[发明专利]基于混合运行模式的多目标列车节能优化方法

说明书

本发明的实施例公开了基于混合运行模式的多目标列车节能优化方法，该方法将列车基于混合运行模式的基本方案及相关参数输入试验平台，建立列车运行策略方案变量集合，该平台用混合运行模式下的多目标粒子群算法得到列车混合运行模式的Pareto前沿解，试验平台中的列车评价仿真模块将解析每个混合运行模式的列车运行解，并根据该解对列车运行模拟，得到对应具体策略的评价值，将得到的Pareto前沿解应用于列车系统，设计列车控制系统根据情况从Pareto前沿解中选择一个为列车运行策略。考虑列车的安全性、节能性、准时性、停靠准确性、舒适性指标，使ATO系统根据不同运行环境适时选择列车运行跟踪曲线，从而减少列车运行能耗、保证列车高效运行、提升乘客满意度。

技术领域

本发明涉及城市轨道列车的信号控制领域，尤其是涉及一种基于混合运行模式的多目标列车节能优化方法。

背景技术

近年随着列车自动控制系统(CBTC)、控制器技术的发展，列车自动运行(ATO)已广泛应用在城市轨道交通领域，如何采用合适的列车节能驾驶策略成为轨道交通领域的研究热点。

传统的ATO列车节能驾驶策略主要是根据已有的列车运行信息和线路条件，考虑列车的停车精度指标、节能指标、舒适度指标以及列车准点率指标，生成出最优速度曲线，ATO根据生成的最优速度曲线和列车当前位置来采用惰性跟踪来达到节能的目的。传统的ATO运行侧重只运用单一运行模式下的多目标列车控制研究，缺乏将巡航，惰行和巡航加惰行等多种列车运行模式同时进行考虑，存在不能在特定情况下实现满足特定目标下的节能策略要求。

在本发明实施过程中，发明人针对现有方法在多目标处理方式和运行模式单一的不足，对现有ATO系统进行分析改进，采用多目标决策的方法，综合考虑列车的安全性、节能性、准时性、停靠准确性、舒适性多个指标，使ATO系统能够根据不同运行环境适时地选择列车运行跟踪曲线，从而减少列车运行能耗、保证列车高效运行、提升乘客满意度。

发明内容

针对背景技术所述问题，本发明提供了一种基于混合运行模式的多目标列车节能优化方法，将常见的牵引、巡航、惰行三种列车运行模式进行混合，建立多目标的列车运行模型且将其反映到Pareto前沿解中，提供了范围更大选择更多的解集，以更好地降低列车运行能耗。一种基于混合运行模式的多目标列车节能优化方法，包括：

将列车基于混合运行模式的基本方案及其相关参数输入试验平台，建立列车运行策略方案变量集合V＝{S,μ_T,μ_B,μ_RT,μ_D,V_CR,V_CO,V_RT,S_CO}，该集合包括三种常见列车运行模式涉及的参数值，及具体涉及的列车运行模式指示值S。其中μ_T为牵引命令下牵引力与最大牵引力的比例值，μ_B为制动命令下制动力与最大制动力的比例值，μ_RT为再牵引命令下牵引力与最大牵引力的比例值，μ_D为减速命令下制动力与最大制动力的比例值，V_CR为巡航速度，V_CO为惰行速度值，V_RT为再加速速度值，S_CO为惰行位置点。

本发明涉及的常见的三种列车运行模式包括：

巡航运行模式下命令的顺序依次为外牵引、定速巡航及刹车。最大的允许巡航速度即为线路限速值。

惰行运行模式下仍是以牵引策略开始，当列车达到惰行速度后开始执行惰行命令，当列车速度低于再牵引速度是列车执行加速操作，如此往复直到列车制动。

巡航惰行运行模式下，列车再开始运行后加速到巡航速度值，然后当列车到达惰行开始的位置点后开始实施惰行命令，最后列车仍执行刹车命令来实现停车。

试验平台涉及的其他参数包括：列车质量、牵引特性与制动特性函数、列车阻力计算公式、站点位置、线路坡度值、线路限速值。