[发明专利]基于再生能利用的城轨列车运行过程优化方法

说明书

本发明提供了一种基于再生能利用的城轨列车运行过程优化方法，涉及城轨列车运行控制技术领域，该方法首先构建站间列车运行工况序列集合；然后计算所述列车运行工况序列的排序指标值，对所述运行工况序列集合进行排序；最后构建列车运行优化模型，将所述排序指标值作为所述列车运行优化模型的决策变量，计算求解所述列车运行优化模型，得到列车运行过程的优化方案。本发明使得同一供电区间内一辆牵引列车可以在一个牵引时间段的不同子时间段内使用不同制动列车提供的再生能；将列车运行工况序列作为模型计算的唯一变量，将工况序列在集合中的标号代入模型进行计算，降低了模型的复杂度，该发明对城轨列车的再生能利用具有较大实用价值和推广意义。

技术领域

本发明涉及城轨列车运行控制技术领域，具体涉及一种基于再生能利用的城轨列车运行过程优化方法。

背景技术

城市轨道交通由于运营时间长、发车频率高的特性，维持其日常运营需要巨大的能量。其中，除提供给线路中设备设施的能量外，列车的运行能耗也占其中一大部分。根据目前对城市轨道交通能耗数据的分析，列车运行的牵引能耗在总能耗中所占比重超过了50％。因此，通过减少维持列车牵引所需提供的能量来降低列车运行的总能耗，是降低城市轨道交通运营成本的一个较为有效的手段。

为减少维持列车牵引所需提供的能量，除了对列车运行工况进行组合优化以直接减少列车牵引所需能耗外，还存在一种再生能利用方法。该方法主要是以其他车制动时产生的再生能作为某列车牵引的一部分能耗，使得由变电站提供的维持该车牵引所需的能量减少。对再生能的利用主要是直接利用和间接利用两种方式，由于间接利用所需的储能装置所需数量多、成本较高，目前研究更多地集中在对再生能的直接利用上，主要是提高不同列车牵引、制动的时间重叠率来更多地对再生能进行利用。

然而，目前对列车再生能的利用方式均为一列车的制动再生能传输给一牵引列车使用，在某时段同一供电区间的制动列车多于牵引列车时，使用该方法可能会造成一部分列车再生能的浪费。此外，在已研究的通过优化列车运行过程来提高再生能利用率的模型中，用到的变量包括区间的列车运行过程和整体路网的列车运行规划两部分，模型复杂度较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使同一辆牵引列车在同一牵引时间段内使用多个制动列车的再生能的列车运行优化方法，以解决上述背景技术中的再生能利用方式单一，模型计算复杂度高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的一种基于再生能利用的城轨列车运行过程优化方法，包括如下步骤：

步骤S110：构建车站区间列车运行工况序列集合；

步骤S120：计算所述列车运行工况序列的排序指标值，对所述运行工况序列集合进行排序；

步骤S130：以“牵引-制动”一对多关系的再生能利用方式为原则，以所述列车运行工况序列为决策变量来构建列车运行过程优化模型。

步骤S140：结合序列排序值，根据基于双层种群的嵌套式迭代遗传算法对所述列车运行过程优化模型进行计算，得到列车运行过程的优化方案。

进一步的，所述构建站间列车运行工况序列集合包括：

根据车站区间的列车限速类型，确定所述车站区间内的限速子区间个数，以及列车在该车站区间内首次牵引和末次制动分别所处的限速子区间；

确定列车在所述限速子区间内的运行参数；

结合所述运行参数确定列车在所述限速子区间内最长、最短运行时间所对应的运行轨迹及同距离同时间的运行轨迹转换公式；

对列车在所述限速子区间的运行时间进行修正，将列车在限速子区间内的工况始末速度离散化为整数，结合所述运行轨迹转换公式求解得到所述列车运行工况序列集合。