CN113401173B - 列车运行控制方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种列车运行控制方法、装置、电子设备及存储介质，其中方法包括：获取列车在当前行驶路段的控制级位；若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段中存在节能道路，则基于列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度；若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置。本发明提供的方法、装置、电子设备及存储介质，有利于减少列车牵引能耗和列车制动能耗，实现列车的节能运行，提高了列车运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车运行控制方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
随着轨道交通的快速发展，轨道交通列车的用电量激增，节能研究显得越发重要。通过增加运行过程的惰行工况，有利于减少列车牵引能耗，实现节能的目的。
现有技术中，通过将列车运行区间划分为若干个子区间，由人工根据各个子区间的线路数据控制列车进行牵引、惰行和制动，对列车实施节能控制。该方法对于不同的线路需重新规划门限设置，调试工作量较大，流程比较复杂，不能直接应用于运营高峰期及运营压力大的线路，节能效果差。
发明内容
本发明提供一种列车运行控制方法、装置、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中列车运行的能耗高的技术问题。
本发明提供一种列车运行控制方法，包括：
获取列车在当前行驶路段的控制级位；
若所述控制级位为牵引级位并且所述当前行驶路段中存在节能道路，则基于所述列车的当前位置、当前速度和所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度；
若所述节能惰行预测速度与所述列车在所述节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置。
根据本发明提供的列车运行控制方法，所述节能道路包括弯道和坡道；
当所述节能道路为弯道时，所述节能道路指定位置为弯道入口；当所述节能道路为坡道时，所述节能道路指定位置为坡道终点。
根据本发明提供的列车运行控制方法，所述基于所述列车的当前位置、当前速度和所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度，包括：
基于所述列车在所述当前位置的重心高度和道路状况数据，以及所述当前速度，确定所述列车在所述当前位置的势能和动能；
基于所述列车在所述节能道路指定位置的重心高度和道路状况数据，确定所述列车在所述节能道路指定位置的势能；
基于所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的消耗能；
基于所述列车在所述当前位置的势能和动能，所述列车在所述节能道路指定位置的势能，以及所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的消耗能，确定所述列车在所述节能道路指定位置的动能；
基于所述列车在所述节能道路指定位置的动能，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
根据本发明提供的列车运行控制方法，所述获取列车在当前行驶路段的控制级位，之后包括：
若所述控制级位为牵引级位并且所述当前行驶路段存在停车点，则基于所述停车点的位置，确定所述当前行驶路段的惰行制动转换位置；
基于所述列车的当前位置、当前速度，以及所述当前位置至所述惰行制动转换位置之间的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述惰行制动转换位置的停车惰行预测速度；
若所述停车惰行预测速度与所述列车在所述惰行制动转换位置的命令速度满足预设条件，则将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述惰行制动转换位置。
根据本发明提供的列车运行控制方法，所述将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置，包括：
基于所述列车在当前位置的牵引级位和所述列车的惰行级位，确定所述列车的级位切换冲击率；
若所述级位切换冲击率大于预设切换冲击率，则基于所述预设切换冲击率，对所述列车在当前位置的牵引级位进行更新。
根据本发明提供的列车运行控制方法，所述将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置，之后包括：
基于所述当前行驶路段中的变速点和变坡点，将所述当前行驶路段划分为多个行驶区间；
基于每一行驶区间起始点和结束点的惰行允许速度、目标限制速度，以及所述列车的顶棚限速和所述列车从每一行驶区间起始点惰行至结束点的惰行速度，确定每一行驶区间的控制策略；
基于每一行驶区间的控制策略，确定每一行驶区间的节能运行时间。
根据本发明提供的列车运行控制方法，所述确定每一行驶区间的节能运行时间，之后包括：
获取上一运行周期中所述列车在所述当前行驶路段上的节能运行时间；
若所述节能运行时间与所述列车的计划运行时间之间的误差大于预设误差阈值，则重新设定所述列车的顶棚限速和惰行参数。
本发明提供一种列车运行控制装置，包括：
获取单元，用于获取列车在当前行驶路段的控制级位；
预测单元，用于若所述控制级位为牵引级位并且所述当前行驶路段中存在节能道路，则基于所述列车的当前位置、当前速度和所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度；
控制单元，用于若所述节能惰行预测速度与所述列车在所述节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述列车运行控制方法的步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述列车运行控制方法的步骤。
本发明提供的列车运行控制方法、装置、电子设备及存储介质，根据列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度，若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置，可以根据当前行驶路段的实际道路状况，充分利用坡道和弯道等，在列车运行过程中增加惰行工况，有利于减少列车牵引能耗和列车制动能耗，实现列车的节能运行，同时，所需的计算参数易于获取，能够适应于不同的线路条件，无需根据人工进行调整，提高了列车运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，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为本发明提供的列车运行控制方法的流程示意图；
图2为本发明提供的进路匹配示意图；
图3为本发明提供的单上坡惰行的示意图；
图4为本发明提供的单下坡惰行的示意图；
图5为本发明提供的多坡度惰行的示意图；
图6为本发明提供的等效坡度动能计算示意图；
图7为本发明提供的列车运行控制装置的结构示意图；
图8为本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的列车运行控制方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤110，获取列车在当前行驶路段的控制级位。
具体地，本发明实施例中的列车可以为地铁、城铁等。当前行驶路段可以为列车在两站之间的路段。
例如，图2为本发明提供的进路匹配示意图，如图2所示，在某些条件下，地面信号***不会将两站之间完整进路下发给全自动驾驶***(Automatic Train Operation，ATO)，此时需要ATO自行匹配进路。具体做法是ATO存储整条线路的默认进路轨道区段列表，一般情况下，列车均按照该进路行驶。当ATO只接收到两站之间部分进路，比如02区段-05区段时，与默认进路轨道区段列表匹配，并且从下一停车站台处截断，截取的进路部分，比如02区段-08区段，作为节能规划目标。此时，可以将截取的进路部分作为当前行驶路段。
列车的控制是采用多个控制级位来实现的，控制级位包括牵引级位、惰行级位和制动级位。其中，牵引级位有多个，每一牵引级位对应一个预设加速度；制动级位有多个，每一制动级位对应一个预设减速度；惰行级位有一个，其对应的加速度为零。
步骤120，若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段中存在节能道路，则基于列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
具体地，节能道路是指在行驶路段中存在的坡道和弯道等。例如，目前多数轨道交通线路按照限速全速运行，并没有充分利用坡度有利条件，造成电能浪费。当列车行驶在当前行驶路段中的下坡道时，可以充分利用坡道的节能优势，即利用重力势能转换为动能，减少牵引输出，有利于降低电能消耗。此外，弯道也广泛存在于行驶路段中。列车过弯时若车速与弯道设计速度差别较大，列车轮对对于轨道产生横向挤压，摩擦力陡增，会严重消耗列车动能。因此，可以通过适当降低车速，减少车速与弯道设计速度之间的差别，从而减少列车动能消耗。
节能道路的道路状况数据是指与节能道路的路况信息相关的数据，包括道路的类型、道路的长度、道路阻力等。例如，对于坡道，道路状况数据可以包括坡度、坡长、道路基本阻力等。对于弯道，道路状况数据可以包括弯道长度、道路基本阻力和弯道曲线附加阻力等。
节能道路指定位置为用于衡量列车是否能惰行通过该节能道路的位置。例如，对于弯道，节能道路指定位置可以为弯道入口。
如果控制级位为牵引级位并且当前行驶路段中存在节能道路，则根据节能道路的类型，进行节能控制。此处的节能控制，是指列车从当前位置行驶至节能道路指定位置的过程中不施加牵引，仅仅依靠列车本身的惯性滑行，从而节约牵引带来的电能消耗。
根据列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，可以计算得到列车的节能惰行预测速度。节能惰行预测速度是指列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的预测速度。
步骤130，若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置。
具体地，命令速度为列车在当前行驶路段上每一处的设定速度，可以根据列车的速度控制曲线得到。预设条件用于衡量节能惰行预测速度与命令速度之间的差距。例如，可以设置配置参数Cpara3,该配置参数可以用于表示节能惰行预测速度V的速度控制裕量，可以根据实际情况进行确定。则预设条件可以为(V+Cpara3)＞＝Vcmd，表示节能惰行预测速度V与配置参数Cpara3之和，大于等于命令速度Vcmd。
如果节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则表明如果采用惰行的控制方式，列车有足够的能量从当前位置行驶至节能道路指定位置，可以不用施加牵引。此时，可以将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置。
如果节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度不满足预设条件，则表明如果采用惰行的控制方式，列车没有足够的能量从当前位置行驶至节能道路指定位置，必须施加牵引。此时，可以保持列车在当前位置的控制级位为牵引级位。
本发明实施例提供的列车运行控制方法，根据列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度，若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置，可以根据当前行驶路段的实际道路状况，充分利用坡道和弯道等，在列车运行过程中增加惰行工况，有利于减少列车牵引能耗和列车制动能耗，实现列车的节能运行，同时，所需的计算参数易于获取，能够适应于不同的线路条件，无需根据人工进行调整，提高了列车运行效率。
基于上述实施例，节能道路包括弯道和坡道；
当节能道路为弯道时，节能道路指定位置为弯道入口；当节能道路为坡道时，节能道路指定位置为坡道终点。
具体地，当节能道路为弯道时，节能道路指定位置为弯道入口。例如，遍历进路范围内所有弯道(弯道长度小于Cpara1，或弯道半径大于Cpara2除外)。对于其中每一弯道，根据列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，计算列车从当前位置惰行至弯道入口的节能惰行预测速度V，并与弯道入口的命令速度Vcmd比较，若满足(V+Cpara3)＞＝Vcmd，则将列车计算得到的牵引级位修正为惰行级位。Cpara3为配置参数。Cpara1为弯道长度限制系数，Cpara2为弯道半径限制系数，可以根据实际情况进行设置。
弯道位置应尽量保证列车速度与命令速度接近，使得列车运行时可以节约制动能量。
当节能道路为坡道时，节能道路指定位置为坡道终点。例如，图3为本发明提供的单上坡惰行的示意图，如图3所示，当前行驶路段中存在单上坡时，计算坡度终点的命令速度Vcmd和从列车当前位置惰行至坡度终点的列车速度V。若(V+Cpara3)＞＝Vcmd，则当前位置至上坡终点不需要加速。图4为本发明提供的单下坡惰行的示意图，如图4所示，当前行驶路段中存在单上坡时，计算坡度终点的命令速度Vcmd和从列车当前位置惰行至坡度终点的列车速度V。若(V+Cpara3)＞＝Vcmd，则当前位置至下坡终点不需要加速。图5为本发明提供的多坡度惰行的示意图，如图5所示，针对多坡度，计算当前位置惰行至各个坡度终点的速度，以及各个坡度终点的命令速度，只要存在一处满足(V+Cparr3)＞＝Vcmd，则不需要加速。在图中，按照坡道与列车的距离从远到近，依次计算各个坡道终点处的惰行速度Vi，i＝1,2,3,4。若存在一处(Vi+Cpara3)＞＝Vcmd，则表明列车可以惰行至该坡道终点处，当计算出牵引级位时，修正为惰行级位。
通过合理利用坡道，使得列车运行时可以节约牵引能量。
基于上述任一实施例，步骤120包括：
基于列车在当前位置的重心高度和道路状况数据，以及当前速度，确定列车在当前位置的势能和动能；
基于列车在节能道路指定位置的重心高度和道路状况数据，确定列车在节能道路指定位置的势能；
基于节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的消耗能；
基于列车在当前位置的势能和动能，列车在节能道路指定位置的势能，以及列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的消耗能，确定列车在节能道路指定位置的动能；
基于列车在节能道路指定位置的动能，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
具体地，节能惰行预测速度的目的是判断列车以当前位置、当前速度惰行至某位置时，该位置的命令速度与列车速度的差距是否满足要求。预测列车车速，需要考虑基本阻力、坡度、弯道、风洞等因素。
节能惰行预测速度的计算可以根据能量守恒公式进行计算。本发明实施例考虑列车为多质点物体，使用惯性质量、静态质量、基准点势能差、能量守恒公式计算列车处于多个坡度段时的能量。
能量守恒公式可以表示为：
式中，Mi为列车的动态质量或惯性质量，是列车静态质量Mp和与惯性相当的质量Mrot之和，g为重力加速度，v为列车速度，h为列车重心高度，W为列车消耗能量，E为列车的总能量。
图6为本发明提供的等效坡度动能计算示意图，如图6所示，车长为L，重力加速度为g，B点车头位置PB，A点车头位置PA，基本阻力Rf，各弯道的曲线附加阻力Rcramp，各弯道对应的长度Lcramp。
假设A点为势能基准点，速度为VA，列车处于30‰坡的车长为LA1，重心高度为：
hA1＝-(1/2)*LA1*(30/1000)
车辆动能为：
车辆势能为：
EA2＝(Mp*LA1/L)*g*hA1
假设B点为势能基准点，
列车位于-10‰坡度的车长为LB1，重心高度为：
hB1＝-(1/2)*LB1*(10/1000)
列车位于10‰坡度的车长为LB2，重心高度为：
hB2＝-(1/2)*LB2*(10/1000)
列车位于-20‰坡度的车长为LB3，重心高度为：
hB3＝(1/2)*LB3*(20/1000)-LB2*(10/1000)
车辆势能为：
EB2＝(Mp*LB1/L)*g*hB1+(Mp*LB2/L)*g*hB2+(Mp*LB3/L)*g*hB3
AB点间坡度0‰，-20‰，10‰长度依次为Lramp(1)，Lramp(2)，Lramp(3)。AB点势能差为：
ΔE＝Mp*g(0*Lramp(1)+(–20/1000)*Lramp(2)+(10/1000*Lramp(3))
考虑基本阻力和弯道影响，B点动能为：
EB1＝EA1+EA2–ΔE–EB2+W
其中，列车克服阻力的消耗能W为：
根据列车在B点的动能，可以确定列车从A点惰行至B点的节能惰行预测速度VB，用公式表示为：
基于上述任一实施例，步骤110之后包括：
若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段存在停车点，则基于停车点的位置，确定当前行驶路段的惰行制动转换位置；
基于列车的当前位置、当前速度，以及当前位置至惰行制动转换位置之间的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置的停车惰行预测速度；
若停车惰行预测速度与列车在惰行制动转换位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置。
具体地，现有的停车控制策略都是牵引-制动、巡航-制动、牵引-巡航-制动等。为了在精确停车的同时节省制动能量，可以设置惰行制动转换位置，即在此位置之前，将列车设置为惰行工况，在此位置之后，根据停车点位置进行精确制动。惰行制动转换位置设置在列车当前位置和停车点之间，惰行制动转换位置与停车点之间的距离可以根据需要进行设置。
停车惰行预测速度是指列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置的预测速度。若列车驶向停车点，如果控制级位为牵引级位，则可以根据列车的当前位置、当前速度，以及当前位置至惰行制动转换位置之间的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置的停车惰行预测速度。
如果停车惰行预测速度与列车在惰行制动转换位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置。
例如，为不影响精确停车功能，(停车点位置-Cpara4)作为惰行-制动转换位置，Cpara4为配置参数。计算列车从当前位置惰行至(停车点位置-Cpara4)的列车速度V及(停车点位置-Cpara4)的命令速度Vcmd，若(V+Cpara3)＞＝Vcmd，则当计算出牵引级位时，修正为惰行级位。
列车从当前位置行驶至惰行制动转换位置的过程中不施加牵引，仅仅依靠列车本身的惯性滑行，从而节约牵引带来的电能消耗。
基于上述任一实施例，当计划运行时间富裕时，若列车按照极低的速度运行，会使乘客担心出现列车故障，因此需限制运行效率不能过低。具体方法是，计算当前位置、当前速度惰行至当前坡度终点的速度V及当前坡度段终点命令速度Vcmd，只有(V>Cpara5)且(V+Cpara6)＞Vcmd)时，才可以将牵引级位修正为惰行级位。
Cpara5和Cpara6为速度限制系数，可以根据实际情况进行设置。
基于上述任一实施例，步骤130包括：
基于列车在当前位置的牵引级位和列车的惰行级位，确定列车的级位切换冲击率；
若级位切换冲击率大于预设切换冲击率，则基于预设切换冲击率，对列车在当前位置的牵引级位进行更新。
具体地，为了避免牵引级位切换至惰行级位时，由于列车的级位切换幅度过大导致车速变化明显，导致乘客的舒适度降低等现象，可以设置预设切换冲击率，对列车的级位切换进行衡量。
级位切换冲击率为列车的加速度变化率，可以根据列车在当前位置的牵引级位和列车的惰行级位求解得到。
若级位切换冲击率大于预设切换冲击率，则暂缓将牵引级位直接切换为惰行级位，可以根据预设切换冲击率，将当前的牵引级位更新为档位较小的牵引级位，然后再次计算列车的级位切换冲击率，若仍然不满足，则继续减小牵引级位，直至得到的级位切换冲击率小于等于预设切换冲击率时，再将更新后的牵引级位切换至惰行级位。
例如，配置冲击率参数CJerk，当牵引工况转换为惰行工况时，冲击率若大于CJerk，则不立即使用惰行级位，计算满足CJerk的减速度，根据车辆参数计算相应级位。
基于上述任一实施例，基于列车在当前行驶路段中的命令速度，确定列车的当前位置开始惰行的起始速度。
具体地，列车在当前位置开始惰行的起始速度为列车在当前位置的惰行允许速度。
基于上述任一实施例，为了将节能运行时间和计划运行时间保持一致，可以采取制动级位降速，在削顶计算时，最低削顶速度为MIN(列车当前速度，Cpara5)，其中，Cpara5为最低削顶配置值，可以根据需要进行配置。削顶速度用于对列车的最高限制速度进行修改。
基于上述任一实施例，步骤130之后包括：
基于当前行驶路段中的变速点和变坡点，将当前行驶路段划分为多个行驶区间；
基于每一行驶区间起始点和结束点的惰行允许速度、目标限制速度，以及列车的顶棚限速和列车从每一行驶区间起始点惰行至结束点的惰行速度，确定每一行驶区间的控制策略；
基于每一行驶区间的控制策略，确定每一行驶区间的节能运行时间。
具体地，变速点为列车运行过程中改变限速的点。变坡点为列车运行过程中改变坡度的点。可以根据当前行驶路段中的变速点和变坡点，将当前行驶路段划分为多个行驶区间。
惰行允许速度为列车在当前位置开始惰行的起始速度。列车的顶棚限速为列车的最高限制速度。控制策略包括牵引、制动、惰行，以及巡航等。巡航为列车通过牵引、制动和组合，保持列车的速度稳定在设定值。
例如，将当前行驶路段划分为多个行驶区间后，遍历所有区间，以任一区间为例，列车在该区间的当前位置为P3，该区段结束位置P4。计算P3惰行至P4的速度Vcoast；计算P3、P4处可以开启惰行节能的起始速度Vcoast3、Vcoast4；计算P3、P4处目标点限制速度Vtar3、Vtar4；计算顶棚限速Vceil。
可以采用下列逻辑确定行驶区间的控制策略和运行时间：
若入口速度V3>Vtar3:
制动通过，计算时间和出口速度
若入口速度V3<＝Vtar3:
若V3>＝Vcoast3：
若Vtar4<Vceil:
若Vcoast<Vtar4:
惰行通过，计算时间和出口速度
若Vcoast>＝Vtar4:
若惰行加速度>0:
区分惰行-巡航-制动通过，或惰行-制动通过计算通过时间和出口速度
若惰行加速度<＝0:
惰行-制动通过，计算时间和出口速度
若Vtar4>＝Vceil:
若Vcoast<＝Vceil:
惰行通过，计算时间和出口速度
若Vcoast>Vceil:
若惰行加速度>0:
惰行-巡航通过，计算通过时间和出口速度若惰行加速度<＝0:
异常处理
若V3<＝Vcoast3：
若V3>＝Vceil:
若Vcoast4<＝MIN(Vtar4，Vceil)：
若惰行加速度<0:
巡航-惰行通过，计算通过时间和出口速度
若惰行加速度>＝0:
异常处理
若Vtar4<Vceil：
巡航-制动通过，计算时间和出口速度
其他：
巡航通过，计算时间和出口速度
若V3<Vceil:
计算当前速度达到P4的速度V4及时间
若V4<＝MIN(Vtar4，Vceil)：
若V4<Vcoast4：
加速通过，计算时间和出口速度
若V4>＝Vcoast4：
加速-惰行通过，计算时间和出口速度
若V4>MIN(Vtar4，Vceil)：
若Vcoast4<MIN(Vtar4，Vceil)：
区分加速-惰行通过，或加速-巡航-惰行通过计算通过时间和出口速
若Vcoast4>＝MIN(Vtar4，Vceil)：
区分加速-制动通过，或加速-巡航-制动通过计算通过时间和出口速度
本发明实施例提供一种列车运行控制方法，可以全局规划运行时间，具有较强的预测能力。
基于上述任一实施例，确定每一行驶区间的节能运行时间，之后包括：
获取上一运行周期中列车在当前行驶路段上的节能运行时间；
若节能运行时间与列车的计划运行时间之间的误差大于预设误差阈值，则重新设定列车的顶棚限速和惰行参数。
具体地，顶棚限速用于对列车的命令速度和惰行速度进行限制，惰行参数包括各种配置参数等。
可以通过如下逻辑对列车的顶棚限速和惰行参数进行调整：
设置最高削顶速度Vup，最低削顶速度Vdown＝MIN(列车当前速度V，Cpara5)；
根据上周期记录的削顶速度、惰行参数计算运行时间，并与计划运行时间比较，当误差较大时，重新规划削顶速度及惰行参数；
若需要重新规划，计算削顶速度为Vdown及惰行参数为Cpara3的运行时间，若满足误差要求或小于ATS(Automatic Train Supervision，列车自动监控***)时间，退出当前逻辑，记录削顶速度Vdown、惰行参数Cpara3；
若需要重新规划，计算削顶速度为Vup及惰行参数为0的运行时间，若满足误差要求或若大于ATS时间，退出当前逻辑，记录削顶速度Vup、惰行参数0；
若需要重新规划，轮询计算削顶速度为Vup及惰行参数为0-Cpara3的运行时间，若满足误差要求，退出当前逻辑，记录削顶速度Vup、惰行参数；
若需要重新规划，轮询计算削顶速度为Vup-Vdown及惰行参数为Cpara3的运行时间，若满足误差要求，退出当前逻辑，记录削顶速度、惰行参数Cpara3，
若规划成功，记录削顶速度、惰行参数，否则按照限速全速运行。
基于上述任一实施例，图7为本发明提供的列车运行控制装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：
获取单元710，用于获取列车在当前行驶路段的控制级位；
预测单元720，用于若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段中存在节能道路，则基于列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度；
控制单元730，用于若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置。
本发明实施例提供的列车运行控制装置，根据列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度，若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置，可以根据当前行驶路段的实际道路状况，充分利用坡道和弯道等，在列车运行过程中增加惰行工况，有利于减少列车牵引能耗和列车制动能耗，实现列车的节能运行，同时，所需的计算参数易于获取，能够适应于不同的线路条件，无需根据人工进行调整，提高了列车运行效率。
基于上述任一实施例，节能道路包括弯道和坡道；
当节能道路为弯道时，节能道路指定位置为弯道入口；当节能道路为坡道时，节能道路指定位置为坡道终点。
基于上述任一实施例，预测单元720用于：
基于列车在当前位置的重心高度和道路状况数据，以及当前速度，确定列车在当前位置的势能和动能；
基于列车在节能道路指定位置的重心高度和道路状况数据，确定列车在节能道路指定位置的势能；
基于节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的消耗能；
基于列车在当前位置的势能和动能，列车在节能道路指定位置的势能，以及列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的消耗能，确定列车在节能道路指定位置的动能；
基于列车在节能道路指定位置的动能，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
基于上述任一实施例，该装置还包括：
停车单元，用于若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段存在停车点，则基于停车点的位置，确定当前行驶路段的惰行制动转换位置；
基于列车的当前位置、当前速度，以及当前位置至惰行制动转换位置之间的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置的停车惰行预测速度；
若停车惰行预测速度与列车在惰行制动转换位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至惰行制动转换位置。
基于上述任一实施例，控制单元730包括：
切换单元，用于基于列车在当前位置的牵引级位和列车的惰行级位，确定列车的级位切换冲击率；若级位切换冲击率大于预设切换冲击率，则基于预设切换冲击率，对列车在当前位置的牵引级位进行更新。
基于上述任一实施例，该装置还包括：
时间确定单元，用于基于当前行驶路段中的变速点和变坡点，将当前行驶路段划分为多个行驶区间；基于每一行驶区间起始点和结束点的惰行允许速度、目标限制速度，以及列车的顶棚限速和列车从每一行驶区间起始点惰行至结束点的惰行速度，确定每一行驶区间的控制策略；基于每一行驶区间的控制策略，确定每一行驶区间的节能运行时间。
基于上述任一实施例，该装置还包括：
参数更新单元，用于获取上一运行周期中列车在当前行驶路段上的节能运行时间；若节能运行时间与列车的计划运行时间之间的误差大于预设误差阈值，则重新设定列车的顶棚限速和惰行参数。
基于上述任一实施例，图8为本发明提供的电子设备的结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(Processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(Memory)830和通信总线(Communications Bus)840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑命令，以执行如下方法：
获取列车在当前行驶路段的控制级位；若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段中存在节能道路，则基于列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度；若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置。
此外，上述的存储器830中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例提供的电子设备中的处理器可以调用存储器中的逻辑指令，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：
获取列车在当前行驶路段的控制级位；若控制级位为牵引级位并且当前行驶路段中存在节能道路，则基于列车的当前位置、当前速度和节能道路的道路状况数据，确定列车从当前位置惰行至节能道路指定位置的节能惰行预测速度；若节能惰行预测速度与列车在节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制列车从当前位置惰行至节能道路指定位置。
本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质上存储的计算机程序被执行时，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种列车运行控制方法，其特征在于，包括：
获取列车在当前行驶路段的控制级位；
若所述控制级位为牵引级位并且所述当前行驶路段中存在节能道路，则基于所述列车的当前位置、当前速度和所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度；
若所述节能惰行预测速度与所述列车在所述节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置；
所述基于所述列车的当前位置、当前速度和所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度，包括：
基于所述列车在所述当前位置的重心高度和道路状况数据，以及所述当前速度，确定所述列车在所述当前位置的势能和动能；
基于所述列车在所述节能道路指定位置的重心高度和道路状况数据，确定所述列车在所述节能道路指定位置的势能；
基于所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的消耗能；
基于所述列车在所述当前位置的势能和动能，所述列车在所述节能道路指定位置的势能，以及所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的消耗能，确定所述列车在所述节能道路指定位置的动能；
基于所述列车在所述节能道路指定位置的动能，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
2.根据权利要求1所述的列车运行控制方法，其特征在于，所述节能道路包括弯道和坡道；
当所述节能道路为弯道时，所述节能道路指定位置为弯道入口；当所述节能道路为坡道时，所述节能道路指定位置为坡道终点。
3.根据权利要求1所述的列车运行控制方法，其特征在于，所述获取列车在当前行驶路段的控制级位，之后包括：
若所述控制级位为牵引级位并且所述当前行驶路段存在停车点，则基于所述停车点的位置，确定所述当前行驶路段的惰行制动转换位置；
基于所述列车的当前位置、当前速度，以及所述当前位置至所述惰行制动转换位置之间的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述惰行制动转换位置的停车惰行预测速度；
若所述停车惰行预测速度与所述列车在所述惰行制动转换位置的命令速度满足预设条件，则将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述惰行制动转换位置。
4.根据权利要求1或3所述的列车运行控制方法，其特征在于，所述将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置，包括：
基于所述列车在当前位置的牵引级位和所述列车的惰行级位，确定所述列车的级位切换冲击率；
若所述级位切换冲击率大于预设切换冲击率，则基于所述预设切换冲击率，对所述列车在当前位置的牵引级位进行更新。
5.根据权利要求1所述的列车运行控制方法，其特征在于，所述将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置，之后包括：
基于所述当前行驶路段中的变速点和变坡点，将所述当前行驶路段划分为多个行驶区间；
基于每一行驶区间起始点和结束点的惰行允许速度、目标限制速度，以及所述列车的顶棚限速和所述列车从每一行驶区间起始点惰行至结束点的惰行速度，确定每一行驶区间的控制策略；
基于每一行驶区间的控制策略，确定每一行驶区间的节能运行时间。
6.根据权利要求5所述的列车运行控制方法，其特征在于，所述确定每一行驶区间的节能运行时间，之后包括：
获取上一运行周期中所述列车在所述当前行驶路段上的节能运行时间；
若所述节能运行时间与所述列车的计划运行时间之间的误差大于预设误差阈值，则重新设定所述列车的顶棚限速和惰行参数。
7.一种列车运行控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取列车在当前行驶路段的控制级位；
预测单元，用于若所述控制级位为牵引级位并且所述当前行驶路段中存在节能道路，则基于所述列车的当前位置、当前速度和所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度；
控制单元，用于若所述节能惰行预测速度与所述列车在所述节能道路指定位置的命令速度满足预设条件，则将所述列车在当前位置的控制级位切换至惰行级位，控制所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置；
所述预测单元具体用于：
基于所述列车在所述当前位置的重心高度和道路状况数据，以及所述当前速度，确定所述列车在所述当前位置的势能和动能；
基于所述列车在所述节能道路指定位置的重心高度和道路状况数据，确定所述列车在所述节能道路指定位置的势能；
基于所述节能道路的道路状况数据，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的消耗能；
基于所述列车在所述当前位置的势能和动能，所述列车在所述节能道路指定位置的势能，以及所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的消耗能，确定所述列车在所述节能道路指定位置的动能；
基于所述列车在所述节能道路指定位置的动能，确定所述列车从所述当前位置惰行至所述节能道路指定位置的节能惰行预测速度。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述列车运行控制方法的步骤。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述列车运行控制方法的步骤。
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