本發(fā)明涉及列車運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于列車供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，地鐵網(wǎng)絡(luò)中的供電制式為：一條線路被劃分為若干個供電區(qū)間，分布于線路上的若干個供電站分別向各自所管轄的一段供電區(qū)間供電。然而，隨著線路上的列車密度逐漸加大，電網(wǎng)系統(tǒng)的平均用電功率與峰值用電功率也逐漸增長，當(dāng)同一供電區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)多列列車同時進(jìn)行牽引用電時，極有可能會出現(xiàn)供電站的供電需求激增對電網(wǎng)造成沖擊，甚至出現(xiàn)供電能力不能滿足峰值用電功率需求的情況。目前解決此類問題的方式多以提高供電站最大容量、增加供電站數(shù)量為主，雖然效果明顯，但是成本較高、工程量大，而整體提高的供電能力在非峰值用電時間也是一種無用的閑置資源，某種程度上是一種浪費(fèi)。

因此，如何通過協(xié)調(diào)列車發(fā)車方式來減少用電峰值的出現(xiàn)具備足夠的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種基于列車供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)，以實現(xiàn)有效地減少列車供電網(wǎng)絡(luò)中用電峰值的出現(xiàn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種基于列車供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)，包括：設(shè)置在供電站端的供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置、設(shè)置在列控中心端的列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置和設(shè)置在車載端的車載ato使能控制裝置；

所述的供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置，用于實時監(jiān)控所在供電站的電壓與負(fù)載情況，當(dāng)監(jiān)控到供電站的當(dāng)前載荷功率與最大載荷功率之間的差值小于設(shè)定閾值時，向所述列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置提出調(diào)整后續(xù)列車發(fā)車時間的請求；

所述的列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置，用于接收到所述調(diào)整后續(xù)列車發(fā)車時間的請求后，獲取當(dāng)前正處在所述供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置所在的供電站對應(yīng)的供電區(qū)間的列車數(shù)量，并依據(jù)供電站的最大載荷功率計算出供電站對應(yīng)的供電區(qū)間內(nèi)需要進(jìn)行發(fā)車延時的列車，向需要進(jìn)行發(fā)車延時的列車上的車載ato使能控制裝置發(fā)送延時發(fā)車的命令；

所述的車載ato使能控制裝置，用于接收到所述延時發(fā)車的命令后，延遲使能車載的ato按鈕，從而控制列車延時發(fā)車。

進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括：

列車定位裝置，用于設(shè)置在車載端，實時檢測列車當(dāng)前的運(yùn)行位置，并與供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置進(jìn)行信息交換，以確定該列車當(dāng)前所在的供電區(qū)間。

進(jìn)一步地，所述的系統(tǒng)還包括：

車載顯示裝置，用于設(shè)置在車載端，通過顯示屏幕顯示所述車載ato使能控制裝置發(fā)送的延時發(fā)車的命令。

進(jìn)一步地，所述的列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置，具體用于設(shè)供電站的最大載荷功率為pmax，每列列車的運(yùn)行最大功率為ptrain，則確定所述供電站對應(yīng)的供電區(qū)間內(nèi)能同時存在的最大用電列車數(shù)量nmax＝pmax/ptrain；

設(shè)供電站對應(yīng)的供電區(qū)間內(nèi)當(dāng)前區(qū)間內(nèi)有n列列車在運(yùn)行，將n列列車按照運(yùn)行時間的先后順序排序，組成列車隊列，運(yùn)行時間最早的為列車隊列中的第一列列車，超出最大用電列車數(shù)量的列車數(shù)為nextra＝n-nmax，確定所述列車隊列中從第nextra+1列列車開始往后的列車均要進(jìn)行發(fā)車延遲；

所述列車隊列中的列車需要用大功率運(yùn)行的時間t的計算公式為：其中m為列車總質(zhì)量，vmax為線路限速，fmax為列車最大牽引力，當(dāng)所述列車隊列中的第一列列車已經(jīng)發(fā)車并經(jīng)過t時間之后，則所述列車隊列中第nextra+1列列車開始發(fā)車。

進(jìn)一步地，所述的供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置，用于實時監(jiān)測供電站的載荷功率情況，計算出當(dāng)前載荷功率與最大載荷功率之間的差值，當(dāng)所述差值大于ptrain時，則將所述差值發(fā)送給所述列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置；

所述列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置，用于根據(jù)所述供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置發(fā)送過來的當(dāng)前載荷功率與最大載荷功率之間的差值，更新正在等待發(fā)車的列車的延遲發(fā)車時間，并傳遞給車載ato使能控制裝置進(jìn)行執(zhí)行。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例在較小影響地鐵系統(tǒng)中各列車的發(fā)車時間的情況下，有效地避免各供電站和供電網(wǎng)絡(luò)載荷及電壓的急劇變化與峰值波動，減小供電網(wǎng)絡(luò)所受到的沖擊，提高電能的使用效率及供電設(shè)備的使用壽命。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種基于地鐵供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實施例的基于地鐵供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)的工作原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種列車站間運(yùn)行曲線的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種列車的牽引特性的示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

本發(fā)明提供了一種用于地鐵網(wǎng)絡(luò)的供電網(wǎng)絡(luò)檢測與列車發(fā)車時間調(diào)節(jié)系統(tǒng)，采取協(xié)調(diào)某供電區(qū)間內(nèi)的列車發(fā)車時間的手段，目的在于降低峰值用電功率，減少電網(wǎng)用電功率急劇上升情形的發(fā)生，降低甚至消除由于多列列車同時需求牽引供電所導(dǎo)致的用電功率急劇上升以及對電網(wǎng)及供電站的峰值沖擊。

本發(fā)明實施例的基于地鐵供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要由三部分裝置組成，均為在現(xiàn)有系統(tǒng)中附加的小型裝置：

1：供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置，設(shè)置在供電站端；

2：列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置，設(shè)置在列控中心端；

3：車載ato(automatictrainoperation，列車自動運(yùn)行)使能控制裝置+車載顯示裝置+列車定位裝置，設(shè)置在車載端。

上述三部分裝置兩兩之間采用雙向無線通信進(jìn)行信息交互。

本發(fā)明實施例的基于地鐵供電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測信息的列車運(yùn)行輔助系統(tǒng)的工作原理示意圖如圖2所示，主要工作流程包括：

步驟1)車載端的列車定位裝置實時檢測列車當(dāng)前的運(yùn)行位置，并與供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置進(jìn)行信息交換，以確定該列車當(dāng)前所在的供電區(qū)間。

步驟2)供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置實時監(jiān)控所在供電站的電壓與負(fù)載情況。當(dāng)監(jiān)控到供電站的當(dāng)監(jiān)控到供電站的當(dāng)前載荷功率與最大載荷功率之間的差值小于設(shè)定閾值時，向列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置提出調(diào)整后續(xù)列車發(fā)車時間的請求。

步驟3)列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置接收到上述調(diào)整后續(xù)列車發(fā)車時間的請求后，獲取當(dāng)前正處在供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置所在的供電站對應(yīng)的供電區(qū)間的列車數(shù)量，并依據(jù)供電站最大載荷計算該區(qū)間內(nèi)可以同時進(jìn)行發(fā)車牽引的最大列車數(shù)量。

步驟4)之后，列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置根據(jù)步驟3)中所計算的最大列車數(shù)量，并依據(jù)先入先出的原則，將超出最大數(shù)量之后的后方若干列車進(jìn)行發(fā)車延時。此部分延時與列車控制中心的實時運(yùn)行計劃緊密結(jié)合：一方面，后方需進(jìn)行延時的各個列車的延時長度不同，需單獨(dú)計算；另一方面，后方各列列車的延時程度不應(yīng)超出該列車原定運(yùn)行計劃中的緩沖時間限度。

步驟5)列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置將計算后的各列車延時發(fā)車時長發(fā)送至車載ato使能控制裝置和車載顯示裝置。車載ato使能控制裝置接收到所述延時發(fā)車的命令后，延遲使能車載的ato按鈕，從而控制列車延時發(fā)車。這里不是直接控制延遲發(fā)車，而是使車載的ato按鈕延遲使能，即延遲點亮(點亮之后司機(jī)方可按壓ato按鈕，使列車自動運(yùn)行)。

其中第三部分裝置的各組成部分的功能分別為：車載ato使能控制裝置控制列車ato自動運(yùn)行系統(tǒng)及相應(yīng)司機(jī)控制按鈕的使能；車載顯示裝置向列車司機(jī)顯示相關(guān)的延時信息(延時長度、更新的發(fā)車倒計時等)。

以上流程中步驟1)—5)將在列車運(yùn)行過程中循環(huán)進(jìn)行，其中以步驟4)為最主要的計算過程，包括：

在地鐵網(wǎng)絡(luò)中，列車在各站間的運(yùn)行曲線(位置-速度曲線)遵循最大牽引-巡航-惰行-最大制動的運(yùn)行序列，即：發(fā)車之后最大牽引直至到達(dá)限速；到達(dá)限速后維持恒速進(jìn)行巡航；在一定位置由巡航切換為惰行(依靠慣性向前運(yùn)動，不消耗能量)，最后以最大制動進(jìn)站停車。另外，地鐵系統(tǒng)中由于車型一致、線路條件固定，因此各列車所采用的運(yùn)行曲線亦是一致的，本發(fā)明提供的一種列車站間運(yùn)行曲線的示意圖如圖3所示，列車的牽引特性的示意圖如圖4所示。

步驟4)中計算的過程為：

1.設(shè)供電站最大載荷功率為pmax，每列列車的運(yùn)行最大功率為ptrain，則該供電站對應(yīng)的供電區(qū)間內(nèi)能同時存在的最大用電列車數(shù)量nmax＝pmax/ptrain；

2.設(shè)當(dāng)前區(qū)間內(nèi)有n列列車在運(yùn)行，將n列列車按照運(yùn)行時間的先后順序排序，組成列車隊列，運(yùn)行時間最早的為列車隊列中的第一列列車，則超出最大用電列車數(shù)量的列車數(shù)為nextra＝n-nmax，確定所述列車隊列中從第nextra+1列列車開始往后的列車均要進(jìn)行發(fā)車延遲；

3.每一列列車運(yùn)行過程中，最大牽引段為功率消耗最大的階段(巡航階段則相應(yīng)的牽引功率較低，這里不列入計算)。該列車需要用大功率運(yùn)行的時間(即為第nextra+1列列車需要延時的時間)的計算方式為：其中m為列車總質(zhì)量，vmax為線路限速，fmax為列車最大牽引力。當(dāng)列車隊列中的第一輛車(頭車)已經(jīng)發(fā)車并經(jīng)過t時間之后，其所需功率降低，供電站載荷減小，后方等待的第nextra+1列列車(尾車)即可發(fā)車。

4.與此同時，供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置實時監(jiān)測供電站的載荷功率情況，計算出當(dāng)前載荷功率與最大載荷功率之間的差值，當(dāng)所述差值大于ptrain時，則將所述差值發(fā)送給所述列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置；

列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置根據(jù)所述供電站網(wǎng)壓與負(fù)載監(jiān)測裝置發(fā)送過來的當(dāng)前載荷功率與最大載荷功率之間的差值，更新正在等待發(fā)車的列車的延遲發(fā)車時間，并傳遞給車載ato使能控制裝置進(jìn)行提示與執(zhí)行。

比如，當(dāng)上述差值大于一個ptrain時，則列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置可以調(diào)度正在等待發(fā)車的第一列列車發(fā)車；當(dāng)上述差值大于二個ptrain時，則列車發(fā)車時間規(guī)劃功能裝置可以調(diào)度正在等待發(fā)車的第一列列車、第二列列車發(fā)車。

5.此過程將一直循環(huán)進(jìn)行，每一次循環(huán)之后頭車和尾車的序號將按其隊列順序進(jìn)行更新。

*3和4中所述的兩項判定條件其作用范圍有所區(qū)別：3中所述的判定條件為比較保守的判定條件，而4中所述的判定條件為更加具體的判定條件。二者結(jié)合的方式為：先按照3中所述的判定條件進(jìn)行預(yù)測計算，再根據(jù)4中所述的判定條件對尾車的延遲發(fā)車時間進(jìn)行實時更新。

綜上所述，本發(fā)明實施例在較小影響地鐵系統(tǒng)中各列車的發(fā)車時間的情況下，有效地避免各供電站和供電網(wǎng)絡(luò)載荷及電壓的急劇變化與峰值波動，減小供電網(wǎng)絡(luò)所受到的沖擊，提高電能的使用效率及供電設(shè)備的使用壽命，降低甚至消除由于多列列車同時需求牽引供電所導(dǎo)致的用電功率急劇上升以及對電網(wǎng)及供電站的峰值沖擊。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本說明書中的各個實施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。