[发明专利]一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法

权利要求书

1.一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将评估时间片段离散化，得到多个采样时刻；

S2、获取各个采样时刻在线运行的各列车位置与功率；

S3、根据各列车位置，将各列车分别匹配至供电分区；

S4、设置各列车牵引网电压为额定电压，结合各列车功率，计算得到各列车牵引电流；

S5、分别迭代计算以确定各列车牵引网中整流机组工作区间；

所述步骤S5具体包括以下步骤：

S51、根据各列车牵引网中整流机组电路的稳态电压外特性，将整流机组划分为6段工作区间，其中，6段工作区间包括第一工作区间至第六工作区间；

S52、将各整流机组工作区间设置为第一工作区间；

S53、根据整流机组电路参数及工作区间，分别得到各列车牵引网中整流机组等效空载电压和内阻，以此将各牵引变电所建模为直流电压源；

S54、将列车建模为功率源模型；

S55、根据再生制动条件，将牵引变电所划分为牵引状态、整流机组解列状态、制动电阻使用状态，对应地将列车划分为从接触网吸收能量状态、再生制动能量全部反馈状态、再生制动能量部分反馈状态；

S56、构建各牵引变电所直流拓扑电路结构，并根据支路电流和基尔霍夫电压电流定律建立方程组，计算各牵引变电所的输出功率；

S57、分别判断各牵引变电所的输出功率是否大于或等于预设变电所功率阈值，若判断为是，则将整流机组工作区间重新调整为不同的工作区间，之后返回步骤S53，否则执行步骤S58；

S58、输出各整流机组当前的工作区间；

S6、分别判断各列车功率是否满足预设的收敛条件，若判断为是，则执行步骤S7，否则根据对应的列车牵引网电压，修正列车牵引电流，之后返回步骤S5；

S7、分别判断各列车再生制动功率是否大于或等于预设制动功率阈值，若判断为是，则标记该列车，并返回步骤S5，否则执行步骤S8；

S8、计算得到各牵引变电所在评估时间片段内的能耗，将各牵引变电所在评估时间片段内的能耗累加后即得到多列车运行能耗。

2.根据权利要求1所述的一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体是根据列车运行图获取各个采样时刻在线运行的各列车位置与功率。

3.根据权利要求1所述的一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，所述步骤S51中第一区间、第三区间、第五区间和第六区间的整机组外特性均为直线形式，第二区间和第四区间的整流机组外特性均为曲线形式。

4.根据权利要求1所述的一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，所述步骤S53中将各牵引变电所建模为直流电压源具体是将各牵引变电所建模为具有多折线特性的直流电压源。

5.根据权利要求1所述的一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，所述步骤S56具体是通过计算牵引变电所输出电压和直流母线电流，以得到牵引变电所的输出功率。

6.根据权利要求5所述的一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，所述步骤S56中牵引变电所的输出功率为：

其中，为第i个牵引变电所在t时刻的输出功率，为第i个牵引变电所在t时刻的输出电压，为第i个牵引变电所在t时刻的输出电流，U_i(t)为第i个牵引变电所整流机组的等效空载电压，I_i(t)为第i个牵引变电所整流机组的等效空载电流，R_i(t)为第i个牵引变电所整流机组的等效内阻。

7.根据权利要求6所述的一种轨道交通多列车节能速度优化的运行能耗计算方法，其特征在于，所述步骤S8中多列车运行能耗为：

其中，为城轨系统内所有牵引变电所输出的能耗总和，N_TSS为系统内牵引变电所数量，为列车发车时刻，为列车停车时刻，即为评估时间片段。