据信息、牵引供电特性信息；
9、所述列车状态信息包括静态信息和动态信息，静态信息包括列车自身牵引制动特性、列车质量、列车长度、气动特性，动态信息包括列车运行过程中的实时速度、实时里程、所处供电区段；线路数据信息包括运行前方线路限速、坡度、曲率、隧道位置；牵引供电特性信息包括电分相分布、接触网网压。
10、优选的，根据所述列车信息构建节能控制模型，包括：
11、根据所述列车信息将相邻两站间的区间划分为n个子区间；
12、确定每个子区间的基本工况序列组合，将所述基本工况序列中工况转换点的速度vi＝(vi1,vi2),i＝1,2,...,n作为节能控制模型的决策变量，vi1表示第i个子区间牵引工况末速度，vi2表示第i个子区间惰行工况末速度；
13、所述决策变量结合列车牵引力f(v)、制动力b(v)、基本阻力rr(v)、附加阻力rs(s)计算，建立描述列车运行过程的状态方程：
14、
15、式中，v为列车速度，t为列车运行时间，s为列车里程，m表示列车质量；
16、所述节能控制模型的公式如下：
17、
18、式中，e为列车的牵引能耗，η为能耗转换率，δs为计算步长，f(vi)表示由工况转换点的速度vi到列车的牵引能耗的隐性映射关系式。
19、优选的，利用量子进化算法对所述节能控制模型求解。
20、优选的，基于再生制动反馈能量、车载储能、轨旁储能以及同供电区相近列车信息构建能量分配策略，即：
21、利用再生制动反馈功率pre、车载储能设备功率pt、轨旁储能设备功率pw和同供电区相近列车的牵引功率pf构建能量分配策略。
22、优选的，所述能量分配策略如下：
23、获取再生制动反馈功率pre、车载储能设备功率pt；
24、若pre≤pt，则再生制动反馈功率pre全部转化为车载储能，此时pt＝pre，能量分配结束；
25、若pre>pt，获取轨旁储能设备功率pw，判断pre-pt≤pw是否成立；
26、若pre-pt≤pw成立，则再生制动反馈功率pre转化为车载储能和轨旁储能，此时pw＝pre-pt，能量分配结束；
27、若pre-pt≤pw不成立，获取同供电区相近列车牵引功率pf；若pre-pt-pw≤pf，则再生制动反馈功率pre转化为车载储能、轨旁储能和同供电区相近列车牵引功率pf，此时pf＝pre-pt-pw，能量分配结束；若pre-pt-pw>pf，将剩余能量p＝pre-pt-pw-pf发散消耗。
28、另一方面，本专利技术还提出一种高速列车自动驾驶综合节能系统，包括ato系统、车辆接口、能量利用控制单元，所述ato系统和所述能量利用控制单元通过车辆接口连接；
29、所述ato系统，用于获取列车信息，根据所述列车信息构建节能控制模型，对所述节能控制模型求解，生成最优工况序列；
30、通过所述车辆接口将所述最优工况序列施加给车辆，更新列车状态；
31、所述能量利用控制单元，用于根据更新后的列车实时状态获得再生制动反馈能量，并基于再生制动反馈能量、车载储能、轨旁储能以及同供电区相近列车信息构建能量分配策略；利用所述能量分配策略对所述再生制动能量进行动态分配；
32、其中，同供电区相近列车信息通过车车通信模块获取。
33、优选的，所述能量利用控制单元包括：
34、车载储能单元，用于实现再生制动能量的车载存储；
35、轨旁储能单元，用于实现再生制动能量的轨旁存储；
36、接触网反馈单元，用于实现同供电区临近车辆的再生制动能量利用。
37、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种高速列车自动驾驶综合节能方法及系统，具有以下有益效果：
38、1.高速列车自动驾驶综合节能控制系统由ato系统、车车通信模块、车辆接口、能量利用控制单元组成，在自动驾驶模式下可完成最优工况序列生成与再生制动能量动态分配，实现牵引能耗最小化、再生制动能量利用最大化。
39、2.融合列车状态信息、线路数据信息、牵引供电特性信息，由自动驾驶系统自动生成最优工况序列，实现牵引能耗最小化。
40、3.高速列车再生制动能量动态分配方法可根据列车实时状态、轨旁设备实时状态、牵引供电系统实时状态，实现对再生制动能量的车载储能、轨旁储能、同供电区相近列车牵引利用的动态分配，最大程度减少再生制动能量的耗散，实现再生制动能量利用最大化。
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1.一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，所述列车信息包括列车状态信息、线路数据信息、牵引供电特性信息；
3.根据权利要求2所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，根据所述列车信息构建节能控制模型，包括：
4.根据权利要求1所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，利用量子进化算法对所述节能控制模型求解。
5.根据权利要求1所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，基于再生制动反馈能量、车载储能、轨旁储能以及同供电区相近列车信息构建能量分配策略，即：
6.根据权利要求5所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，所述能量分配策略如下：
7.一种高速列车自动驾驶综合节能系统，其特征在于，包括ATO系统、车辆接口、能量利用控制单元，所述ATO系统和所述能量利用控制单元通过车辆接口连接；
8.根据权利要求7所述的一种高速列车自动驾驶综合节能系统，其特征在于，所述能量利用控
...【技术特征摘要】
1.一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，所述列车信息包括列车状态信息、线路数据信息、牵引供电特性信息；
3.根据权利要求2所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，根据所述列车信息构建节能控制模型，包括：
4.根据权利要求1所述的一种高速列车自动驾驶综合节能方法，其特征在于，利用量子进化算法对所述节能控制模型求解。
5.根据权利要求1所述的一种高速...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛昭，易海旺，徐宁，王怡静，惠子南，刘天阳，周博渊，王一阁，迟盛，李珍萍，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，
类型：发明
国别省市：
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