列车节能运行图优化系统及方法

摘要

本发明涉及轨道交通领域，公开了一种列车节能运行图优化系统和方法。该系统包括：信息采集单元，用于采集列车信息，该列车信息包括机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分；数据存储单元，用于存储所述列车信息；数据挖掘单元，用于读取所述列车信息并对所述列车信息进行分析计算，得到一包含所述机车类型、所述编组方式、所述列车能耗值和所述列车运行时分的关系式，并根据该关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分。利用本发明可以为编制列车节能运行图提供参考依据，从而编制出更为经济的列车运行方案。

权利要求

1.列车节能运行图优化系统，其特征在于，该系统包括：信息采集单元，用于采集列车信息，该列车信息包括机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分；

数据存储单元，用于存储所述列车信息；

数据挖掘单元，用于读取所述列车信息并对所述列车信息进行分析计算，得到一包含所述机车类型、所述编组方式、所述列车能耗值和所述列车运行时分的关系式，并根据该关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分；

所述机车类型为所述机车的额定功率，所述编组方式为列车重量值；

所述关系式为：

Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分其中，Y能耗代表所述列车能耗值，X功率代表所述额定功率，X重量代表所述列车重量值，X时分代表所述列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是所述X功率、X重量和X时分的系数。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述列车信息还包括列车在各站之间的运行事件；

所述数据挖掘单元还用于对所述列车信息进行减噪，该减噪包括若列车在运行过程中发生影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件，则删除相应的列车信息。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件包括列车在运行时发生临时停车、紧急制动、速度超过限速范围、临时限速。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括运行图编制单元，用于根据所述列车运行时分编制列车节能运行图。

5.列车节能运行图优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、采集列车信息，该列车信息包括机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分；

S2、存储所述列车信息；

S3、读取所述列车信息并对所述列车信息进行分析计算，得到一包含所述机车类型、所述编组方式、所述列车能耗值和所述列车运行时分的关系式，并根据该关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分；

所述机车类型为所述机车的额定功率，所述编组方式为列车重量值；

所述关系式为：

Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分其中，Y能耗代表所述列车能耗值，X功率代表所述额定功率，X重量代表所述列车重量值，X时分代表所述列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是所述X功率、X重量和X时分的系数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述列车信息还包括列车在各站之间的运行事件；

所述步骤S3还包括对所述列车信息进行减噪，该减噪包括若列车在运行过程中发生影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件，则删除相应的列车信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件包括列车在运行时发生临时停车、紧急制动、速度超过限速范围、临时限速。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述列车运行时分编制列车节能运行图。

说明书

列车节能运行图优化系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轨道交通领域，具体地，涉及一种列车节能运行图优化系统及方法。

背景技术

[0002] 在列车日常运营过程中，列车牵引能源消耗在运营成本中占有很大的比例。在运营情况能够满足日班计划且尚有余裕的情况下，如何降低列车牵引能耗成为必须解决的重要问题之一。

[0003] 在现有技术中，可以通过改进列车运行曲线来降低列车牵引能耗，而列车在同一区间内按照不同的运行曲线进行行驶时需要不同的运行时分。

[0004] 为了满足节能的需求，在编制列车节能运行图时会使用不同的区间运行时分来指导列车按照不同的运行曲线进行行驶。然而，目前在编制列车节能运行图的过程中，对于运行图的优化调整还只能依赖于经验，缺少通过调整列车运行时分以达到节能目的的参考依据。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种列车节能运行图优化系统和方法，该系统和方法可以根据列车的节能要求输出相应的列车运行时分，为编制列车节能运行图提供参考依据。

[0006] 本发明一方面提供了一种列车节能运行图优化系统，该优化系统包括：信息采集单元，用于采集列车信息，该列车信息包括机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分；数据存储单元，用于存储所述列车信息；数据挖掘单元，用于读取所述列车信息并对所述列车信息进行分析计算，得到一包含所述机车类型、所述编组方式、所述列车能耗值和所述列车运行时分的关系式，并根据该关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分。

[0007] 优选地，所述机车类型为所述机车的额定功率，所述编组方式为列车重量值；所述关系式为Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分，其中，Y能耗代表所述列车能耗值，X功率代表所述额定功率，X重量代表所述列车重量值，X时分代表所述列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是所述X功率、X重量和X时分的系数，该系数利用所述列车信息对所述关系式进行线性回归并利用最小二乘法估算出。

[0008] 优选地，所述机车类型使用相应的额定功率替换，所述编组方式使用相应的列车重量值替换。

[0009] 优选地，所述关系式为Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分，其中，Y能耗代表所述列车能耗值，X功率代表所述额定功率，X重量代表所述列车重量值，X时分代表所述列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是所述X功率、X重量和X时分的系数。

[0010] 优选地，所述列车信息还包括列车在各站之间的运行事件；所述数据挖掘单元还用于对所述列车信息进行减噪，该减噪包括若列车在运行过程中发生影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件，则删除相应的列车信息。

[0011] 优选地，所述影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件包括列车在运行时发生临时停车、紧急制动、速度超过限速范围、临时限速。

[0012] 优选地，所述系统还包括运行图编制单元，用于根据所述列车运行时分编制列车节能运行图。

[0013] 本发明另一方面提供了一种列车节能运行图优化方法，该方法包括以下步骤：S1、采集列车信息，该列车信息包括机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分；S2、存储所述列车信息；S3、读取所述列车信息并对所述列车信息进行分析计算，得到一包含所述机车类型、所述编组方式、所述列车能耗值和所述列车运行时分的关系式，并根据该关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分。

[0014] 优选地，所述机车类型为所述机车的额定功率，所述编组方式为列车重量值；所述关系式为Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分，其中，Y能耗代表所述列车能耗值，X功率代表所述额定功率，X重量代表所述列车重量值，X时分代表所述列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是所述X功率、X重量和X时分的系数，该系数利用所述列车信息对所述关系式进行线性回归并利用最小二乘法估算出。

[0015] 优选地，所述列车信息还包括列车在各站之间的运行事件；所述步骤S3还包括对所述列车信息进行减噪，该减噪包括若列车在运行过程中发生影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件，则删除相应的列车信息。

[0016] 优选地，所述影响所述列车能耗值和所述列车运行时分的运行事件包括列车在运行时发生临时停车、紧急制动、速度超过限速范围、临时限速。

[0017] 优选地，所述方法还包括根据所述列车运行时分编制列车节能运行图。

[0018] 本发明所公开的列车节能运行图优化系统和方法可以对于保存下来的海量的真实的列车信息进行统计分析，寻求列车实际能耗与列车运行时分间的变化关系，得出不同能耗要求下的列车运行时分，从而帮助编图人员编制出更为经济的列车运行方案。

附图说明

[0019] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0020] 图1示出了根据本发明的一个实施例的列车节能运行图优化系统的结构示意图；以及

[0021] 图2示出了根据本发明的一个实施例的列车节能运行图优化方法的流程图。

具体实施方式

[0022] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0023] 本发明一方面提供了一种列车节能运行图优化系统，该优化系统包括：信息采集单元，用于采集列车信息，该列车信息包括机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分；数据存储单元，用于存储所述列车信息；数据挖掘单元，用于读取所述列车信息并对所述列车信息进行分析计算，得到一包含所述机车类型、所述编组方式、所述列车能耗值和所述列车运行时分的关系式，并根据该关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分。

[0024] 图1示出了根据本发明的一个实施例的列车节能运行图优化系统的结构示意图。在这一实施例中，信息采集单元可为车载信息采集单元，该车载信息采集单元可以根据列车的实际行驶情况如实记录下列车信息，例如，列车能耗值、列车运行时分、机车类型、编组方式和列车在各站之间的运行事件等。其中，机车类型和编组方式均为名目属性，可分别使用机车的额定功率和列车重量值来替换。所述车载信息采集单元可将采集到的列车信息通过车地通信系统发送至数据存储单元。数据存储单元存储接收到的列车信息，并将其发送至数据挖掘单元。数据挖掘单元读取列车信息并对列车信息进行分析计算，得到一包含机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分的关系式：

[0025] Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分

[0026] 其中，Y能耗代表列车能耗值，X功率代表额定功率，X重量代表列车重量值，X时分代表列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是X功率、X重量和X时分的系数。利用列车信息对上述关系式进行线性回归，并利用最小二乘法估算出系数W功率、W重量和W时分。在得到上述关系式之后，可根据上述关系式计算所以要求的列车能耗值所对应的列车运行时分，也可以对列车能耗情况进行统计并将其分为三个能耗等级：节能、平衡和高效，并统计上述三个等级所对应的列车运行时分。

[0027] 优选地，数据挖掘单元还用于对列车信息进行减噪。减噪包括若列车在运行过程中发生影响列车能耗值和列车运行时分的运行事件，则删除相应的列车信息。

[0028] 优选地，上述影响列车能耗值和列车运行时分的运行事件包括列车在运行时发生临时停车、紧急制动、速度超过限速范围、临时限速，但并不限于此。

[0029] 优选地，列车节能运行图优化系统还包括运行图编制单元，用于根据列车运行时分编制列车节能运行图。例如，编图人员在编制列车节能运行图时，向数据挖掘单元输入列车能耗值或能耗等级、额定功率和列车重量值，数据挖掘单元则输出相应的列车运行时分供编图人员使用。

[0030] 本发明另一方面提供了一种列车节能运行图优化方法，图2示出了根据本发明的一个实施例的列车节能运行图优化方法的流程图，该方法包括以下步骤：

[0031] S1、采集列车信息

[0032] 信息采集单元根据列车的实际行驶情况如实记录列车信息，例如，列车能耗值、列车运行时分、机车类型、编组方式以及列车在各站之间的运行事件等，并将采集到的列车信息通过车地通信系统发送至数据存储单元，其中，机车类型和编组方式均为名目属性，可分别使用机车的的额定功率和列车重量值来替换。

[0033] S2、存储列车信息

[0034] 数据存储单元存储接收到的列车信息，并将其发送至数据挖掘单元。

[0035] S3、读取列车信息并对列车信息进行分析计算

[0036] 数据挖掘单元读取列车信息并对上述列车信息进行分析计算，得到一包含机车类型、编组方式、列车能耗值和列车运行时分的关系式：

[0037] Y能耗＝W功率X功率+W重量X重量+W时分X时分

[0038] 其中，Y能耗代表列车能耗值，X功率代表额定功率，X重量代表列车重量值，X时分代表列车运行时分，W功率、W重量和W时分分别是X功率、X重量和X时分的系数。利用列车信息对上述关系式进行线性回归，并利用最小二乘法估算出系数W功率、W重量和W时分。在得到上述关系式之后，可根据上述关系式计算所要求的列车能耗值所对应的列车运行时分。

[0039] 优选地，步骤S3还包括对列车信息进行减噪，该减噪包括若列车在运行过程中发生影响列车能耗值和列车运行时分的运行事件，则删除相应的列车信息。

[0040] 优选地，影响列车能耗值和列车运行时分的运行事件包括列车在运行时发生临时停车、紧急制动、速度超过限速范围、临时限速，但并不限于此。

[0041] 优选地，列车节能运行图优化方法还包括根据列车运行时分编制列车节能运行图。

[0042] 通过上述流程，我们可以得到不同列车能耗值或能耗等级所对应的列车运行时分，为编图人员在编制列车节能运行图时提供参考依据，从而编制出更为经济的列车运行方案。同时，由于本发明的算法的输入数据均来自真实的运营数据，得到的输出结果比较可靠，能与实际使用结果趋于一致，因此，本发明的实用性较强。此外，本发明不仅适用于铁路交通系统，还适用于城市轨道交通系统。

[0043] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

[0044] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0045] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。