[发明专利]城市轨道交通任意多车协作的节能优化控制方法

说明书

本发明提供了一种城市轨道交通任意多车协作的节能优化控制方法。该方法提出了时隙—能量格的再生能利用模型，制定统一的调度控制一体化节能策略，极大地降低了模型的复杂度。基于本发明提出的方法可以分析同一供电分区内、双方向、任意多车、多次牵引/制动的再生能利用。并通过选择列车站间运行曲线，调整站间运行时间、站停时间和发生间隔，寻找列车牵引总净能耗的全局最优值。

技术领域

本发明涉及列车节能控制技术领域，尤其涉及一种城市轨道交通任意多车协作的节能优化控制方法。

背景技术

城市轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、节省用地等突出优点，能有效改善交通拥堵问题。同时，城市轨道交通的耗电量巨大，一条20Km线路的年耗电量约为6000-10000kW.h。伴随着城市轨道交通运营里程的增加，城市轨道交通的能源消耗激增，节能已成为城市轨道交通可持续发展的关键问题之一。

列车牵引是城市轨道交通耗能的首要成分，约占42％—48％。城市轨道交通节能研究的热点问题是如何在保证列车按计划运营图运行的前提下降低线路上列车的总牵引能耗。

目前，现有技术中的降低线路上列车的总牵引能耗主要有三种：

方法1—单列车节能优化控制方法。从列车控制的角度出发，根据线路和列车参数，计算一条满足时刻表站间运行时间要求且牵引能耗最小的位置/速度曲线控制列车运行，通过优化控制实现列车的节能运行。该方法仅考虑单列车的节能优化，没有考虑利用列车制动时产生的再生能量，无法实现系统所有列车牵引总净能耗的优化。

方法2—运行图优化方法。从行车调度的角度出发，通过优化运行图，协同列车的进站和发车时间，使得出站列车可以利用进站列车制动产生的再生能量，实现节能，图1为现有技术中的一种协同相邻列车的进站和发车时间示意图。该方法的不足之处在于，给定的列车运行曲线虽然能够达到单车能耗的最优，但不一定利于再生能的利用，不能实现列车总牵引净能耗的最优。

发明内容

本发明的实施例提供了一种城市轨道交通任意多车协作的节能优化控制方法，以实现对城市轨道交通列车进行有效的节能优化控制。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种城市轨道交通任意多车协作的节能优化控制方法，包括：

步骤1：根据运行图计算不同站间的列车运行曲线，使得列车的站间运行时间与所述运行图规定时间的偏差不超过指定的范围；

步骤2：基于站间的列车运行曲线、站停时间和发车间隔确定任意列车在任意时刻的状态；

步骤3：将列车总的运行时间划分为多个连续分别的时隙，基于列车的状态确定每辆列车在每个时隙的能耗，建立时隙——能量格再生能利用模型，所述时隙——能量格再生能利用模型中包括每辆列车在每个时隙的能量值；

步骤4：基于所述时隙——能量格模型计算出每个时隙结束时的牵引总净能耗；

步骤5：选择发车间隔、不同站间的列车运行曲线和站停时间，按照上述处理过程分别计算出牵引总净能耗，求解出牵引总净能耗的全局最优解。

进一步地，所述的步骤1中的根据运行图计算不同站间的列车运行曲线包括：

根据运行图和预先设定的列车运行优化约束条件计算可供选择的列车站间运行曲线，所述站间列车运行曲线包括列车牵引多次的情况，所述列车运行优化约束条件包括下列约束条件中的一项或者多项：

约束条件1、站间上行运行时间的约束；

约束条件2、调整后站间上行运行时间与现有的站间上行运行时间差异的约束；

约束条件3、车站上行方向停站时间的约束；

约束条件4、站间下行运行时间的约束；