[发明专利]基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统

说明书

本发明提供一种基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统，其特征在于，包括依次相连的工况模型、列车模型、车轮模型、齿轮箱模型、电动机模型、逆变器、辅助负载和CAN总线，并且CAN总线的一端通过直流母线连接能量存储模型，另一端与能量管理策略模型连接，能量存储模型与能量管理策略模型连接，其中首先使用后向仿真的方式，按照能量流传输相反的方向，从所述工况模型到能量管理策略模型逐级计算出各级的需求量；然后使用前向仿真的方式，按照能量流传输方向，根据计算出的能量管理策略模型的需求量，从能量管理策略模型到工况模型逐级计算出各级的实际量。本发明将后向仿真和前向仿真两种方式相结合，可以降低仿真结果误差。

技术领域

本发明属于列车仿真运行领域，具体涉及一种基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统。

背景技术

随着我国城市化以及区域城镇化建设的发展，城市交通出现人、车、路三者不协调的现象。交通环境恶化、环境污染、能源利用和噪声等问题都对城市的发展造成了极大压力。市内以及环城区市群居民对便捷车型提出了新的要求。大力发展城市便捷交通方式，尤其是以城市轨道交通方式为核心的高效率交通方式，是缓解城市交通压力的有效对策。

基于虚拟轨道的自导向有轨列车就是在这种大形势下提出，它是一种按照轨道交通方式运行的新型道路交通技术。虚拟轨道列车是城市轨道交通系统中的重要组成部分，它能够有效利用城市的空间层次，衔接城市交通体系，会给城市轨道交通的发展带来革命性的影响。虚拟轨道有轨列车能够节约城市轨道交通建设成本，优化城市公共交通体系架构，减少城市街道破坏，能够实现城市轨道交通的高效与便捷。但目前基于混合动力虚拟轨道列车的模型大多为软件数据仿真，无法最大限度的模拟实际运行状况。

发明内容

本发明提供一种基于基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统，以解决无法最大限度模拟基于混合动力虚拟轨道列车的实际运行状况的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统，包括依次相连的工况模型、列车模型、车轮模型、齿轮箱模型、电动机模型、逆变器、辅助负载和CAN总线，并且CAN总线的一端通过直流母线连接能量存储模型，另一端与能量管理策略模型连接，能量存储模型与能量管理策略模型连接，其中首先使用后向仿真的方式，按照能量流传输相反的方向，从所述工况模型到能量管理策略模型逐级计算出各级的需求量；然后使用前向仿真的方式，按照能量流传输方向，根据计算出的能量管理策略模型的需求量，从能量管理策略模型到工况模型逐级计算出各级的实际量；

将后向仿真中工况模型输出的需求车速与前向仿真中工况模型接收到的实际车速进行比较，若工况模型的实际车速小于需求车速，则表示是由于模型本身物理条件限制列车无法到达期望的需求车速；若工况模型的实际车速大于需求车速，则表示是由于模型环节设计出现问题所致。

在一种可选的实现方式中，在使用后向仿真的方式，按照能量流传输相反的方向，从所述工况模型到能量管理策略模型逐级计算出各级的需求量时，工况模型，用于根据线路信息，基于目标距离-速度工况模型计算出需求车速；

列车模型，用根据所述需求车速计算出在牵引工况下的牵引力合力以及在制动工况下的制动力合力；

车轮模型，用于在轮胎滑动子系统的限制下，根据所述牵引力合力和制动力合力计算出齿轮箱的需求转矩和转速；

齿轮箱模型，用于根据所述齿轮箱的需求转矩和转速，计算出电动机的需求转矩和转速；

电动机模型，用于根据电动机的需求转矩和转速，计算出逆变器的需求功率；

逆变器，用于根据所述逆变器的需求功率计算出辅助负载的需求功率；

辅助负载，用于根据其需求功率，计算出能量存储模型的需求功率；