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CN113104067A - 一种列车应急运行策略的生成方法及装置 - Google Patents

一种列车应急运行策略的生成方法及装置 Download PDF

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Publication number
CN113104067A
CN113104067A CN202110527871.9A CN202110527871A CN113104067A CN 113104067 A CN113104067 A CN 113104067A CN 202110527871 A CN202110527871 A CN 202110527871A CN 113104067 A CN113104067 A CN 113104067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
train
point
emergency
emergency operation
minimum
Prior art date
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Pending
Application number
CN202110527871.9A
Other languages
English (en)
Inventor
朱雨桐
卓丛林
刘伟志
邱腾飞
刘东辉
唐蕾
夏菲
杜玉亮
郭碧霄
刘佳璐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Locomotive and Car Research Institute of CARS
Beijing Zongheng Electromechanical Technology Co Ltd
Tieke Aspect Tianjin Technology Development Co Ltd
Original Assignee
China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Locomotive and Car Research Institute of CARS
Beijing Zongheng Electromechanical Technology Co Ltd
Tieke Aspect Tianjin Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS, Locomotive and Car Research Institute of CARS, Beijing Zongheng Electromechanical Technology Co Ltd, Tieke Aspect Tianjin Technology Development Co Ltd filed Critical China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Priority to CN202110527871.9A priority Critical patent/CN113104067A/zh
Publication of CN113104067A publication Critical patent/CN113104067A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/20—Trackside control of safe travel of vehicle or train, e.g. braking curve calculation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供一种列车应急运行策略的生成方法及装置，涉及列车应急运行指导技术领域。所述方法包括：在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。所述装置用于执行上述方法。本发明实施例提供的列车应急运行策略的生成方法及装置，减少了列车应急运行状态的总能耗。

Description

一种列车应急运行策略的生成方法及装置
技术领域
本发明涉及列车应急运行指导技术领域，具体涉及一种列车应急运行策略的生成方法及装置。
背景技术
对于带有车载储能设备的列车，在无接触网状态下具有一定的应急自走行能力。当接触网停电导致列车处于应急状态时，车载储能设备需提供列车应急运行期间的牵引能耗，除此之外，车载储能设备还需为列车应急通风系统、照明系统等基本车载系统提供电量。由于列车安装空间与能量密度的限制，车载储能设备的容量非常受限，因此，在应急状态下如何规划列车运行曲线以满足车载储能设备容量并实现就近应急停车点停车非常重要。
针对列车在应急运行状态下的此种特点，现有技术中出现了一种列车应急自走行的指导方法：当接触网发生故障时，将列车从故障发生到应急运行到目标车站的过程分三个阶段：临时停车选择阶段、应急处置准备阶段和应急运行阶段，基于以上三个阶段进行系统顶层设计，重点突出对列车应急自走行整个过程的指导。
但是，目前的这种对列车应急自走行的指导过程，没有以降低列车应急运行能耗为目标对列车的应急运行策略进行规划，造成能源的浪费。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种列车应急运行策略的生成方法及装置，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
一方面，本发明提出一种列车应急运行策略的生成方法，包括：在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
可选的，所述根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点包括：根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车利用现有的动能能够在所述线路上运行的最大距离；判断所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离是否大于所述最大距离；若所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离小于或等于所述最大距离，则确定所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点。
可选的，所述根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置包括：根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，从列车的应急运行的起始点开始计算所述列车的惰行曲线，并从所述应急停车点开始反向计算所述列车的制动曲线；将所述惰行曲线与所述制动曲线的交点所对应的线路位置作为所述列车的制动起始位置。
可选的，所述方法还包括：若所述列车利用现有的动能不能够惰行到应急停车点，则根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略。
可选的，所述根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线包括：根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
可选的，所述最小状态转移成本递推公式如下：
Figure BDA0003066612050000021
其中，Dpq为p点到q点的最小状态转移成本，Dpq＝Epq+PA×Tpq，Epq为p点到q点的牵引能耗成本，Tpq为p点到q点的时间成本，PA为列车辅助用电器消耗的辅助功率；Do为初状态点对应的最小状态转移成本，Mq为所有能够通过一次状态转移到q点的状态点的集合；Dp为初始状态点到p点的最小状态转移成本，Dq为初始状态点到q点的最小状态转移成本。
另一方面，本发明提供一种吸附质气体的吸附方式确定装置，包括：获取单元，用于在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；判断单元，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；确定单元，用于若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；第一生成单元，用于根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
可选的，所述判断单元包括：第一计算子单元，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车利用现有的动能能够在所述线路上运行的最大距离；判断子单元，用于判断所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离是否大于所述最大距离；第一确定子单元，用于若所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离小于或等于所述最大距离，则确定所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点。
可选的，所述确定单元包括：第二计算子单元，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，从列车的应急运行的起始点开始计算所述列车的惰行曲线，并从所述应急停车点开始反向计算所述列车的制动曲线；第二确定子单元，用于将所述惰行曲线与所述制动曲线的交点所对应的线路位置作为所述列车的制动起始位置。
可选的，所述装置还包括：计算单元，用于若所述列车利用现有的动能不能够惰行到应急停车点，则根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；第二生成单元，用于根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略。
可选的，所述计算单元包括：构建子单元，用于根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；离散子单元，用于按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；第三计算子单元，用于根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；第三确定子单元，用于将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
可选的，所述最小状态转移成本递推公式如下：
Figure BDA0003066612050000041
其中，Dpq为p点到q点的最小状态转移成本，Dpq＝Epq+PA×Tpq，Epq为p点到q点的牵引能耗成本，Tpq为p点到q点的时间成本，PA为列车辅助用电器消耗的辅助功率；Do为初状态点对应的最小状态转移成本，Mq为所有能够通过一次状态转移到q点的状态点的集合；Dp为初始状态点到p点的最小状态转移成本，Dq为初始状态点到q点的最小状态转移成本。
再一方面，本发明提供一种电子设备，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程序时实现上述任一实施例所述列车应急运行策略的生成方法的步骤。
又一方面，本发明提供一种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上述任一实施例所述列车应急运行策略的生成方法的步骤。
本发明实施例提供的列车应急运行策略的生成方法及装置，在列车进入应急运行状态后，能够在列车当前的动能充足的情况下，使列车惰行至应急停车点，从而减少列车应急运行状态的总能耗，减少能源的消耗，且实现了有限的车载储能的合理使用。除此之外，本方法还可作为现有列车应急运行司机指导方法的补充，使整个列车应急运行系统更加完善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本发明第一实施例提供的列车应急运行策略的生成方法的流程示意图。
图2是本发明第二实施例提供的列车应急运行策略的生成方法的部分流程示意图。
图3是本发明第三实施例提供的列车应急运行策略的生成方法的部分流程示意图。
图4是本发明第四实施例提供的列车应急运行策略的生成方法的部分流程示意图。
图5是本发明第五实施例提供的列车应急运行策略的生成方法的部分流程示意图。
图6是本发明第六实施例提供的列车应急运行策略的生成装置的结构示意图。
图7是本发明第七实施例提供的列车应急运行策略的生成装置的部分结构示意图。
图8是本发明第八实施例提供的列车应急运行策略的生成装置的部分结构示意图。
图9是本发明第九实施例提供的列车应急运行策略的生成装置的结构示意图。
图10是本发明第十实施例提供的列车应急运行策略的生成装置的部分结构示意图。
图11是本发明第十一实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供的超参数的自动确定方法的执行主体包括但不限于计算机。
图1是本发明一实施例提供的一种列车应急运行策略的生成方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种列车应急运行策略的生成方法，包括：
S101、在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；
本步骤，所述列车的特征信息可以包括所述列车的基本信息以及所述列车与应急自行走相关的信息，所述列车的基本信息可以包括列车整备质量、编组配置、载重、机电效率、功率因数特性、启动阻力特性、基本运行阻力特性等，所述列车与应急自行走相关的信息可以包括应急运行目标速度(外部行车调度组织给定的列车应急自走行最高限速)、应急牵引特性、应急电制动特性、应急辅助功率、车载储能设备输出功率、车载储能设备输出电压、车载储能设备效率、应急自走行行别设置(指的是对列车应急自走行允许的行别：1.仅允许正向行驶，2.仅允许反向行驶，3.同时允许正向和反向行驶；这是来自外部行车调度组织对列车行别的一个许可/限定)和制动反馈能量功率等。所述线路信息可以包括坡道、曲线、设施、限速、隧道和分相等。
S102、根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；
本步骤，由于列车在脱网后，无法直接切换列车动力来源，因此需要对列车现有动能进行判断；结合前方线路信息以及列车自身特征信息，计算列车根据现有动能能否惰行到达就近的应急停车点，该就近的应急停车点位于所述列车当前运行的前方。所述列车利用现有的动能惰行是指，列车的牵引力和制动力均等于零，列车依靠自身惯性行驶。
S103、若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；
本步骤，所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点包括以下两种情况：列车刚好能够惰行到所述应急停车点、列车能够惰行到应急停车点且需要制动；若列车刚好能够惰行到所述应急停车点，则只需惰行到应急停车点即可；若列车能够惰行到应急停车点且需要制动，则需要求解制动起始位置。
由于所述列车在惰行过程中，车载储能设备只需为车载辅助用电器提供电量，故所述列车的从应急运行起始点到所述应急停车点的运行时间越短，则列车应急运行能耗越低，这时，可以则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车采用全力制动时所对应的制动起始位置。计算得到的所述制动起始位置即是所述列车惰行到所述应急停车点的最优制动起始位置，能够使列车的应急运行能耗最低。
S104、根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
本步骤，所述应急运行策略中可包括列车的制动方式、制动起始位置等。在生成所述列车的应急运行策略之后，可以根据该应急运行策略指导列车的应急运行。
本发明实施例提供的列车应急运行策略的生成方法，在列车进入应急运行状态后，能够在列车当前的动能充足的情况下，使列车惰行至应急停车点，从而减少列车应急运行状态的总能耗，减少能源的消耗，且实现了有限的车载储能的合理使用。除此之外，本方法还可作为现有列车应急运行司机指导方法的补充，使整个列车应急运行系统更加完善。
如图2所示，可选的，所述根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点包括：
S1021、根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车利用现有的动能能够在所述线路上运行的最大距离；
S1022、判断所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离是否大于所述最大距离；
S1023、若所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离小于或等于所述最大距离，则确定所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点。
如图3所示，可选的，所述根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置包括：
S1031、根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，从列车的应急运行的起始点开始计算所述列车的惰行曲线，并从所述应急停车点开始反向计算所述列车的制动曲线；
本步骤，所述列车的惰行曲线可以为所述列车从应急运行起始点开始惰行直至列车停止的“位置-速度”曲线，所述列车的制动曲线可以为以所述应急停车点为终点反向计算的列车制动的“位置-速度”曲线。
S1032、将所述惰行曲线与所述制动曲线的交点所对应的线路位置作为所述列车的制动起始位置。
本步骤，可以将所述惰行曲线和所述制动曲线置于同一坐标系下求解所述交点，例如，将列车惰行的“位置-速度”曲线与列车制动的“位置-速度”曲线置于同一坐标系下，两曲线的交点所对应的线路位置，即为所述列车的制动起始位置。
如图4所示，可选的，所述方法还包括：
S105、若所述列车利用现有的动能不能够惰行到应急停车点，则根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；
本步骤，动态规划算法是研究决策过程最优化的一种方法，能够将多阶段过程转化为一系列子问题，然后利用各子问题间的关系，以递推方式逐个求解，避免大量重复计算，得到问题的解。因此，可使用动态规划算法，以列车总能耗最低为目标，满足列车在应急状态下牵引/辅助系统功率、车载储能设备容量等多个内部参数限制的条件，求解并输出优化的列车自走行指导速度曲线。
由于列车系统一般要求列车在惰行停止后再启动牵引策略牵引列车再次运行，此时，列车可继续以牵引状态向前运行，也可以以牵引状态向后运行，故在利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线时，所述应急停车点包括所述列车运行前方的最近应急停车点以及所述列车后方的最近应急停车点。具体的，所述利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线可以包括：
利用动态规划算法分别计算所述列车运行到前方最近应急停车点的最低能耗速度曲线、以及所述列车运行到后方最近应急停车点的最低能耗速度曲线；
将两个所述最低能耗速度曲线中列车应急运行全程耗能较小的最低能耗速度曲线作为最终的最低能耗速度曲线。
S106、根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略。
本步骤，所述列车的应急运行策略中可以包括所述最低能耗速度曲线，可根据所述最低能耗速度曲线控制所述列车的应急运行。
本实施例，在所述列车不能够利用当前动能惰行到应急停车点的情况下，能够利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；并根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略，以使所述列车能够在所述应急运行策略的指导下以较低的运行能耗运行到应急停车点，从而减少能源的消耗。
如图5所示，可选的，所述根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线包括：
S1051、根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；
本步骤，所述区间限速是指应急运行起始点到应急停车点之间的区间限速；根据上述约束条件，可以建立以位置为横轴，以速度为纵轴的直角坐标系；具体的，将线路区间限速以位置-速度关系绘于该坐标系中，作为速度的外包络，即可满足线路区间限速的约束；令坐标系初始点的速度为出现故障时的速度，位置为出现故障时的位置，可得到初始状态；而列车的末状态速度为0，末状态的位置是前一应急停车点的位置或后一应急停车点的位置，因此可得列车运行的里程为从初始位置到前一应急停车点的线路距离或从初始位置到下一应急停车点的线路距离，将该范围也绘于上述的坐标系中，作为位置的外包络，即可满足起点速度、位置以及终点速度、位置的约束，形成列车运行的解空间。
S1052、按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；
本步骤，所述预设距离越小，后续步骤中计算最小转移成本时越精准，但可能花费的运算时间较长，可以根据实际需求合理设置所述预设距离的具体大小。
S1053、根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；
本步骤，两状态点之间的最小转移成本是指列车从其中一个状态点运行到另一个状态点的牵引能耗与车载辅助用电器能耗的总和，为简化最小转移成本的计算，在所述状态点的个数足够多的情况下，每两个相邻的状态点之间的列车速度可视为线性速度。
所述根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本包括：首先计算初始状态点(第一个状态点，与应急运行起始点重合)到第二个状态点(与所述初始状态点相邻)的最小转移成本；然后根据所述最小转移成本下所述第二个状态点的状态，计算第二个状态点到第三个状态点的最小转移成本，将所述初始状态点到第二个状态点的最小转移成本与所述第二个状态点到第三个状态点的最小转移成本相加，得到初始状态点到第三个状态点的最小转移成本；根据所述初始状态点到第三个状态点的最小转移成本下所述第三个状态点的状态，计算第三个状态点到第四个状态点的最小转移成本，将所述初始状态点到第三个状态点的最小转移成本与所述第三个状态点到第四个状态点的最小转移成本相加，得到初始状态点到第四个状态点的最小转移成本；以此类推，直至得到初始状态点到应急停车点(最后一个状态点)的最小转移成本。
S1054、将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
本步骤，由于在计算相邻状态点之间的最小转移成本时，涉及到了速度的选择，故可根据各相邻状态点之间的最小转移成本所对应的列车速度，构建所述列车应急运行全程的速度曲线，该速度曲线即为所述所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线。
本实施例，通过动态规划算法，将多阶段过程转化为一系列子问题，然后利用各子问题间的关系，以递推方式逐个求解，避免大量重复计算，得到了问题的解。
可选的，在上述实施例中，所述最小状态转移成本递推公式如下：
Figure BDA0003066612050000101
其中，Do为初状态点对应的最小状态转移成本，Mq为所有能够通过一次状态转移到q点的状态点的集合；Dp为初始状态点到p点的最小状态转移成本，Dq为初始状态点到q点的最小状态转移成本；Dpq为p点到q点的最小状态转移成本，Dpq＝Epq+PA×Tpq，Epq为p点到q点的牵引能耗成本，Tpq为p点到q点的时间成本，PA为列车辅助用电器消耗的辅助功率。
本实施例，所述能够通过一次状态转移到q点的状态点是指：与所述q点之间的速度为线性速度的状态点。故在上述最小状态转移成本递推公式中，p点和q点可能相邻，也可能不相邻(p点和q点之间还有其他状态点)。
按照上述最小状态转移成本递推公式计算得到的初始状态点到应急停车点的最小转移成本可以表示为：
Figure BDA0003066612050000102
其中，D为总状态转移成本；EK为第K个状态转移对应的牵引能耗成本，单位为kWh；PA为辅助用电器消耗的辅助功率；TK为第K个状态转移对应的时间成本，单位为S；N为当前状态转移线路中初试状态到末状态之间状态转移总次数；且上式需满足PT+PA＜Pmax，其中PT为列车牵引功率，Pmax为车载储能设备的最大输出功率。
在上述任一利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线的实施例中，可提前按照极值算法、智能算法、或经验数值等为所述列车的应急运行过程设置一系列速度等级，并针对每一速度等级，利用动态规划算法计算在该速度等级条件限制下所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；最后对各速度等级条件限制下的最低能耗速度曲线进行比对，将所述最低能耗速度曲线中对应的转移成本最低的最低能耗速度曲线作为最终的最低能耗速度曲线。这样，相比于利用动态规划算法随机选取运行速度以寻找最低转移成本的方法，能够大大的减少计算量，提高计算速度。
所述针对每一速度等级，利用动态规划算法计算在该速度等级条件限制下所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线具体可以包括：在当前速度等级下，根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
本实施例，利用动态规划算法为所述列车规划的应急运行策略可分为以下四个阶段：第一惰行阶段、牵引运行阶段、恒速运行阶段以及第二惰性阶段，所述当前速度等级，用于给出列车在恒速运行阶段的速度值。当然，在所述区间限速低于所述当前速度等级值时，以所述区间限速为所述列车在恒速运行阶段的速度值。
在上述任一实施例中，在得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本之后，在将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线之前，所述方法还包括：判断所述最小转移成本是否大于车载储能装置的储能；若是，则确定车载储能无法支撑列车到应急停车点，发出列车无法到达应急停车点的通知。
本发明实施例针对列车应急运行过程过程提出了一种速度曲线优化方法，综合考虑车载储能设备容量、列车当前所处位置、动能、应急牵引特性、应急电制动特性、应急辅助功率等关键因素，以能耗最小为目标，对列车自走行速度曲线进行优化，作为对现有技术的补充完善。在列车进入自走行状态时，优先考虑利用列车现有动能惰行到站，若无法惰行到站，进一步考虑利用动态规划算法进行速度曲线优化，最终输出列车自走行能耗最小的指导速度曲线或操纵建议。除此之外，本方法可作为列车应急运行司机指导方法的补充，使整个列车应急运行系统更加完善。
图6是本发明一实施例提供的列车应急运行策略的生成装置的结构示意图，如图6所示，本发明实施例提供的列车应急运行策略的生成装置包括：获取单元21，用于在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；判断单元22，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；确定单元23，用于若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；第一生成单元24，用于根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
如图7所示，可选的，所述判断单元包括：第一计算子单元221，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车利用现有的动能能够在所述线路上运行的最大距离；判断子单元222，用于判断所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离是否大于所述最大距离；第一确定子单元223，用于若所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离小于或等于所述最大距离，则确定所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点。
如图8所示，可选的，所述确定单元包括：第二计算子单元231，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，从列车的应急运行的起始点开始计算所述列车的惰行曲线，并从所述应急停车点开始反向计算所述列车的制动曲线；第二确定子单元232，用于将所述惰行曲线与所述制动曲线的交点所对应的线路位置作为所述列车的制动起始位置。
如图9所示，可选的，所述装置还包括：计算单元25，用于若所述列车利用现有的动能不能够惰行到应急停车点，则根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；第二生成单元26，用于根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略。
如图10所示，可选的，所述计算单元包括：构建子单元251，用于根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；离散子单元252，用于按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；第三计算子单元253，用于根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；第三确定子单元254，用于将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
可选的，所述最小状态转移成本递推公式如下：
Figure BDA0003066612050000131
其中，Dpq为p点到q点的最小状态转移成本，Dpq＝Epq+PA×Tpq，Epq为p点到q点的牵引能耗成本，Tpq为p点到q点的时间成本，PA为列车辅助用电器消耗的辅助功率；Do为初状态点对应的最小状态转移成本，Mq为所有能够通过一次状态转移到q点的状态点的集合；Dp为初始状态点到p点的最小状态转移成本，Dq为初始状态点到q点的最小状态转移成本。
本发明实施例提供的服务器的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图11为本发明一实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、通信接口(Communications Interface)302、存储器(memory)303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器303中的逻辑指令，以执行如下方法：在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
此外，上述的存储器303中的逻辑指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，包括若干指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。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种列车应急运行策略的生成方法，其特征在于，包括：
在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；
根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；
若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；
根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点包括：
根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车利用现有的动能能够在所述线路上运行的最大距离；
判断所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离是否大于所述最大距离；
若所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离小于或等于所述最大距离，则确定所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置包括：
根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，从列车的应急运行的起始点开始计算所述列车的惰行曲线，并从所述应急停车点开始反向计算所述列车的制动曲线；
将所述惰行曲线与所述制动曲线的交点所对应的线路位置作为所述列车的制动起始位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述列车利用现有的动能不能够惰行到应急停车点，则根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；
根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线包括：
根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；
按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；
根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；
将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述最小状态转移成本递推公式如下：
Figure FDA0003066612040000021
其中，Dpq为p点到q点的最小状态转移成本，Dpq＝Epq+PA×Tpq，Epq为p点到q点的牵引能耗成本，Tpq为p点到q点的时间成本，PA为列车辅助用电器消耗的辅助功率；Do为初状态点对应的最小状态转移成本，Mq为所有能够通过一次状态转移到q点的状态点的集合；Dp为初始状态点到p点的最小状态转移成本，Dq为初始状态点到q点的最小状态转移成本。
7.一种列车应急运行策略的生成装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于在列车进入应急运行状态后，获取所述列车的特征信息以及所述列车所在线路的线路信息；
判断单元，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，判断所述列车利用现有的动能是否能够惰行到应急停车点；
确定单元，用于若所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点，则根据所述列车现有的动能、所述列车的特征信息以及所述线路信息，确定所述列车的制动起始位置；
第一生成单元，用于根据所述列车的制动起始位置，生成所述列车的应急运行策略。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括：
第一计算子单元，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，计算所述列车利用现有的动能能够在所述线路上运行的最大距离；
判断子单元，用于判断所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离是否大于所述最大距离；
第一确定子单元，用于若所述列车应急运行的起始点与所述应急停车点之间的线路距离小于或等于所述最大距离，则确定所述列车能够利用现有的动能惰行到应急停车点。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：
第二计算子单元，用于根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，从列车的应急运行的起始点开始计算所述列车的惰行曲线，并从所述应急停车点开始反向计算所述列车的制动曲线；
第二确定子单元，用于将所述惰行曲线与所述制动曲线的交点所对应的线路位置作为所述列车的制动起始位置。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
计算单元，用于若所述列车利用现有的动能不能够惰行到应急停车点，则根据所述列车的特征信息以及所述线路信息，利用动态规划算法计算所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线；
第二生成单元，用于根据所述最低能耗速度曲线，生成所述列车的应急运行策略。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述计算单元包括：
构建子单元，用于根据所述列车在应急运行起始点的速度、所述应急运行起始点到应急停车点的距离以及区间限速，构建列车运行的解空间；
离散子单元，用于按照预设距离将所述解空间离散化，得到在所述应急运行起始点到应急停车点之间按照位置依次排列的各状态点；
第三计算子单元，用于根据最小状态转移成本递推公式依次计算初始状态点到各其他状态点的最小转移成本，直至得到初始状态点到应急停车点的最小转移成本；
第三确定子单元，用于将所述初始状态点到应急停车点的最小转移成本所对应的速度曲线作为所述列车运行到应急停车点的最低能耗速度曲线。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述最小状态转移成本递推公式如下：
Figure FDA0003066612040000041
其中，Dpq为p点到q点的最小状态转移成本，Dpq＝Epq+PA×Tpq，Epq为p点到q点的牵引能耗成本，Tpq为p点到q点的时间成本，PA为列车辅助用电器消耗的辅助功率；Do为初状态点对应的最小状态转移成本，Mq为所有能够通过一次状态转移到q点的状态点的集合；Dp为初始状态点到p点的最小状态转移成本，Dq为初始状态点到q点的最小状态转移成本。
13.一种电子设备，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权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
14.一种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权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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