列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例提供一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法和裝置。本發(fā)明專利技術(shù)列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法，包括：根據(jù)列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)；將所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；將列車運(yùn)行總時(shí)間小于或者等于所述列車運(yùn)行限定時(shí)間、所述第一變量和所述第二變量的取值均在0至1之間，作為約束條件；使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解包括第一變量的最優(yōu)值和第二變量的最優(yōu)值；根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度?位置曲線；根據(jù)所述列車運(yùn)行的速度?位置曲線操縱列車運(yùn)行。

Method and device for optimizing train operation

The embodiment of the invention provides a method and a device for optimizing train operation. Including the optimization operation method, the invention of train operation: according to determine the total time function and train train total energy consumption function section vehicle information and train the traffic information; the train energy function as the optimization objective function; value will train the total time less than or equal to the train running time limit first, the variables and the second variables are between 0 to 1, as a constraint condition; using the optimal algorithm to obtain the optimal objective function in the constraint conditions of the optimal solution, the optimization objective function optimal solution including the first optimal values of variables and second variables according to the value; determine the speed position curve of train operation optimization of the first variable values, the second variables and the train operation section, traffic information; root According to the speed position curve of train operation control of train operation.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)實(shí)施例涉及軌道交通控制技術(shù)，尤其涉及一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法和裝置。
技術(shù)介紹
隨著軌道交通技術(shù)的迅猛發(fā)展，軌道交通信號(hào)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。列車自動(dòng)控制系統(tǒng)(AutomaticTrainControl，簡(jiǎn)稱ATC)采用先進(jìn)的列車自動(dòng)控制技術(shù)提高行車效率，對(duì)于軌道交通技術(shù)來(lái)說(shuō)是必不可少的。其中，ATC系統(tǒng)包括三個(gè)子系統(tǒng)，分別為列車自動(dòng)防護(hù)(AutomaticTrainProtection，簡(jiǎn)稱ATP)、列車自動(dòng)運(yùn)行(AutomaticTrainOperation，簡(jiǎn)稱ATO)以及列車自動(dòng)監(jiān)控(AutomaticTrainSupervision，簡(jiǎn)稱ATS)。其中，ATO作為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要的子系統(tǒng)，利用車載固化信息及地面信息實(shí)現(xiàn)對(duì)列車牽引、制動(dòng)的控制，使列車處在最佳運(yùn)行狀態(tài)，提高列車準(zhǔn)點(diǎn)率、乘客舒適度、節(jié)約能源。隨著鐵路運(yùn)營(yíng)里程不斷增加，能耗支出逐年增大，需要對(duì)機(jī)車(包括內(nèi)燃機(jī)車和電力機(jī)車)進(jìn)行節(jié)能減排。所以，在ATO中設(shè)置適用于各種類型機(jī)車的列車操作算法是極為重要且迫切的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法和裝置，以實(shí)現(xiàn)在保證列車運(yùn)行準(zhǔn)點(diǎn)的同時(shí)，有效節(jié)約能耗，提升列車運(yùn)行效率。第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法，包括：獲取列車的車輛信息、列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息以及列車運(yùn)行限定時(shí)間；根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和所述列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)均是關(guān)于第一變量和第二變量的函數(shù)；將所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；將列車運(yùn)行總時(shí)間小于或者等于所述列車運(yùn)行限定時(shí)間、所述第一變量和所述第二變量的取值均在0至1之間，作為約束條件；使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解包括第一變量的最優(yōu)值和第二變量的最優(yōu)值；根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度-位置曲線；根據(jù)所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線操縱列車運(yùn)行。結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息包括至少一個(gè)限速段的最大速度和各個(gè)限速段的距離，根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度-位置曲線，包括：根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值和所述至少一個(gè)限速段的最大速度確定各個(gè)限速段的目標(biāo)速度；根據(jù)所述第二變量的最優(yōu)值和所述至少一個(gè)限速段的最大速度確定各個(gè)限速段的制動(dòng)速度；根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線。結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線，包括：依次根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線。結(jié)合第一方面、第一方面的第一種至第二種任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，包括：根據(jù)所述約束條件確定優(yōu)化算法搜索范圍，在所述優(yōu)化算法搜索范圍內(nèi)獲取使得所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小化的值，將使得所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小化的值作為所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。結(jié)合第一方面、第一方面的第一種至第二種任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，包括：設(shè)置與目標(biāo)速度變量有關(guān)的所述第一變量，與制動(dòng)速度變量有關(guān)的所述第二變量；根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息對(duì)列車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，確定關(guān)于所述第一變量和所述第二變量的列車運(yùn)行總能耗函數(shù)以及列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)。第二方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱裝置，包括：信息獲取模塊，用于獲取列車的車輛信息、列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息以及列車運(yùn)行限定時(shí)間；函數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和所述列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)均是關(guān)于第一變量和第二變量的函數(shù)；優(yōu)化目標(biāo)確定模塊，用于將所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；約束條件確定模塊，用于將列車運(yùn)行總時(shí)間小于或者等于所述列車運(yùn)行限定時(shí)間、所述第一變量和所述第二變量的取值均在0至1之間，作為約束條件；最優(yōu)解確定模塊，用于使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解包括第一變量的最優(yōu)值和第二變量的最優(yōu)值；曲線確定模塊，用于根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度-位置曲線；優(yōu)化操縱模塊，用于根據(jù)所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線操縱列車運(yùn)行。結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息包括至少一個(gè)限速段的最大速度和各個(gè)限速段的距離，所述曲線確定模塊用于根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度-位置曲線，包括：根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值和所述至少一個(gè)限速段的最大速度確定各個(gè)限速段的目標(biāo)速度；根據(jù)所述第二變量的最優(yōu)值和所述至少一個(gè)限速段的最大速度確定各個(gè)限速段的制動(dòng)速度；根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線。結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述曲線確定模塊用于根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線，包括：依次根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，確定所述列車運(yùn)行速度-位置曲線。結(jié)合第二方面、第二方面的第一種至第二種任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述最優(yōu)解確定模塊用于使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，包括：根據(jù)所述約束條件確定優(yōu)化算法搜索范圍，在所述優(yōu)化算法搜索范圍內(nèi)獲取使得所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小化的值，將使得所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小化的值作為所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。結(jié)合第二方面、第二方面的第一種至第二種任一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述函數(shù)確定模塊用于根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，包括：設(shè)置與目標(biāo)速度變量有關(guān)的所述第一變量，與制動(dòng)速度變量有關(guān)的所述第二變量；根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息對(duì)列車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，確定關(guān)于所述第一變量和所述第二變量的列車運(yùn)行總能耗函數(shù)以及列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)。本專利技術(shù)實(shí)施例列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法和裝置，通過(guò)將列車運(yùn)行總能耗量化為關(guān)于第一變量和第二變量的列車運(yùn)行總能耗函數(shù)，根據(jù)第一變量和第二變量的取值范圍以及列車運(yùn)行限定時(shí)間確定約束條件，在該約束條件下獲取使得列車運(yùn)行總能耗最優(yōu)的第一變量的最優(yōu)值和第二變量的最優(yōu)值，進(jìn)而根據(jù)該本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法，其特征在于，包括：獲取列車的車輛信息、列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息以及列車運(yùn)行限定時(shí)間；根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和所述列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)均是關(guān)于第一變量和第二變量的函數(shù)；將所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；將列車運(yùn)行總時(shí)間小于或者等于所述列車運(yùn)行限定時(shí)間、所述第一變量和所述第二變量的取值均在0至1之間，作為約束條件；使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解包括第一變量的最優(yōu)值和第二變量的最優(yōu)值；根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度?位置曲線；根據(jù)所述列車運(yùn)行的速度?位置曲線操縱列車運(yùn)行。

【技術(shù)特征摘要】
2016.11.29 CN 20161107867721.一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱方法，其特征在于，包括：獲取列車的車輛信息、列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息以及列車運(yùn)行限定時(shí)間；根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和所述列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)均是關(guān)于第一變量和第二變量的函數(shù)；將所述列車運(yùn)行總能耗函數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；將列車運(yùn)行總時(shí)間小于或者等于所述列車運(yùn)行限定時(shí)間、所述第一變量和所述第二變量的取值均在0至1之間，作為約束條件；使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解包括第一變量的最優(yōu)值和第二變量的最優(yōu)值；根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度-位置曲線；根據(jù)所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線操縱列車運(yùn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息包括至少一個(gè)限速段的最大速度和各個(gè)限速段的距離，根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值、所述第二變量的最優(yōu)值和所述列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行的速度-位置曲線，包括：根據(jù)所述第一變量的最優(yōu)值和所述至少一個(gè)限速段的最大速度確定各個(gè)限速段的目標(biāo)速度；根據(jù)所述第二變量的最優(yōu)值和所述至少一個(gè)限速段的最大速度確定各個(gè)限速段的制動(dòng)速度；根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線，包括：依次根據(jù)各個(gè)限速段的目標(biāo)速度、各個(gè)限速段的制動(dòng)速度以及各個(gè)限速段的距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，確定所述列車運(yùn)行的速度-位置曲線。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述使用優(yōu)化算法在所述約束條件下獲取所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，包括：根據(jù)所述約束條件確定優(yōu)化算法搜索范圍，在所述優(yōu)化算法搜索范圍內(nèi)獲取使得所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小化的值，將使得所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)最小化的值作為所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息確定列車運(yùn)行總能耗函數(shù)和列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)，包括：設(shè)置與目標(biāo)速度變量有關(guān)的所述第一變量，與制動(dòng)速度變量有關(guān)的所述第二變量；根據(jù)所述列車的車輛信息和列車運(yùn)行區(qū)段的路況信息對(duì)列車進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，確定關(guān)于所述第一變量和所述第二變量的列車運(yùn)行總能耗函數(shù)以及列車運(yùn)行總時(shí)間函數(shù)。6.一種列車運(yùn)行優(yōu)化操縱裝置，其特征在于，包括：...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王留鋒，解宗光，高亞舉，高博文，譚毅，李恒瑞，鄧珅，陳國(guó)濤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)鐵路總公司，濟(jì)南鐵路局，北京思維鑫科信息技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11