CN112590867B - 基于车车通信的城轨列车群速度优化方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法和***。广播列车在第一车站发车前向区间车群广播其在第一车站和与第一车站相邻的运行方向上的第二车站间的制动段信息；广播列车择一选择索取列车，授权其收取制动段信息；被授权的索取列车调节其站间区间运行方案以使其可在广播列车的制动区间吸收广播列车的制动能。该方法和***通过协同优化多列车的速度曲线，优化算法在保证列车准点误差低，求解效率和精度高，可大大提升了再生制动能量利用效率，能够有效降低列车群的运行总能耗。
Description
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域，具体涉及一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法及***。
背景技术
城市轨道交通***耗能设备多，随着其规模的迅速增长，其消耗的电能费用也非常巨大，成为了城市的耗能大户，也给运营单位带来了一定的经济压力。城轨***消耗总电能的约50％都为列车牵引能耗，再生制动能占牵引能耗的30％以上，而约40％的再生制动能在实际运行过程中未能被利用。因此，城轨***的节能对能约节约具有重大意义，主要可分为两个途径：降低牵引能耗和提高再生制动能量利用率。
目前实际工程应用的列车节能技术主要通过优化单列车在区间运行的速度曲线降低列车的牵引能耗，虽然节能效果不错，但还有巨大的节能空间。因为城轨***的发车间隔短，行车密度大，列车在区间运行存在频繁的牵引和制动工况切换，而制动时产生的再生制动能量能够被同一供电区间的列车通过牵引加速的方式进行回收利用。现有的城轨***几乎没有涉及到多列车相互之间的协同优化运行来提高再生制动能量的利用率，以在单列车节能优化的基础上进一步降低城轨***的运行总能耗，相关的理论研究也刚刚兴起不久。
针对多列车的协同优化问题的研究，由于该优化问题的复杂性，目前都停留在基于既定的时刻表离线优化出速度曲线，其无法应对城轨列车在实际运行中常发生的时刻表偏移的问题，也就是说，某列车在某个区间的制动时间段产生的再生能量是通过提前优化好另一辆列车的速度曲线，在保证运行准点的前提下，使其在该时间段***牵引工况来回收利用，若前者发车前的停站时间由于各种因素延长，该制动阶段会在时间轴上平移，而提前离线优化好的后者的速度曲线则不能再很好地回收该制动阶段的再生能量。此外，相关研究的对象大多停留在两列车在有限几个区间内的协同运行，针对实际工程中列车群在全线运行的协同优化问题，目前尚没有相关的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中城轨列车协调运行性差，再生能量利用率低的问题，提供一种城轨车辆区间运行速度优化方法，以提高再生能源利用率。
为实现上述目的，在本发明一些实施例中,本发明采用的技术方案是：
一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法，包括：
列车在第一车站发车前向区间车群广播其在第一车站和与第一车站相邻的运行方向上的第二车站间的制动段信息，定义该列车为广播列车；
除广播列车外的列车向广播列车发送制动段信息的索取信号，定义这些列车为索取列车；
广播列车在所有索取列车中选择一列并授权其收取制动段信息；
被授权的索取列车调节其站间区间运行方案以使其可在广播列车的制动区间吸收广播列车的制动能。
本发明一些实施例中：除广播列车外的列车进一步判断其自身是否满足索取条件，并在满足索取条件时发送索取信号，所述索取条件的判断方法包括：
判断自身是否可***牵引工况，若是，则发送索取信号。
本发明一些实施例中：所述索取条件的判断方法进一步包括：列车处于车站发车前。
本发明一些实施例中：被授权索取列车调节其速度的方法包括：
针对待优化站间区间，从起车位置开始，索取列车使用电网能量牵引；
从广播列车制动起始时刻开始，索取列车采用广播列车制动能量牵引。
本发明一些实施例中：被授权索取列车调节其速度的方法包括：
针对待优化站间区间，从起车位置开始，为第一牵引段，在第一牵引段计算以最大牵引工况加速至最高限速的最大牵引段速度曲线；
在最大牵引段速度曲线上搜索第一惰行时间点，从第一惰行时间点开始，为第一惰行段，索取列车惰行至广播列车的制动起始时刻；
广播列车的制动起始时刻至制动终止时刻为第二牵引段，在第二牵引段索取列车吸收广播列车的制动能，用于自身牵引；
且在第二牵引段结束后为无牵引运行段，所述无牵引运行段采用惰行，和/或，制动，直至优化站间区间终止；
所述惰行时间点、第二牵引段、无牵引运行段的配置需满足，使索取列车在优化站间区间的运行整体时间满足既定的时间约束条件。
本发明一些实施例中：被授权索取列车调节其速度的方法进一步包括：
在第二牵引段，任一时间点索取列车牵引能等于同时刻广播列车的制动能。
本发明一些实施例中：在制动终止时刻开始，为第二惰性段，索取列车惰行至惰行终止时刻，所述惰行终止时刻需满足，从惰行终止时刻起，索取列车全力制动至停车。
本发明一些实施例中：被授权索取列车调节其速度的方法包括：所述时间约束条件为，使运行至站间区间终点的时间与计划的终点时间之差，在时间误差阈值范围内。
本发明一些实施例中：广播列车选择索取列车的方法包括：
若收到多车的索取信号，则判断优先级，选择优先级最高的索取列车，授权其接收制动段信息；
判断优先级的方法包括：
S1：判断距离：优先选择与广播列车位于两相同车辆运行区间的运行列车；
S2：判断运行方向：若同区间运行列车不符合授权条件，则按索取列车与广播列车的运行区间的间隔、车距判定优先级，运行区间间隔小的索取列车优先级高，相同运行区间间隔，距离广播列车近的索取列车优先级高。
本发明一些实施例中：设定间隔时刻t，所述广播列车在距离发车前的间隔时刻t广播制动段信息，所述索取列车在距离发车前间隔时刻t停止发布索取信息。
一种基于车车通信的城轨列车群速度优化***，包括车辆控制器和车间通信***。
车辆控制器，所述车辆控制器被配置为，可以生成车辆的制动段信息，可以生成制动段信息索取信息；具体的，任意一车辆上均配置有车辆控制器，在车辆为广播列车或索取列车时，车辆控制器的功能不同。
车间通信***，用于车间控制器间的信息传递；用于车间信息传递，具体的用于控制车辆控制器各种信息的传递，可获取车辆控制器的制动段信息、制动段信息索取信息、收取授权信息等；
所述车辆控制器进一步被配置为：
当车辆作为广播列车：接收索取信息后，向索取列车发送收取授权；
当车辆作为索取列车：接收到广播车制动段信息后，根据制动段信息调整区间运行方案。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：
当车辆作为索取列车，在自身可***牵引工况的条件下，发送索取信息。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：
当车辆作为广播列车，当接收到多索取信息后，判断索取列车的优先级，并向最高优先级索取列车发送收取授权。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：
当车辆作为广播列车，在距离列车开车前的时刻t发送广播信息，
当车辆作为索取列车，在距离列车开车前的时刻t停止发送索取信息。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：若车辆为被授权索取列车，则控制车辆在广播列车的制动开始时刻起，利用广播列车的制动能牵引。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：若车辆为被授权索取列车，则控制车辆在广播列车的制动开始时刻至制动终止时刻之间，吸收广播列车的制动能，且，任一时刻索取列车的牵引能与广播车的制动能相等。
较现有技术相比，本发明一些实施例中，提供的列车速度优化控制方法及***的有益效果在于：
(1)通过协同优化多列车的速度曲线，优化算法在保证列车准点误差低，求解效率和精度高，可大大提升了再生制动能量利用效率，能够有效降低列车群的运行总能耗。
(2)基于车车通信技术，能够科学匹配各列车在各区间的制动段分配问题，从而使得每一段再生制动能量能够被合理利用；相比于传统研究与技术，只涉及到两个追踪列车的节能优化问题，本发明依托于车车通信的车间实时状态交互的优势，面向整个列车群进行节能优化；在不调整城轨列车运营时刻表的前提下，仅改变列车群运行的速度曲线，对于运营者而言几乎是零成本且易于实现的。
(3)本方案提供了包括基于车车通信技术的车间具体交互信息、顶层列车制动段匹配规则和底层多列车速度曲线优化算法一整套完善的城轨列车群高效节能运行方案，能够落地与已装备车车通信技术的相关城轨***的实际工程应用，为未来基于车间通信的智能轨道交通发展提供了研究基础与前瞻性技术储备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明速度优化方法整体流程示意图；
图2为列车群运行及制动段提供优先级排序示意图；
图3为本发明速度曲线优化方法图；
图4为速度优化后五阶段工况示意图；
图5被授权索取列车速度优化算法流程图；
图6为广播列车和索取列车信息流动流程图；
图7为具体实施例中列车群节能优化曲线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法及优化控制***，用于整体运行区间上行和下行运行列车的协调控制。
本技术方案中，整体运行区间是指城轨车辆始发站和终点站之间的整体区间；站间运行区间是指车辆当前所在车站及其运行方向上的下一车站之间的部分区间；制动区间是指车辆制动起始时刻至制动终止时刻的运行区间。
本发明一些实施例中，首先提供一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法。
一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法，结合参考图1，包括如下步骤：
S1：列车在第一车站发车前向区间车群广播其在第一车站和与第一车站相邻的运行方向上的第二车站间的制动段信息，定义该列车为广播列车。
此处所属的第一车站和第二车站并非特指列车整体运行区间上的某两个车站，视列车运行情况，在某一具体时刻，列车停靠待发车的车站为第一车站，其运行方向上，第一车站的下一个车站为第二车站。
制动段信息包括了广播列车在站间区间的运行速度曲线信息，包括：制动起始时刻t1，制动起始速度v1，制动起始位置s1，制动终止时刻t2，到达车站编号k；以上信息在为列车根据整体调度需要默认存储在车辆运行控制***中。在列车制动时，其制动能将回馈至电网。
除制动段信息外，每列车内还存储车辆的基础运行数据，包括但不限于：城轨列车数据(车重、牵引/制动特性)，线路数据(限速、坡度、曲线、车站公里标)，时刻表数据(发车间隔、停站时间、区间运行时间)。
根据制动段信息和车辆的基础运行数据，可以计算车辆的制动功率。
可以设定间隔时刻t，所述广播列车在距离发车前的间隔时刻t广播制动段信息。例如，t为2s，对于上下行各列车，若时刻到了各区间发车前2s,则向车群广播该站间区间的制动段信息。
实际上，车间通信如果能直接交互制动段的实际制动功率曲线，会使得优化效果更加完美，但受限于目前的车车通信技术传输带宽有限的问题，无法传输一条曲线的全部信息，只能传输有限个点。因此本方案创新地通过提供有限的制动段信息，结合列车制动特性与线路坡度信息来近似计算每个制动段的功率曲线，使得再生制动能量能够被充分吸收的同时，大大减少了车车通信技术传输带宽的占用。
S2：除广播列车外的列车向广播列车发送制动段信息的索取信号，定义这些列车为索取列车。
索取信号包括了索取列车获取广播列车制动段信息的需求。理论上讲，同一整体运行区间内的所有列车均可以作为索取列和的备选，考虑到更有利于高效的能量传输和能量利用，优选距离广播车辆近的车辆作为索取列车的备选对象。
需要说明的是，本技术方案中，广播列车和索取列车是指车辆的不同状态，同一车辆某时刻为广播列车，在其他时刻也可以为索取列车。广播列车和索取列车之间的通信是基于车辆之间的直接通信而实现的。
S3：广播列车在所有索取列车中选择一列并授权其收取制动段信息。
被选择的列车会吸收利用广播列车的制动能。理论上讲，可以选择多量列车分摊吸收广播列车的制动能。但考虑到能量的最优利用，广播列车将在具有多索取列车的情况下，选择一列，授权其可吸收广播列车的制动能。
S4：被授权的索取列车调节其站间区间运行方案以使其可在广播列车的制动区间吸收广播列车的制动能。
具体的，此处所述的站间区间是指以其被授权的时间点为基准，在被授权时间点后即将运行的站间区间。被授权的索取列车将调整期在接下来的站间区间的运行策略，以利用广播列车的制动能对其牵引调速。
采用本发明所述的方法，广播列车择一选择索取列车，通过区间速度优化的方式吸收广播列车的制动能，可提高能量的利用率。
更进一步的，为了避免过多的车辆发送索取信息，不能进行择优选择，本发明一些实施例中：除广播列车外的列车进一步判断其自身是否满足索取条件，并在满足索取条件时发送索取信号，所述索取条件的判断方法包括：判断自身是否可***牵引工况，若是，则发送索取信号。具体的，由于索取列车需要通过优化牵引力调速的方式吸收制动能，因此，需要车辆在其当前时刻直至到达临近车站停车前，接下来的运行区间内，仍然可以***牵引工况。即，在时间段[t1,t2]，处于自身在某区间停车制动开始之前(时间限制，确保这个时间段能够***牵引工况)。
更进一步的，作为优选的实施方式，所述索取条件的判断方法进一步包括：列车处于当前所在车站发车前。此时，索取列车可以协调其接下来整个站间区间的运行策略，以更高效的利用广播列车的制动能。可以设定间隔时刻t，所所述索取列车在距离发车前间隔时刻t停止发布索取信息。例如，t为2s，若索取列车到了发车前2s没有接收到制动段提供信息，则车辆进入封闭状态，则在接下来的站间区间，以原定的速度曲线运行。若索取列车收到了制动段提供信息，则成功匹配，那么索取列车根据该制动段信息，通过多列车速度优化算法来优化对应区间的速度曲线，以吸收该制动段产生的再生制动能量。
本发明一些实施例中：广播列车选择索取列车的方法包括：
若收到多车的索取信号，则判断优先级，选择优先级最高的索取列车，授权其接收制动段信息；
判断优先级的方法包括：
S1：判断距离：优先选择与广播列车位于两相同车辆运行区间的运行列车；
S2：判断运行方向：若同区间运行列车不符合授权条件，则按索取列车与广播列车的运行区间的间隔、车距判定优先级，运行区间间隔小的索取列车优先级高，相同运行区间间隔，距离广播列车近的索取列车优先级高。
更进一步的，限定条件还包括：根据该区间到达车站编号与车站k相差一个车站及以内(距离限制，确保两列车在该时间段为邻近列车，距离太远无法吸收再生能量)。
结合图2具体说明。发出制动段信息的列车经过5s后(确保车群在收到信息后能够完成上述判断并收到反馈)，在收到的所有索取信息中根据优先级排序规则确定制动段具体提供给哪个列车，并将提供信息反馈给选定的列车，优先级排序规参考如下示例说明。
假设列车B为制动段信息发出列车，且列车A、C、D、E、F都反馈了索取信息，那么这五辆列车的优先级排序及理由如下表所示：
需要说明的是，同一辆列车有可能同时向多个发出制动段信息的列车发出索取信息，当该列车收到提供信息之后，或者时间到了该区间发车前2s，该索取列车进入信息封闭状态，再接收到任何制动段提供信息一律反馈拒绝接收，以便对应的制动段提供列车寻找下一个优先级的索取列车进行匹配。
以下，将详述索取列车的站间区间速度优化方法。
本发明一些实施例中：被授权索取列车调节其速度的方法包括：
针对待优化站间区间，从起车位置开始，为第一牵引段，索取列车使用电网能量牵引；
从广播列车制动起始时刻开始，为第二牵引段，索取列车采用广播列车制动能量牵引。具体的，索取列车可根据获得的制动段信息计算广播列车的制动功率，吸收制动功率调节其牵引功率。
制动功率的计算方法如下。
根据制动起始时刻t1，制动起始速度v1，制动起始位置s1，线路坡度信息以及列车制动特性计算该制动段的制动功率曲线，假设列车运行仿真步长为1m，则起始位置s1处的制动功率计算如下：
Pb＝Fb(v1)·v1
其中，Fb为制动力，根据列车制动特性得到，由列车运行速度决定。
列车制动时，上述制动功率被反馈至接触网，索取列车吸收利用上述能量。
列车调度方案是既定的，本发明一些实施例中，运行方案优化调整后，需要保证具体的调度时间不受影响，避免优化车辆影响整个区间运行车辆群的运行，为了解决这一问题，需要在第二牵引段后***惰行，和/或，制动运行段，直至运行到目标车站。并保证在到达目标车站的时间满足既定的时间约束条件。此处所属的既定约束条件具体是指：
设运行方案调整后的到站时间为t3，若时刻表规定的索取列车该优化区间的到站时刻为T，保证准点的运行时间误差阈值为δ，则做如下判断：
|t3-T|≤δ
满足该判断则能够保证优化后仍然准点运行。
进一步提供一种更具体的优化方案调整策略，参考图3至图6。
前文已述，制动功率求解为：
Pb＝Fb(v1)·v1
而下一仿真位置为(s1+1)m,在该位置的时刻、速度能够通过如下根据运动学公式计算：
其中，M为列车质量，R(v1)为基本运行阻力，由速度决定，R(s1)为坡道阻力，根据坡度信息得到，由列车位置决定，a为制动减速度，Δt为列车制动过程中运行1m所需的时间(即由当前位置运行到下一仿真位置所需的时间)，Δs为仿真步长(即下一仿真位置与上一仿真位置之间的距离，本实施例中为1m)，v2为列车在下一仿真位置(s1+1)m处的速度。
进而位置(s1+1)m处的制动功率能够得到，持续进行计算直至列车速度降为0，则可以计算出该制动段的制动功率—时间曲线，如图3所示。
基于以上，为充分利用功率曲线反应的制动能、控制优化区间的运行时间，结合参考图3和图4，提供的被授权索取列车调节其速度的方法包括：
针对待优化运行区间，从起车位置开始，在第一牵引段计算以最大牵引工况加速至最高限速的最大牵引段速度曲线，此时牵引能来源于电网；
在最大牵引段速度曲线上搜索第一惰行时间点，从第一惰行时间点开始，为第一惰行段，索取列车惰行至广播列车的制动起始时刻；确定第一惰行时间点的位置，即确定了第一牵引段结束时的速度和第一惰性段的时间间隔；
广播列车的制动起始时刻至制动终止时刻为第二牵引段，在第二牵引段索取列车吸收广播列车的制动能，用于自身牵引；
且在第二牵引段结束后为无牵引运行段，所述无牵引运行段采用惰行，和/或，制动，直至优化站间区间终止；
惰行时间点、第二牵引段、无牵引运行段的配置需满足，使索取列车在优化运行区间的运行整体时间满足既定的时间约束条件。
理论上，索取列车可以使用广播列车的部分制动能或全部制动能，若制动能不足以支持牵引能，可采用部分接触网市电电能补充。最优的方法，索取列车的牵引能等于广播列车的制动能时，制动能的回收能量的利用率最高。
基于此，本发明一些实施例中：被授权索取列车调节其速度的方法进一步包括：
在第二牵引段，任一时间点索取列车牵引能等于同时刻广播列车的制动能。
在制动终止时刻开始，为第二惰性段，索取列车惰行至惰行终止时刻，所述惰行终止时刻需满足，从惰行终止时刻起，索取列车全力制动至停车。
计算索取列车待优化区间以最大牵引工况从起点加速至限速的最大牵引段，作为优化曲线的搜索范围，并从初始点向上开始搜索。对于固定的搜索点，使列车以惰行工况运行至时间t1，并根据如下公式计算t1时刻需要使用的牵引力，以充分吸收该时刻的再生制动能量。
这里，Pb(t1)为计算出的该制动段的制动功率，v(t1)为优化列车的速度，Ft(t1)为充分吸收再生能量所需施加的牵引力，此处所属的充分吸收再生能量，是指，在第二牵引段，即在[t1,t2]之间，任一时刻索取列车的牵引力所需的牵引能等于广播列车的制动能。
根据此方式能够计算出列车从t1加速运行到t2每一步所需的时变得牵引力，使得列车加速运行到t2，且充分吸收掉该制动段的再生能量。从时间t2开始使列车惰行，并同时从该区间终点反算制动停车曲线，直至惰行曲线与制动曲线相交，从而求得一条完整的可充分回收再生能量的优化速度曲线。
完整流程参考图5和图6。在整个五段式运行结束时，到达目标车站，且整个优化运行站间区间的时间与原始调度计划时间相同。
当时间推进至该优化区间的发车前2s时，该列车需更新该区间的运行曲线为优化后的节能速度曲线，并将更新后的速度曲线制动段的相关信息向列车群广播。至此，是列车群每个列车在运行过程中作为制动段索取者接收信息到制动段提供者广播信息的一个完整过程，列车群就能以此方式来协同优化。
一种基于车车通信的城轨列车群速度优化***，包括：
车辆控制器，所述车辆控制器被配置为，可以生成车辆的制动段信息，可以生成制动段信息索取信息，
车间通信***，用于车间控制器间的信息传递，可获取车辆控制器的制动段信息、制动段信息索取信息、收取索取信息后作出的授权信息；
所述车辆控制器进一步被配置为：
当车辆作为广播列车：接收索取信息后，向索取列车发送收取授权；
当车辆作为索取列车：接收到广播车制动段信息后，根据制动段信息调整区间运行方案。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：
当车辆作为索取列车，判断自身是否满足索取要求，在自身可***牵引工况的条件下，发送索取信息。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：
当车辆作为广播列车，当接收到多索取信息后，判断索取列车的优先级，并向最高优先级索取列车发送收取授权。优先级的判断方法参考前述算法。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：
当车辆作为广播列车，在距离列车开车前的时刻t发送广播信息，
当车辆作为索取列车，在距离列车开车前的时刻t停止发送索取信息。
具体的，时刻t可根据需求选择，本实施例中，t为2s。车辆在发车前前2s,则向车群广播该区间的制动段信息，若索取列车到了发车前2s没有接收到制动段提供信息，则车辆控制器控制其以原定的速度曲线运行。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：若车辆为被授权索取列车，则控制车辆在广播列车的制动开始时刻起，利用广播列车的制动能牵引。
本发明一些实施例中：所述车辆控制***进一步被配置为：若车辆为被授权索取列车，则控制车辆在广播列车的制动开始时刻至制动终止时刻之间，吸收广播列车的制动能，且，任一时刻索取列车的牵引能与广播车的制动能相等。
基于本发明方案，采用广州地铁八号线的线路数据、列车数据以及时刻表数据以时间推进的方式进行仿真验证，仿真结果如图7所示。
可以看出大量区间的制动段都能被对应的区间通过所提算法***牵引工况优化速度曲线以回收利用制动段的再生制动能量，并且优化后的区间实时更新速度曲线，向车群广播更新后的制动段，使得车间协同优化十分智能合理，并同时保证了所有运行区间的准点性，时间误差都在0.1s以内。此外，优化前后列车群的能耗对比如下表所示，可以看出所提方案及算法有效提高了再生制动能量的利用率，列车群总能耗节能率达到了15.70％，有效验证方案的可行性。
本发明以列车通信采用车-车架构为基础，每辆列车的实时运行状态和相关信息都能与列车群的其他列车交互，且各列车自身具备独立优化计算和决策能力，设计了一种基于列车信息交互的列车群速度曲线优化方法，该方法能够保证准点和快速计算能力，基于列车间的制动阶段信息以及其他相关信息的交互，使得每辆列车在每个区间出站前都能根据相关信息优化出该区间的运行速度曲线，并将更新后的信息实时发出供车群的其他列车判断和利用。为城轨列车群在全线运行提出了完整的多列车速度曲线优化方案，能够落地于实际工程，大大提升再生制动能量的利用率，且调整成本小，对于绿色智能交通和可持续发展有着重要的意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种基于车车通信的城轨列车群速度优化方法，其特征在于，包括：
列车在第一车站发车前向区间车群广播其在第一车站和与第一车站相邻的运行方向上的第二车站间的制动段信息，定义该列车为广播列车；
除广播列车外的列车向广播列车发送制动段信息的索取信号，定义这些列车为索取列车；
广播列车在所有索取列车中选择一列并授权其收取制动段信息；
被授权的索取列车调节其站间区间运行方案以使其能够在广播列车的制动区间吸收广播列车的制动能；
针对待优化站间区间，从起车位置开始，为第一牵引段，索取列车使用电网能量牵引；
从广播列车制动起始时刻开始，为第二牵引段，索取列车采用广播列车制动能量牵引；
在第一牵引段计算以最大牵引工况加速至最高限速的最大牵引段速度曲线；
在最大牵引段速度曲线上搜索第一惰行时间点，从第一惰行时间点开始，为第一惰行段，索取列车惰行至广播列车的制动起始时刻；
广播列车的制动起始时刻至制动终止时刻为第二牵引段，在第二牵引段索取列车吸收广播列车的制动能，用于自身牵引；
且在第二牵引段结束后为无牵引运行段，所述无牵引运行段采用惰行，和/或，制动，直至优化运行区间终止；
所述第一惰行时间点、第二牵引段、无牵引运行段的配置需满足，使索取列车在优化站间区间的运行整体时间满足既定的时间约束条件。
2.如权利要求1所述的速度优化方法，其特征在于：除广播列车外的列车进一步判断其自身是否满足索取条件，并在满足索取条件时发送索取信号，所述索取条件的判断方法包括：
判断自身是否能够***牵引工况，若是，则发送索取信号。
3.如权利要求2所述的速度优化方法，其特征在于，所述索取条件的判断方法进一步包括：列车处于车站发车前。
4.如权利要求1所述的速度优化方法，其特征在于，被授权索取列车调节其速度的方法进一步包括：
在第二牵引段，任一时间点索取列车牵引能等于同时刻广播列车的制动能。
5.如权利要求1或4所述的速度优化方法，其特征在于，在制动终止时刻开始，为第二惰行段，索取列车惰行至惰行终止时刻，所述惰行终止时刻需满足，从惰行终止时刻起，索取列车全力制动至停车。
6.如权利要求1所述的速度优化方法，其特征在于，被授权索取列车调节其速度的方法包括：所述时间约束条件为，使运行至站间区间终点的时间与计划的终点时间之差，在时间误差阈值范围内。
7.如权利要求1所述的速度优化方法，其特征在于，广播列车选择索取列车的方法包括：
若收到多车的索取信号，则判断优先级，选择优先级最高的索取列车，授权其接收制动段信息；
判断优先级的方法包括：
S1：判断距离：优先选择与广播列车位于两相同车辆运行区间的运行列车；
S2：判断运行方向：若同区间运行列车不符合授权条件，则按索取列车与广播列车的运行区间的间隔、车距判定优先级，运行区间间隔小的索取列车优先级高，相同运行区间间隔，距离广播列车近的索取列车优先级高。
8.如权利要求1所述的速度优化方法，其特征在于，设定间隔时刻t，所述广播列车在距离发车前的间隔时刻t广播制动段信息，所述索取列车在距离发车前间隔时刻t停止发布索取信息。
9.一种基于车车通信的城轨列车群速度优化***，能够实现权利要求1至8中任意一项所述的速度优化方法，其特征在于，包括：
车辆控制器，所述车辆控制器被配置为，能够生成车辆的制动段信息，能够生成制动段信息索取信息，
车间通信***，用于车间车辆控制器之间的信息传递；
所述车辆控制器进一步被配置为：
当车辆作为广播列车：接收索取信息后，向索取列车发送收取授权；
当车辆作为索取列车：接收到广播列车制动段信息后，根据制动段信息调整区间运行方案；
所述车辆控制器被配置为执行如下速度优化方法：
针对待优化站间区间，从起车位置开始，为第一牵引段，索取列车使用电网能量牵引；
从广播列车制动起始时刻开始，为第二牵引段，索取列车采用广播列车制动能量牵引；
在第一牵引段计算以最大牵引工况加速至最高限速的最大牵引段速度曲线；
在最大牵引段速度曲线上搜索第一惰行时间点，从第一惰行时间点开始，为第一惰行段，索取列车惰行至广播列车的制动起始时刻；
广播列车的制动起始时刻至制动终止时刻为第二牵引段，在第二牵引段索取列车吸收广播列车的制动能，用于自身牵引；
且在第二牵引段结束后为无牵引运行段，所述无牵引运行段采用惰行，和/或，制动，直至优化运行区间终止；
所述第一惰行时间点、第二牵引段、无牵引运行段的配置需满足，使索取列车在优化站间区间的运行整体时间满足既定的时间约束条件。
10.如权利要求9所述的优化***，其特征在于，所述车辆控制器进一步被配置为：
当车辆作为索取列车，在自身能够***牵引工况的条件下，发送索取信息。
11.如权利要求9所述的优化***，其特征在于，所述车辆控制器进一步被配置为：
当车辆作为广播列车，当接收到多索取信息后，判断索取列车的优先级，并向最高优先级索取列车发送收取授权。
12.如权利要求9所述的优化***，其特征在于，所述车辆控制器进一步被配置为：
当车辆作为广播列车，在距离列车开车前的时刻t发送广播信息，
当车辆作为索取列车，在距离列车开车前的时刻t停止发送索取信息。
13.如权利要求9至12中任意一项所述的优化***，其特征在于，所述车辆控制器进一步被配置为：若车辆为被授权索取列车，则控制车辆在广播列车的制动开始时刻起，利用广播列车的制动能牵引。
14.如权利要求13所述的优化***，其特征在于，所述车辆控制器进一步被配置为：若车辆为被授权索取列车，则控制车辆在广播列车的制动开始时刻至制动终止时刻之间，吸收广播列车的制动能，且，任一时刻索取列车的牵引能与广播车的制动能相等。
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