專利名稱：內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱的方法和指導(dǎo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱的方法和指導(dǎo)裝置，屬于 機(jī)車控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
列車運行過程是一個典型的復(fù)雜、多輸入、多目標(biāo)、大滯后的非 線性系統(tǒng)，充滿了大量的隨機(jī)性和不確定性因素，很難找到其精確的 數(shù)學(xué)模型和最優(yōu)解，如何準(zhǔn)確、快速地計算出列車在各種不同條件下 的運行效果，搜尋滿意解以實現(xiàn)列車安全、平穩(wěn)、準(zhǔn)時、節(jié)能的行駛 是列車優(yōu)化操縱運行計算的主要任務(wù)。由于列車運行環(huán)境的復(fù)雜性，列車優(yōu)化操縱運行的算法模型及其 求解技術(shù)是一項十分困難的工作，而且有著嚴(yán)格的應(yīng)用范圍，國內(nèi)外對列車優(yōu)化運行的控制算法已經(jīng)有一些研究。20世紀(jì)80年代，澳大 利亞SGG研究所開發(fā)的Mctromiser計算機(jī)控制的列車司機(jī)輔助控制 系統(tǒng)在短途運輸中試運行，實驗效果良好。我國對這方面的研究尚處 于初期階段。1989年，北京交通大學(xué)(原北方交通大學(xué))研制了一套 以單片機(jī)為主從結(jié)構(gòu)的機(jī)車優(yōu)化操縱的微機(jī)指導(dǎo)系統(tǒng)，以優(yōu)化原理與 模糊控制理論為基礎(chǔ)，離線優(yōu)化計算和在線模糊控制相結(jié)合，并在北京型內(nèi)燃機(jī)車上進(jìn)行實驗。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)提高了列車正點率、 節(jié)省了燃油消耗。1995年，結(jié)合國家"八五"重點科技攻關(guān)項目"減輕重 載列車與線路相互作用及優(yōu)化操縱的研究"，西南交通大學(xué)研制了新型車載微機(jī)系統(tǒng)"列車優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置"，采用了離線尋優(yōu)建立優(yōu)化操縱運行數(shù)據(jù)庫再結(jié)合在線實時調(diào)整的方法。該系統(tǒng)也曾在兩臺DF4型 電傳動內(nèi)燃機(jī)車上的試用，效果良好。以往的研究大多是在列車開車前如何計算優(yōu)化的運行曲線，關(guān)于 列車實際運行過程中的實時控制算法較少，尤其是多列車運行環(huán)境下 列車優(yōu)化運行的實時控制研究的更少。國外列車節(jié)能算法的研究側(cè)重 于理論，其計算模型復(fù)雜，須反復(fù)迭代才可得到優(yōu)化解，對于運行環(huán) 境復(fù)雜的國內(nèi)大鐵路運行區(qū)段來說，現(xiàn)行主流的計算機(jī)難以承受如此 復(fù)雜的運算。而國內(nèi)的研究基本上采用離線優(yōu)化與在線控制相結(jié)合的 方法，其給出的列車優(yōu)化操縱方案多是列車運行工況的變化結(jié)果，這 些算法更適用于無級調(diào)速模式的列車節(jié)能運行。而國內(nèi)鐵路運輸使用 的多是有級調(diào)速模式的機(jī)車，設(shè)有若干個牽引手柄位及電阻制動手柄 位，不同的手柄位將直接導(dǎo)致不同的運行效果。所以在對駕駛員進(jìn)行 操縱指導(dǎo)時，既需要為駕駛員提供列車優(yōu)化操縱的速度模式曲線，還 應(yīng)有工況、手柄位(柴油機(jī)轉(zhuǎn)速)模式曲線。因此，研究開發(fā)出一套適 用于國內(nèi)大鐵路實際運行環(huán)境條件下運行快速而準(zhǔn)確有效的內(nèi)燃牽引 機(jī)車優(yōu)化操縱的算法和指導(dǎo)裝置具有重要的現(xiàn)實意義和廣泛的應(yīng)用前 景。發(fā)明內(nèi)容為解決既有的列車優(yōu)化操縱算法的上述問題，實現(xiàn)列車安全、平 穩(wěn)、準(zhǔn)時、節(jié)能地行駛，本發(fā)明提供一種適用于國內(nèi)各主要型號內(nèi)燃 機(jī)車的列車優(yōu)化操縱方法和指導(dǎo)裝置。一種適用于國內(nèi)各主要型號內(nèi)燃機(jī)車的列車優(yōu)化操縱方法和指導(dǎo) 裝置，是建立在列車節(jié)能運行實時控制算法的基礎(chǔ)上，在線計算基于當(dāng) 前運行環(huán)境和條件的列車優(yōu)化操縱指導(dǎo)方案，列車在晚點狀態(tài)運行時， 指導(dǎo)裝置能實時提供恢復(fù)列車正點運行的優(yōu)化操縱方案。裝置安裝在 機(jī)車駕駛室中，可用于不同的運行線路和信號配置情況，系統(tǒng)不影響 機(jī)車現(xiàn)有裝備的布局和工作、不影響司機(jī)操作。一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置采用4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱結(jié)構(gòu)，既符 合開放式工作平臺結(jié)構(gòu)的要求，也便于裝置的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，有利 于裝置的檢測、維護(hù)、功能擴(kuò)充和規(guī)范管理。一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置可外接100-240伏直流電或 220伏交流電，其通訊單元采用RS-485通信方式通過三絞屏蔽線和5 芯航空插頭YP21ZJ9uQ連接到機(jī)車上既有的列車實時信息發(fā)送單元， 實時獲取列車當(dāng)前運行時刻信息。通訊單元記錄的信息以及計算單元 記錄的信息可以文本文件形式存儲于裝置磁盤中，亦可通過USB接口 轉(zhuǎn)存至外接存儲設(shè)備。裝置采用列車節(jié)能運行實時控制算法計算優(yōu)化 操縱方案，可通過曲線、文字、語音方式為司機(jī)提供推薦的操縱策略， 曲線和文字顯示于帶控制按鈕的10. 4英寸TFT高亮度彩色液晶顯示屏 上。一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置，軟件部分采用面向?qū)ο蟮?程序設(shè)計方法，包括以下幾個主要模塊通訊接口模塊、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫 模塊、運行計算模塊以及系統(tǒng)輸出模塊，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。通訊接口模塊設(shè)計采用RS-485串行通信方式每隔50毫秒動態(tài)讀取列車運行速度、位置、機(jī)車工況、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、列車管壓力、前方 信號機(jī)信號以及列車編組等當(dāng)前時刻運行信息，并對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行可 靠性分析。該模塊還包括人機(jī)交互界面，司機(jī)可在此界面設(shè)置列車目 標(biāo)速度、默認(rèn)手柄位，選擇運行方向和操縱策略等?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫模塊包括機(jī)車數(shù)據(jù)庫、車輛數(shù)據(jù)庫、線路數(shù)據(jù)庫以及 牽引計算操縱經(jīng)驗知識庫。其中機(jī)車數(shù)據(jù)庫包括牽引特性曲線、制動特性曲線、燃油特性曲 線、構(gòu)造速度、計算質(zhì)量、啟動牽引力、計算啟動阻力、阻力方程參數(shù)等信息；車輛數(shù)據(jù)庫包括各類型車輛長度、自重、閘瓦類型、閘瓦摩擦系數(shù)、換算摩擦系數(shù)、阻力方程參數(shù)等信息；線路數(shù)據(jù)庫包括線路坡道、曲線、橋梁、隧道、車站和信號機(jī)位 置以及工程限速等信息，系統(tǒng)根據(jù)上述線路數(shù)據(jù)自動生成區(qū)段的平縱 斷面圖及車站平面示意圖；牽引計算操縱經(jīng)驗知識庫存放的是列車圖定運行時分、《列車牽引 計算規(guī)程》與《機(jī)車操作規(guī)程》規(guī)定的列車操縱原則、方法以及優(yōu)秀 司機(jī)在給定線路上的操縱經(jīng)驗，這些經(jīng)驗和策略可以在智能控制的框 架下得到合適的表征和利用，能進(jìn)一步豐富和完善系統(tǒng)算法，使之更 適合實際的運行環(huán)境。由于系統(tǒng)要兼顧不同類型的鐵路，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的 完備性是一個重要標(biāo)志，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫模塊可以在使用中不斷維護(hù)和擴(kuò) 充。運行計算模塊是系統(tǒng)的核心模塊，主要采用列車節(jié)能運行實時控 制算法。通訊接口模塊實時采集列車當(dāng)前時刻運行信息，運行計算模塊以 校驗后的列車當(dāng)前時刻運行信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫模塊的靜態(tài)存儲信息為條件，計算基于列車當(dāng)前運行環(huán)境的優(yōu)化操縱方案，并將該方案送至 系統(tǒng)輸出模塊。系統(tǒng)輸出模塊通過專門的設(shè)計為用戶提供多種輸出手段。輸出方 式主要有屏幕輸出、打印機(jī)/繪圖儀輸出兩大類，根據(jù)要求，系統(tǒng)還提供將模擬結(jié)果以AutoCAD文件形式存盤的輸出方式。該模塊提供曲線 顯示和語音功能以提示司機(jī)如何改變操縱方案，列車運行過程中，裝置顯示器實時顯示如下信息① 運行前方5kra范圍內(nèi)線路允許速度、機(jī)車車輛構(gòu)造限速以及臨 時限制速度三者的最低速度值曲線；② 運行前方5km范圍內(nèi)列車控制模式限制速度曲線；③ 運行前方5km路程內(nèi)的線路平面曲線、坡道、橋梁、隧道、信 號機(jī)位置與顯示狀態(tài)、平交道口以及車站的平面示意圖；④ 運行前方5km路程內(nèi)的機(jī)車優(yōu)化操縱的列車運行速度距離曲 線、機(jī)車工況手柄位距離曲線；一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱的方法，包括列車節(jié)能運行實時控制算法，具體表述如下1、列車運行限速的初始化計算傳統(tǒng)的牽引電算采用試湊的方法，依據(jù)當(dāng)前的列車速度和運行工 況計算至目標(biāo)點(如換坡點或停車點)，如果計算結(jié)果不滿足限速要求、 停車要求等，則退回一個或幾個計算點采用其它的工況進(jìn)行重算，直 到得到的數(shù)據(jù)滿足要求為止。這種算法在一般的牽引計算或者自動編 制機(jī)車操縱示意圖是可行的，但因為需要頻繁退回重算，試湊法并不 適合于多列車運行模擬、對機(jī)車操縱進(jìn)行實時指導(dǎo)或自動控制。本算法在模擬計算之前先進(jìn)行初始化限速計算，盡量避免退回重 算。當(dāng)列車從高限速向低限速過渡時，必須在低限速的起點以前開始 降低速度，否則就會出現(xiàn)超過限速的情況，這就是以前的牽引電算退 回重算的原因。在保證了安全運行的基礎(chǔ)上，從高限速到低限速的變 化，對于列車的節(jié)能運行也有著重要影響。因為列車節(jié)能運行的基本 原則就是在運行過程中要盡可能避免不必要的制動調(diào)速，列車運行經(jīng) 過限速曲線從高限速到低限速的變化的地段，列車應(yīng)該提前減速，惰 行或者低手柄位牽引通過低限速區(qū)，否則就不可避免采用制動調(diào)速。 本算法采用了在初始化階段反推計算從高限速到低限速的過渡曲線， 具體表述如下(1) 賦初值初速度^二V低，其中V低、^j分別代表低 限速值、低限速起始點公里標(biāo)；(2) 計算惰行工況下列車加速度a，如果">0，轉(zhuǎn)(3)，如果"0， 轉(zhuǎn)(5);(3) 如果內(nèi)燃機(jī)車有電阻制動，計算電阻制動工況下列車的加速 度a，如果"0，轉(zhuǎn)(5)，否則轉(zhuǎn)(4);如果內(nèi)燃機(jī)車沒有電阻制動，轉(zhuǎn)(4);(4) 計算空氣制動工況下列車的加速度a，轉(zhuǎn)(5);(5) 步長末速度v = vQ + "'A^，運行距離s^v。'Z^ + ^1^，如果V ^ V高，m_StartPos= -s ， m_Length=s， m_Lspeed =v。， 將限速對象存入限速對象數(shù)組，轉(zhuǎn)(6);如果V〉V高，V二V高，^=^7^，m—Length二s， m—StartPos = 一s ， m—Lspeed = v0， 4各限速對象存入限 速對象數(shù)組，轉(zhuǎn)(7)。其中，m一StartPos、 m—Length, m—Lspeed分 別代表各步長起點公里標(biāo)、長度以及限制速度；(6) v0=v， s0= m_StartPos;(7) 計算完成。2、 列車運行目標(biāo)速度的計算及早晚點時調(diào)整列車運行的目標(biāo)速度計算步驟如圖2所示，可表述為(1) 根據(jù)給定運行距離、運行時間T計算出列車平均運行速度V;(2) 以V為目標(biāo)速度，列車按照節(jié)能模式進(jìn)行計算，模擬運行時間為T';(3) 當(dāng)模擬運行時間T'不滿足設(shè)定的時間誤差時，根據(jù)給定運行距離、模擬運行時間T'計算出列車平均模擬運行速度T';(4) 以r + ^L為目標(biāo)速度重新模擬運行，直到模擬運行時間滿足設(shè)定的時間誤差為止。在多列車運行環(huán)境下，列車在運行過程中經(jīng)常會遇到早晚點的現(xiàn) 象。由于運行環(huán)境的改變，駕駛員很難做到既保證列車正點運行，又 節(jié)約能耗。本算法在保證列車在安全正點的基礎(chǔ)上，最大可能地節(jié)能 運行。如果列車晚點較多，系統(tǒng)采用節(jié)時策略模擬，否則通過提高或 降低列車運行的目標(biāo)速度，恢復(fù)列車正點運行。3、 列車節(jié)能運行實時控制算法(1) 確立機(jī)車的經(jīng)濟(jì)手柄位 通過計算不同手柄位在同一速度條件下單位時間能耗的機(jī)車牽引力的大小，可以判斷出某種型號機(jī)車的經(jīng)濟(jì)手柄位。計算公式如下式中，F(xiàn),為/手柄位在某一速度下的牽引力，N;^為z'手柄位在同一速度下單位時間的燃油消耗量，kg/min。內(nèi)燃機(jī)車的燃油消耗率隨手柄位(主要指牽引手柄位，下同)的 提高總體呈下降趨勢，即機(jī)車總效率呈上升趨勢。由于機(jī)車總效率隨 手柄位變化的特性與其運行基本阻力特性在機(jī)車牽引運行耗油問題上 是一對矛盾，在適宜地段使用高手柄位牽引運行才有可能使列車操縱 方案中具有較多的惰行工況，而正是由于含有較高比例的惰行工況才 可能實現(xiàn)列車運行節(jié)能。(2) 根據(jù)坡道與目標(biāo)速度確定機(jī)車手柄位的方法在此提出坡道控制參數(shù)"與平衡坡道兩個概念，它們都是系統(tǒng)在每個步長內(nèi)判斷手柄位變化的控制參數(shù)。坡道控制參數(shù)計算公式如下 fl=H2 - A x誦式中，H1和H2為列車運行區(qū)段始點與終點的標(biāo)高，單位為米；平衡坡道是指根據(jù)列車當(dāng)前運行速度計算出的平衡狀態(tài)下坡道 值。隨著運行速度的提高，列車運行基本阻力會增大，平衡坡道也隨 之增大。根據(jù)上述描述的平衡坡道和坡道控制參數(shù)概念，本算法在每個步長內(nèi)判斷列車運行工況、手柄位及其節(jié)能操縱采用如下原則① 當(dāng)列車加算坡道i大于坡道控制參數(shù)a時，按照節(jié)時模式進(jìn)行列 車運行控制。② 當(dāng)列車加算坡道i小于等于坡道控制參數(shù)a、而大于等于平衡坡 道j時，如果列車當(dāng)前的運行速度v大于列車的目標(biāo)速度v,，當(dāng)前工況為惰行時，保持惰行工況；當(dāng)前工況為牽引時，降低手柄位。如果列 車當(dāng)前的運行速度v小于列車的目標(biāo)速度TV，按照節(jié)時模式進(jìn)行列車運行控制。③ 當(dāng)列車加算坡道i小于等于坡道控制參數(shù)a、也小于平衡坡道j 時，當(dāng)前工況為惰行時，保持惰行工況；當(dāng)前工況為牽引時，降低手 柄位。(3) 機(jī)車工況轉(zhuǎn)換與手柄位確定的初始算法 本算法首先根據(jù)節(jié)時模式下確定的機(jī)車工況與手柄位，依據(jù)定時算法、列車的節(jié)能操縱方法以及根據(jù)坡道與目標(biāo)速度確定機(jī)車手柄位 的方法，判斷出在節(jié)能模式下列車應(yīng)采用的工況及手柄位，其具體描 述如圖3所示，且機(jī)車工況轉(zhuǎn)換需符合手柄位轉(zhuǎn)換時間和持續(xù)時間要 求。(4) 列車運行過程中的前推計算列車運行的計算過程中，僅僅依據(jù)第/個時間步長初的信息判斷第 /+1個時間步長初機(jī)車的工況及手柄位的算法并不完善。因此列車在每 個時間步長判斷工況及手柄位時，都應(yīng)該進(jìn)行一定的前推計算。設(shè)在 第/個時間步長初，列車的速度v,、工況及手柄位C,、目標(biāo)速度w、根據(jù)初始算法計算出的手柄位C^，運行限速Vm^。前推計算的計算流程 此下1) 如果當(dāng)前列車的工況是牽弓l，根據(jù)初始算法計算出算出的手柄位C,w，如果降低手柄位Cw <C,，轉(zhuǎn)5);如果提升手柄位C^ >q，轉(zhuǎn)2);如果維持原手柄位C,+,:C,，轉(zhuǎn)3);2) 以Cw為手柄位前推惰行計算，如果運行過程中沒有出現(xiàn) v〉v腿"'"或者C^"")門(v〉v》的情況，轉(zhuǎn)5)，否則轉(zhuǎn)3);3) 以C,為手柄位前推惰行計算，如果運行過程中沒有出現(xiàn)V>Vmax、 Z〈7'或者C/"、")n(T;〉Tg的情況，C,.+1 = C,，轉(zhuǎn)5)，否則轉(zhuǎn)4);4) 第/+1個時間步長初列車需要降手柄位，轉(zhuǎn)6);5) 第/+1個時間步長初列車手柄位為C/+1，轉(zhuǎn)6);6) 計算結(jié)束。其中Vmax、 /、 乂、"分別表示當(dāng)前限速、加算坡道、平衡坡道和坡 道控制參數(shù)。本算法在節(jié)時策略計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)平衡坡道、目標(biāo)速度 等參數(shù)對機(jī)車工況及手柄位初始判定、專家控制原則、列車運行前推 計算、計算是否滿足持續(xù)時間等多種方法結(jié)合以確定機(jī)車工況轉(zhuǎn)換與 手柄位。本發(fā)明的有益效果提供一種適用于我國鐵路現(xiàn)場環(huán)境的優(yōu)化機(jī) 車操縱的方法和指導(dǎo)裝置，其優(yōu)點是(l)算法運行快速而準(zhǔn)確有效， 適合于高實時性要求的計算機(jī)仿真計算；(2)實效性強(qiáng)，裝置動態(tài)采集 列車當(dāng)前運行信息，實時顯示列車運行前方5km范圍內(nèi)的速度-距離操縱指導(dǎo)曲線、牽引轉(zhuǎn)速-距離操縱指導(dǎo)曲線等；(3)采用人性化設(shè)計， 可利用文字、語音提示司機(jī)如何改變操縱方案，并為晚點列車提供恢 復(fù)正點運行的優(yōu)化操縱方案；(4)充分考慮現(xiàn)場環(huán)境，具有良好的實際 應(yīng)用價值。


圖1所示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為目標(biāo)速度的計算流程示意圖；圖3所示為機(jī)車工況及手柄位初始判定方法示意圖；圖4所示為裝置人機(jī)交互界面；圖5所示為線路輸入主界面；圖6所示為機(jī)車特性曲線輸入界面；圖7所示為車輛信息輸入界面； 圖8所示為裝置輸出顯示示意圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做如下詳細(xì)描述內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置主機(jī)接通電源即自啟動進(jìn)入內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱指導(dǎo)系統(tǒng)人機(jī)交互界面，如圖4所示。系統(tǒng)自動打 開串口通信單元，每隔50毫秒動態(tài)讀取列車運行速度、位置、機(jī)車工況、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、列車管壓力、前方信號機(jī)信號以及列車編組等信息 并顯示于人機(jī)交互界面上。本系統(tǒng)具有一個較完整、可擴(kuò)充的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫體系，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括兩大部分 一是線路數(shù)據(jù)庫，用來輸入與線路相關(guān)的數(shù)據(jù)信息包括線路平縱斷面、信號設(shè)備、里程變換信息和車站信息等。二是其 它數(shù)據(jù)庫，包括機(jī)車、車輛、列車定義,等。根據(jù)需要，可以往基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)庫中添加新的線路數(shù)據(jù)、機(jī)車數(shù)據(jù)、列車數(shù)據(jù)等。當(dāng)需要錄入新的線路文件時，在系統(tǒng)自啟動時彈出的人機(jī)界面上 點擊"取消"按鈕進(jìn)入主菜單，選擇"基礎(chǔ)數(shù)據(jù)"目錄下的"線路數(shù) 據(jù)"即進(jìn)入線路數(shù)據(jù)錄入主界面，如圖5所示。系統(tǒng)己包含大部分機(jī)車和車輛計算信息，當(dāng)出現(xiàn)新型機(jī)車或車輛 時，也可錄入新機(jī)車或車輛的相關(guān)信息，其錄入界面如附圖6， 7所示。司機(jī)依次確認(rèn)列車車次、牽引重量、列車計長、重車輛數(shù)、空車 輛數(shù)、目標(biāo)速度、默認(rèn)手柄位，并選擇運行方向和操縱策略等信息后， 點擊"確定"按鈕，系統(tǒng)自動完成計算初始化，在線計算基于當(dāng)前運 行環(huán)境和條件的列車優(yōu)化操縱指導(dǎo)方案，實時顯示列車當(dāng)前操縱策略、前方5km范圍內(nèi)列車限速曲線(紅線)、列車運行速度距離優(yōu)化操縱指 導(dǎo)曲線(綠線)、機(jī)車工況手柄位距離優(yōu)化操縱指導(dǎo)曲線(黃線)和線 路平縱斷面坡道、橋梁、隧道、信號機(jī)位置等信息，如圖8所示。當(dāng) 列車處于晚點狀態(tài)時，系統(tǒng)通過自動調(diào)整目標(biāo)速度以提供恢復(fù)列車正 點運行的優(yōu)化操縱方案，若晚點較多，司機(jī)可點擊"操縱策略"按鍵 選擇"節(jié)時"操縱模式，以盡可能恢復(fù)列車正點運行。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置，其特征是包括以下模塊采用RS-485串行通信方式每隔50毫秒動態(tài)讀取列車運行速度、位置、機(jī)車工況、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、列車管壓力、前方信號機(jī)信號以及列車編組等當(dāng)前時刻運行信息的通訊接口模塊；包括機(jī)車數(shù)據(jù)庫、車輛數(shù)據(jù)庫、線路數(shù)據(jù)庫以及牽引計算操縱經(jīng)驗知識庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫模塊；采用列車節(jié)能運行實時控制算法的運行計算模塊；通過顯示和語音方式為司機(jī)實時提供列車運行前方優(yōu)化操縱方案的系統(tǒng)輸出模塊；通訊接口模塊實時采集列車當(dāng)前時刻運行信息，運行計算模塊以校驗后的列車當(dāng)前時刻運行信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫模塊的靜態(tài)存儲信息為條件，計算基于列車當(dāng)前運行環(huán)境的優(yōu)化操縱方案，并將該方案送至系統(tǒng)輸出模塊輸出。
2. —種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱的方法，其特征是 內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱方法在初始化階段反推計算從高限速到低限速的過渡曲線，以避免傳統(tǒng)牽引電算中常出現(xiàn)的退回重算，由給定 運行時分可得到列車運行的目標(biāo)速度，采用列車節(jié)能運行實時控制算 法在線計算基于當(dāng)前運行環(huán)境和條件的列車優(yōu)化操縱指導(dǎo)方案；在列 車早晚點情況下，系統(tǒng)可通過動態(tài)調(diào)整操縱策略或目標(biāo)速度以保證列車既能恢復(fù)正點又能節(jié)能運行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱的方法，包括列車節(jié)能運行實時控制算法，其特征是在安全、準(zhǔn)點、平穩(wěn)等約束條件下，根據(jù)新提出的起伏坡道條件 下盡可能地提高列車運行中惰行工況的比例與在適宜地段采用經(jīng)濟(jì)手 柄位牽引運行等方法相結(jié)合的機(jī)車節(jié)能操縱新策略，設(shè)計了一種依據(jù) 平衡坡道與目標(biāo)速度等參數(shù)對機(jī)車工況及手柄位初始判定、專家控制 原則、列車運行前推計算、計算是否滿足持續(xù)時間等多種方法相結(jié)合 的實時控制算法；機(jī)車工況及手柄位初始判定的原則主要包括① 當(dāng)列車加算坡道i大于坡道控制參數(shù)a時，按照節(jié)時模式進(jìn)行列 車運行控制；② 當(dāng)列車加算坡道i小于等于坡道控制參數(shù)a、而大于等于平衡坡道j時，如果列車當(dāng)前的運行速度v大于列車的目標(biāo)速度v,，當(dāng)前工況為惰行時，保持惰行工況；當(dāng)前工況為牽引時，降低手柄位。如果列 車當(dāng)前的運行速度v小于列車的目標(biāo)速度^，按照節(jié)時模式進(jìn)行列車運行控制；③ 當(dāng)列車加算坡道i小于等于坡道控制參數(shù)a、也小于平衡坡道j 時，當(dāng)前工況為惰行時，保持惰行工況；當(dāng)前工況為牽引時，降低手 柄位。
全文摘要
一種內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱的方法和指導(dǎo)裝置。裝置采用RS-485串行通信方式每隔50毫秒動態(tài)采集列車當(dāng)前時刻運行信息，結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中的靜態(tài)存儲信息，采用以列車節(jié)能運行實時控制算法為核心的內(nèi)燃牽引機(jī)車優(yōu)化操縱方法，即通過設(shè)計依據(jù)平衡坡道與目標(biāo)速度等參數(shù)對機(jī)車工況及手柄位初始判定、專家控制原則、列車運行前推計算、計算是否滿足持續(xù)時間等多種方法相結(jié)合的實時控制算法，在線計算基于當(dāng)前運行環(huán)境和條件的列車優(yōu)化操縱指導(dǎo)方案，實時顯示列車運行前方5km范圍內(nèi)的速度-距離操縱指導(dǎo)曲線、牽引轉(zhuǎn)速-距離操縱指導(dǎo)曲線。在列車早晚點情況下，系統(tǒng)可通過動態(tài)調(diào)整操縱策略或目標(biāo)速度以保證列車既能恢復(fù)正點又能節(jié)能運行。
文檔編號B61C17/00GK101214819SQ20081005655
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者勇 丁, 劉海東, 周方明, 虎 李, 赟 柏, 毛保華, 董成兵 申請人:北京交通大學(xué)