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专利号: 2021112870941
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铁路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,包括:S1:获取运行基础数据;

S2:根据所述运行基础数据,计算全局最优目标速度和每个区间运行时间;

S3:判断各区间运行时间是否满足通通时分约束,若是,输出所述全局最优目标速度;

否则,进入步骤S4;

S4:获取所有所述区间运行时间内与所述通通时分约束偏差最大的区间运行时间;

S5:根据所述偏差最大的区间运行时间,调整该区间的局部运行速度;

S6:根据所述局部运行速度,得到整个区段内列车的总运行时间;

S7:判断总运行时间是否满足总时间约束,若是,返回步骤S3,否则,进入步骤S8;

S8:调整所述全局目标速度并返回步骤S4。

2.根据权利要求1所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述运行基础数据包括列车基本数据、线路基本数据、列车区段运行时间和通通时分约束,所述列车基本数据包括列车整备质量、基本运行阻力特性、列车牵引特性和制动特性;

所述线路基本数据包括坡道信息、曲线信息和隧道信息。

3.根据权利要求1所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S2包括:

S21:根据所述列车基础数据,建立列车运动学模型和列车运行能耗模型;

S22:根据所述列车运行学模型和所述列车运行能耗模型,构建哈密顿函数;

S23:根据所述哈密顿函数,利用庞特里亚金极大值原理,得到所述全局最优目标速度和每个区间运行时间。

4.根据权利要求3所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S21中,所述列车运行学模型为:

其中,ut、ub分别是列车牵引力和制动力的控制系数,满足ut∈[0,1],ub∈[0,1]且ut·ub=0,F(v)为牵引力,B(v)为制动力,w(v)为列车基本运行阻力,g(x)线路附加阻力,v表示列车运行速度,x表示列车运行位移,t表示列车运行时间。

5.根据权利要求3所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S21中,所述列车运行能耗模型为:

subject to

v(h1)=0,v(hn+1)=0其中, 为列车在区间(h1,hn+1)内任意位置最晚和最早到达时间,dM/dx和dN/dx为互补松弛因子,满足 F(v)为牵引力,v表示列车运行速度,x表示列车运行位移,t表示列车运行时间,h1表示列车运行区间(h1,hn+1)的起点位置,hn+1表示列车运行区间(h1,hn+1)的终点位置,v(h1)表示列车在h1点的速度,v(hn+1)表示列车在hn+1点的速度,J为能耗最低目标函数。

6.根据权利要求3所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S22中,所述哈密顿函数H为:

其中,ut、ub分别是列车牵引力和制动力的控制系数,满足ut∈[0,1],ub∈[0,1]且ut·ub=0,F(v)为牵引力,B(v)为制动力,w(v)为列车基本运行阻力,g(x)线路附加阻力,为列车在区间(h1,hn+1)内任意位置最晚和最早到达时间,dM/dx和dN/dx为互补松弛因子,满足 λ1和λ2为伴随变量且v表示列车运行速度,x表示列车运行位移,t表示列车运行时间。

7.根据权利要求3所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S23包括:

S231:利用庞特里亚金极大值原理,分别得到列车最优控制工况和恒速速度与伴随变量之间的关系;

S232:计算所述列车最大能力运行所需要的运行时间;

S233:判断所述列车最大能力运行所需要的运行时间是否等于预设运行总时间,若是,输出所述最大能力运行控制工况、所述恒速速度和各区间运行时间,否则,进入步骤S234;

S234:在所述整个区段内建立恒速区段,利用所述恒速区段,得到所述最优控制工况、所述全局最优速度和各区间运行时间。

8.根据权利要求1所述的列车全程最优目标速度计算方法,其特征在于,所述步骤S3中,通过如下判断条件判断所述各区间运行时间是否满足通通时分约束:Ti≤ti,i=1,...,n

其中,Ti为列车在的区间i的运行时间,ti为通通时分约束,n为常数。