[发明专利]一种基于多车协同优化的城轨综合系统节能方法

权利要求书

1.一种基于多车协同优化的城轨综合系统节能方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据基本输入数据建立车-线-网-图综合系统耦合模型；

S2、建立列车运行的时-空-速三维状态网络；

S3、根据列车运动特性，确定步骤S2中时-空-速三维状态网络的相邻时间阶段间的列车控制工况转移规则；

S4、对步骤S2中时-空-速三维状态网络每个时间阶段下的列车状态进行降维，得到有效状态空间域；

S5、根据多个体动态规划算法、步骤S1中的车-线-网-图综合系统耦合模型、步骤S3中的列车控制工况转移规则和步骤S4中的有效状态空间域，输出最优协同多列车三维轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种基于多车协同优化的城轨综合系统节能方法，其特征在于，步骤S1包括以下分步骤：

S11、根据基本输入数据建立车-线-网-图综合系统耦合模型的车图耦合；

S12、根据基本输入数据建立车-线-网-图综合系统耦合模型的车线耦合；

S13、根据基本输入数据建立车-线-网-图综合系统耦合模型的车网耦合。

3.根据权利要求2所述的一种基于多车协同优化的城轨综合系统节能方法，其特征在于，步骤S11包括以下分步骤：

S111、建立车图耦合的列车周期总运行时间部分，表示为：

其中：为列车n在其经过的第(2M-1)个车站的到达时刻，M为线路总共的车站数量，为列车n在其经过的第1个车站的出发时刻，T为规定的列车绕线路运行一周的总运行时间；

S112、建立车图耦合的列车区间运行时间部分，表示为：

其中：为列车n在其经过的第m个运行区间的最小区间运行时间，为列车n在其经过的第(m+1)个车站的到达时刻，为列车n在其经过的第m个车站的出发时刻，为列车n在其经过的第m个运行区间的最大区间运行时间；

S113、建立车图耦合的列车停站时间部分，表示为：

其中：为列车n在其经过的第m个车站的最小停站时间，为列车n在其经过的第m个车站的出发时刻，为列车n在其经过的第m个车站的到达时刻，为列车n在其经过的第m个车站的最大停站时间；

S114、建立车图耦合的列车周期总运行距离部分，表示为：

s_n(T)＝2L

其中：s_n(T)为列车n在时刻T已运行的距离，L为单行别轨道长度。

4.根据权利要求2所述的一种基于多车协同优化的城轨综合系统节能方法，其特征在于，步骤S12包括以下分步骤：

S121、根据牛顿第二定律，建立车线耦合的列车纵向动力学部分，表示为：

其中：x_n为列车n的位置，t_n为列车n的运行时间，v_n为列车n的速度，f_n(v_n)为列车n采用的牵引力，b_n(v_n)为列车n采用的控制力，a为列车所受的第一运行阻力系数，b为列车所受的第二运行阻力系数，c为列车所受的第三运行阻力系数，m_n为列车n的质量，g表示重力加速度，θ(x_n)为列车n所处位置的线路坡度；

S122、建立车线耦合的列车动态运行约束部分，表示为：

其中：F(v_n)为由列车速度决定的能够施加的最大牵引力，B(v_n)为由列车速度决定的能够施加的最大制动力，f_n(t)为列车n在t时刻采用的牵引力，b_n(t)为列车n在t时刻采用的控制力，v_n(x_n)为列车n在位置x_n处的速度，为列车n所处位置x_n处的线路限速，v_n(X_m)为列车n在位置X_m处的速度，X_m为车站m所处的位置。