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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明公开了一种考虑列车控制力平缓度的节能速度曲线调整方法，本发明在进行操纵优化时考虑了列车控制力平缓度指标，使得列车在实际运行过程中能够有效的降低纵向冲动，保障列车安全平稳运行。本发明以降低牵引能耗和调整时间约束使得速度曲线满足控制力平缓度为研究重点，通过加入松弛因子根据控制力平缓度的高低调整时间约束上下限，使得优化结果同时满足降低能耗和控制力平缓度指标的要求，从而提高了列车的运营效率和运营安全性。

主权项：1.一种考虑列车控制力平缓度的节能速度曲线调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取列车信息和线路信息；S2、根据列车最大运行能力计算最小运行时间；S3、设定松弛因子的初始上下限；根据松弛因子的当前上限设定最大时间约束上限；S4、判断最小运行时间是否小于最大时间约束上限，若是则进入步骤S5；否则输出列车最大运行能力对应的速度曲线；S5、采用二分法计算当前松弛因子，判断当前松弛因子是否超限，若是则输出上一个符合条件的速度曲线；否则进入步骤S6；S6、根据规定的区间运行时间和当前松弛因子的关系更新时间约束上下限；S7、以能耗最低为目标，获取满足当前约束的最优节能速度曲线，以及该曲线对应的实际运行时间、能耗和控制力平缓度；当前约束包括当前时间约束、速度约束、牵引约束和电制动约束；S8、判断当前曲线的实际运行时间是否大于最小运行时间，若是则进入步骤S9；否则输出列车最大运行能力对应的速度曲线；S9、判断当前曲线的控制力平缓度是否满足要求，若是则输出当前曲线，结束调整；否则根据当前曲线的控制力平缓度的高低调整松弛因子，返回步骤S5；步骤S3的具体方法为：设定松弛因子的初始上限和初始下限；设定最大时间约束上限为；其中为分段时间；二分法的计算表达式为： 其中为二分法得到的当前松弛因子；步骤S6的具体方法为：将时间约束上限更新为，将时间约束下限更新为；步骤S7的具体方法包括以下子步骤：S7-1、根据公式： 建立速度约束；其中为限速下限；为列车处于位置k时的速度；为列车处于位置k时的限速上限；S7-2、根据公式： 建立牵引约束；其中为列车处于位置k时的牵引力；、、、均为常数；为列车的最大牵引力；S7-3、根据公式： 建立牵引力和电制动力的变化率约束；其中为最大变化率；，表示列车处于位置k时作用在列车上的力；表示列车处于位置k-1时作用在列车上的力；S7-4、根据公式： 建立电制动约束；其中为列车处于位置k时的电制动力，；为用于修正牵引力和制动力同时存在情景下的辅助参数；、、和均为常数；为列车的最大电制动力；S7-5、根据公式： 建立分段时间约束；其中和为相邻两个站间的相对位置；表示第i个站间的运行时间；S7-6、根据公式： 以能耗最低构建目标函数；其中为能耗；和为列车运行区段起点和终点位置；为列车牵引力；为列车牵引工况整车机电效率；为再生制动能量利用率；为列车制动工况整车机电效率；为列车制动力；s为列车运行距离；S7-7、将约束转化为带二次约束的混合整数线性规划模型的标准形式，获取满足当前约束的最优节能速度曲线，以及该曲线对应的实际运行时间、能耗和控制力平缓度；步骤S7-7中将约束转化为带二次约束的混合整数线性规划模型的标准形式的具体方法包括以下子步骤：S7-7-1、将目标函数转换为线性成本函数f，得到矩阵： 其中，R表示实数；表示4N行1列的向量；和均为零向量；表示矩阵的转置；，表示离散化为N个间隔的间隔步长；；为的向量，i=1,2,3,4；S7-7-2、根据公式： 构建列车的动力学模型；其中为描述空气制动力的逻辑变量；为空气制动参数；为列车基本运行阻力；为列车附加阻力；为列车质量；为列车回转质量系数；为列车运行时间；S7-7-3、将列车的动力学模型的第一部分写成二次约束的标准表达式，得到矩阵、和；其中，，和分别为的行和列；，为第k步的矩阵的第一行第一列的向量，其余向量均为零向量；为4N行4N列的矩阵；为拟合后的单位基本阻力系数；；；为第k步的矩阵的第一行；为第k步的矩阵的第三行；矩阵的其余向量均为零向量；第k步对应位置k；S7-7-4、将列车的动力学模型的第二部分写成二次约束的标准表达式，得到矩阵、和；其中，为第k步的矩阵的第一行第二列的向量；矩阵的其余部分均为零向量；为零向量；为一行一列的单位矩阵；S7-7-5、将建立的不等式约束转换为线性不等式约束，得到矩阵和；其中；，；，，；，，；，；，，；，，，；，，，；，，；，；，；，；，；；；矩阵A的其余部分为零向量；为12N行4N列的矩阵；为12N行1列的矩阵；S7-7-6、根据公式： 获取边界约束条件；其中；为辅助变量；为第N步的速度；为第N步的限速；为第N步的电制动力。

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