多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了列車運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化方法。包括，在列車運(yùn)行線路上以每一站的停站處作為列車的決策位置，以當(dāng)前時刻經(jīng)過所述決策位置的列車作為決策列車；決策列車獲取當(dāng)前時刻同一供電區(qū)間其他列車的信息；設(shè)定同一供電區(qū)間所有列車下一時刻的決策策略；計算同一供電區(qū)間所有列車的再生動能；根據(jù)再生動能確定下一時刻決策列車的決策策略。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)再生制動能的利用，降低全線列車總能耗。
【專利說明】多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于列車運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著我國城市軌道交通運(yùn)輸事業(yè)的迅猛發(fā)展，城市軌道交通作為現(xiàn)代人出行的 主要交通工具，在人們的生活中扮演著重要的角色。在全球大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的時代背景 下，城市軌道交通作為城市公共交通的主干線、客流運(yùn)送的大動脈其能耗非常巨大，因此節(jié) 能技術(shù)的研究無疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。節(jié)能已成為列車優(yōu)化的重要目標(biāo)之一，主要從單 列車節(jié)能優(yōu)化駕駛、多列車的協(xié)同控制進(jìn)行研究和改善。
[0003] 單列車節(jié)能駕駛主要從三個方面進(jìn)行展開，一是節(jié)能優(yōu)化駕駛的合理性的驗(yàn)證， 提出節(jié)能優(yōu)化的控制模型以及工況構(gòu)成；二是引入具體的約束條件，在原有的控制模型中 加入相應(yīng)的參數(shù)因子；三是著重于算法的研究，設(shè)計具體的節(jié)能優(yōu)化方案并利用算法求解， 提出了節(jié)能優(yōu)化算法的原則。圖1為單列車節(jié)能優(yōu)化駕駛圖。
[0004] 多列車協(xié)同控制主要是以再生制動能的利用為主從兩個方面進(jìn)行研究，一是協(xié)同 多列車牽引和制動的順序，實(shí)現(xiàn)對再生制動能的利用；二是從調(diào)整列車的發(fā)車間隔、站間運(yùn) 行時間等提商再生制動能的利用率。
[0005] 目前對于單列車節(jié)能優(yōu)化駕駛僅僅是從列車單獨(dú)運(yùn)行的角度出發(fā)沒有考慮再生 制動能，對于全線的列車沒有提出優(yōu)化策略。然而對于多列車協(xié)同控制的研究主要集中在 對列車時刻表的調(diào)整上，并沒有從改變列車運(yùn)行控制序列來實(shí)現(xiàn)再生制動能的利用。據(jù)可 查資料發(fā)現(xiàn)幾乎沒有從調(diào)整全線列車駕駛策略的角度研究再生制動能的利用。圖2為再生 制動能量流圖。
[0006] 博弈論是種分析問題的思想框架。學(xué)術(shù)中的某些問題在符合博弈論基本要素的前 提下均可進(jìn)行博弈分析，也就是說可以嵌套到博弈論當(dāng)中來按照博弈論的思維方式將問題 逐一的剖析，但對于策略集的求解或最優(yōu)結(jié)果的求解是需要其他數(shù)學(xué)方法的輔助。針對多 列車的運(yùn)行過程發(fā)現(xiàn)，多列車間可構(gòu)成對決關(guān)系，具備了博弈的基本條件。
[0007] 綜上所述，將多列車系統(tǒng)控制與博弈論相結(jié)合的節(jié)能優(yōu)化方法，可以將全線列車 的駕駛策略進(jìn)行統(tǒng)籌權(quán)衡，將再生制動能合理的分配從而實(shí)現(xiàn)對再生制動能的充分利用。 通過將博弈論的引入使每一輛列車個體化做決策，打破了原有多列車在同一區(qū)間運(yùn)行的運(yùn) 行策略相同這一原則，根據(jù)所處的具體線路條件進(jìn)行擇優(yōu)選取。這樣可以使列車再生制動 能的利用增加，相對所需由接觸網(wǎng)提供的電能就會減少，降低了列車整體的運(yùn)營成本實(shí)現(xiàn) 節(jié)能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于，提供一種多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化方法，從全線多列車的 駕駛策略出發(fā)，對多列車進(jìn)行協(xié)同控制，從而達(dá)到全線整體運(yùn)營能耗降低的目的。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化 方法，其特征是所述方法包括：
[0010] 步驟1:在列車運(yùn)行線路上以每一站的停站處作為列車的決策位置，以當(dāng)前時刻 經(jīng)過所述決策位置的列車作為決策列車；
[0011] 步驟2 :所述決策列車獲取當(dāng)前時刻同一供電區(qū)間其他列車的信息；
[0012] 步驟3 :設(shè)定同一供電區(qū)間所有列車下一時刻的決策策略；
[0013] 步驟4 :計算同一供電區(qū)間所有列車的再生動能；
[0014] 步驟5 :根據(jù)再生動能確定下一時刻決策列車的決策策略。
[0015] 所述決策策略為牽引過程、巡航過程、惰行過程以及制動過程。
[0016] 所述列車i的再生動能的計算公式為：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種多列車協(xié)同控制的節(jié)能優(yōu)化方法，其特征是所述方法包括： 步驟1:在列車運(yùn)行線路上以每一站的停站處作為列車的決策位置，以當(dāng)前時刻經(jīng)過 所述決策位置的列車作為決策列車； 步驟2 :所述決策列車獲取當(dāng)前時刻同一供電區(qū)間其他列車的信息； 步驟3 :設(shè)定同一供電區(qū)間所有列車下一時刻的決策策略； 步驟4 :計算同一供電區(qū)間所有列車的再生動能； 步驟5 :根據(jù)再生動能確定下一時刻決策列車的決策策略。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述決策策略為牽引過程、巡航過程、惰行過 程以及制動過程。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述列車i的再生動能的計算公式為：
其中，％為列車i當(dāng)前時刻的速度，單位千米/小時；fi為列車當(dāng)前時刻的牽引力； h為牽引力作用下的起始時間； t2為牽引力作用下的結(jié)束時間。
【文檔編號】B61L27/04GK104401370SQ201410560342
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】步兵, 李坤妃, 唐濤, 郜春海 申請人:北京交通大學(xué)