一种城市轨道交通单列车牵引能耗的确定方法与流程

本技术涉及轨道交通电力牵引列车能量消耗评估领域，尤其涉及一种城市轨道交通单列车牵引能耗的确定方法。

背景技术：

1、城市轨道交通是一种缓解城市交通拥堵的有效手段，为城市居民提供了便捷、高效的出行选择。然而，城市轨道交通的高能耗成为了一个挑战，因此，许多学者和专家近年来致力于研究列车牵引能耗的问题，以实现节能和减排。为了理解列车的牵引能耗机理、评估不同优化策略的节能效果，研究人员提出了各种牵引能耗的计算方法。

2、当前，现有的牵引能耗计算方法是基于列车的动力学特性。这些方法通过输入列车运行数据、列车性能参数以及线路参数，如列车质量、速度、时间、阻力系数、传动效率、电机效率、线路坡度、弯道曲率等，来确定列车的受力和运行状态。然后，基于动量定理和牛顿定律，计算列车在特定运行区间内沿行进方向的合力做功和阻力做功，以获得牵引力做功。最后，计算传动效率和电机效率，得到列车的牵引能耗。

3、然而，现有的牵引能耗计算方法计算复杂，计算效率慢。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种城市轨道交通单列车牵引能耗的确定方法，能够克服现有技术的缺陷，实现对城市轨道交通单列车的牵引能耗进行快速、便捷的测算，并且计算效率快，因此，更加适用于实际的应用环境中。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种城市轨道交通单列车牵引能耗的确定方法，包括：

3、获取列车在第一区间所产生的机械能增量；

4、根据所述机械能增量与牵引能耗的映射关系，确定所述牵引能耗。

5、可以看到，本技术实施例中，首先获取列车在第一区间所产生的机械能增量，再根据机械能增量与牵引能耗的映射关系，确定出牵引能耗，所需的数据相较于传统方法数量较少，且计算较简单，因此能够实现快速计算、提升计算效率。

6、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述第一区间为以第一站点为起点，以第二站点为终点的区间。

7、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述第一站点为始发站，所述第二站点为终点站。

8、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述获取列车在第一区间所产生的机械能增量，包括：

9、根据所述第一站点的海拔高度和所述第二站点的海拔高度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点的势能增量；

10、根据所述列车由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中各个时刻的速度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量；

11、根据所述动能增量和所述势能增量，获得所述机械能增量。

12、可以看到，本技术实施例中，根据第一站点的海拔高度和第二站点的海拔高度计算列车由第一站点至第二站点的势能增量，根据列车由第一站点运行至第二站点的过程中各个时刻的速度计算列车由第一站点至第二站点的动能增量，从而确定列车由第一站点运行至第二站点的机械能增量。综合考虑了在指定区间的海拔高度和速度变化，在计算机械能增量时所需要的数据较少，所以计算较为简单，从而可以提升计算效率。

13、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量包括由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中，所述列车处于加速状态时所产生的动能增量。

14、可以看到，本技术实施例中，通过计算列车处于加速状态时所产生的动能增量，有助于更精准地反映列车在运行中的能量变化，为准确计算牵引能耗提供了更为细致的数据基础。这有助于建立更为准确的机械能增量与牵引能耗的映射关系和为优化牵引系统提供数据基础。

15、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述根据所述列车由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中各个时刻的速度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量，包括：

16、根据所述各个时刻的速度，确定出所述列车处于加速状态的运行时间；

17、将所述处于加速状态的运行时间划分为多个时间间隔；

18、确定所述多个时间间隔中的每个时间间隔内所述列车的动能增量；

19、将所述多个时间间隔中的每个时间间隔内所述列车的动能增量求和，获得所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量。

20、可以看到，本技术实施例中，通过将列车处于加速状态的运行时间划分为多个时间间隔，并对各时间间隔内的动能增量进行求和，这有益于更详细地了解列车在不同时刻的能量消耗情况。这样的精细划分和计算为建立机械能增量与牵引能耗的映射关系提供了更为准确的数据。

21、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与所述牵引能耗之间的所述映射关系为线性关系。

22、可以看到，本技术实施例中，建立的机械能增量与牵引能耗之间的映射关系为线性关系。机械能增量通常可以比其他变量更容易地测量和监测，因为它是通过列车的速度和各个站点的海拔高度等参数直接计算而来。相比之下，其他与牵引能耗相关的变量可能需要更多的传感器或测量设备，增加了系统复杂性和成本。建立机械能增量与牵引能耗的映射关系可以更直接地捕捉了列车的运行特性，而不需要复杂的中间步骤或假设。并且，线性关系有助于直观地理解牵引能耗与机械能增量之间的关联，使其更容易理解和应用。

23、基于第一方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与牵引能耗的映射关系是基于样本数据训练得到的，所述样本数据包括所述列车在多个不同区间内运行时产生的机械能增量和在对应区间内运行所消耗的牵引能耗值，所述不同区间包括所述第一区间。

24、第二方面，本技术实施例提供了一种城市轨道交通单列车牵引能耗确定的装置，包括：

25、获取模块，用于获取列车在第一区间所产生的机械能增量；

26、确定模块，用于根据所述机械能增量与牵引能耗的映射关系，确定所述牵引能耗。

27、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述第一区间为以第一站点为起点，以第二站点为终点的区间。

28、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述第一站点为始发站，所述第二站点为终点站。

29、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述获取模块用于：

30、根据所述第一站点的海拔高度和所述第二站点的海拔高度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点的势能增量；

31、根据所述列车由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中各个时刻的速度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量；

32、根据所述动能增量和所述势能增量，获得所述机械能增量。

33、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量包括由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中，所述列车处于加速状态时所产生的动能增量。

34、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述获取模块用于：

35、根据所述各个时刻的速度，确定出所述列车处于加速状态的运行时间；

36、将所述处于加速状态的运行时间划分为多个时间间隔；

37、确定所述多个时间间隔中的每个时间间隔内所述列车的动能增量；

38、将所述多个时间间隔中的每个时间间隔内所述列车的动能增量求和，获得所述列车由所述第一站点至所述第二站点的动能增量。

39、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与所述牵引能耗之间的所述映射关系为线性关系。

40、基于第二方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与牵引能耗的映射关系是基于样本数据训练得到的，所述样本数据包括所述列车在多个不同区间内运行时产生的机械能增量和在对应区间内运行所消耗的牵引能耗值，所述不同区间包括所述第一区间。

41、第二方面中的各个功能模块用于实现上述第一方面以及第一方面的可能的实现方式所述的方法。

42、第三方面，本技术提供了一种城市轨道交通单列车牵引能耗的评估方法，所述方法包括：

43、获取列车在第一区间内不同控车策略下的每个控车策略下所产生的机械能增量；

44、根据所述机械能增量与牵引能耗的映射关系，确定所述列车在不同控车策略下的每个控车策略下的牵引能耗；

45、根据所述列车在不同控车策略下的牵引能耗，获得所述列车在不同控车策略下的节能评估结果。

46、可以看到，本技术提供了一种评估列车牵引能耗的方法，只需获取列车在第一区间不同控车策略下所产生的机械能增量，再根据机械能增量与牵引能耗的映射关系，确定出不同控车策略下的牵引能耗，最后，将不同控车策略下的牵引能耗进行比较，获得不同控车策略下的节能评估结果，采用本技术所述的方法，计算较简单，计算量小，能够实现牵引能耗的快速计算，提升了计算效率。

47、基于第三方面，在可能的实现方式中，所述第一区间为以第一站点为起点，以第二站点为终点的区间。

48、基于第三方面，在可能的实现方式中，所述第一站点为始发站，所述第二站点为终点站。

49、基于第三方面，在可能的实现方式中，所述获取列车在第一区间内不同控车策略下的每个控车策略所产生的机械能增量，包括：

50、根据所述第一站点的海拔高度和所述第二站点的海拔高度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点在不同控车策略下的每个控车策略的势能增量；

51、根据所述列车由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中在不同控车策略下的每个控车策略下各个时刻的速度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点在不同控车策略下的每个控车策略的动能增量；

52、根据所述在不同控车策略下的每个控车策略的动能增量和所述在不同控车策略下的每个控车策略的势能增量，获得所述在不同控车策略下的每个控车策略的机械能增量。

53、基于第三方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与所述牵引能耗之间的所述映射关系为线性关系。

54、基于第三方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与牵引能耗的映射关系是基于样本数据训练得到的，所述样本数据包括所述列车在多个不同区间内运行时产生的机械能增量和在对应区间内运行所消耗的牵引能耗值，所述不同区间包括所述第一区间。

55、基于第三方面，在可能的实现方式中，所述控车策略包括牵引级位大小、加速时机的选择和最高速度的大小中的任意一项或任意多项的组合。

56、第四方面，本技术提供了一种城市轨道交通单列车牵引能耗的评估装置，包括：

57、获取模块，用于获取列车在第一区间内不同控车策略下的每个控车策略下所产生的机械能增量；

58、确定模块，用于根据所述机械能增量与牵引能耗的映射关系，确定所述列车在不同控车策略下的每个控车策略下的牵引能耗；

59、评估模块用于，根据所述列车在不同控车策略下的牵引能耗，获得所述列车在不同控车策略下的节能评估结果。

60、基于第四方面，在可能的实现方式中，所述第一区间为以第一站点为起点，以第二站点为终点的区间。

61、基于第四方面，在可能的实现方式中，所述第一站点为始发站，所述第二站点为终点站。

62、基于第四方面，在可能的实现方式中，获取模块用于：

63、根据所述第一站点的海拔高度和所述第二站点的海拔高度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点在不同控车策略下的每个控车策略的势能增量；

64、根据所述列车由所述第一站点运行至所述第二站点的过程中在不同控车策略下的每个控车策略下各个时刻的速度，确定所述列车由所述第一站点至所述第二站点在不同控车策略下的每个控车策略的动能增量；

65、根据所述在不同控车策略下的每个控车策略的动能增量和所述在不同控车策略下的每个控车策略的势能增量，获得所述在不同控车策略下的每个控车策略的机械能增量。

66、基于第四方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与所述牵引能耗之间的所述映射关系为线性关系。

67、基于第四方面，在可能的实现方式中，所述机械能增量与牵引能耗的映射关系是基于样本数据训练得到的，所述样本数据包括所述列车在多个不同区间内运行时产生的机械能增量和在对应区间内运行所消耗的牵引能耗值，所述不同区间包括所述第一区间。

68、基于第四方面，在可能的实现方式中，所述控车策略包括牵引级位大小、加速时机的选择和最高速度的大小中的任意一项或任意多项的组合。

69、第四方面中的各个功能模块用于实现上述第三方面以及第三方面的可能的实现方式所述的方法。

70、第五方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的所述指令，以实现上述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式所描述的方法，或者，以实现上述第三方面以及第三方面的任意一种可能的实现方式所描述的方法。

71、第六方面，本技术实施例提供了一种可读存储介质，包括程序指令，当所述程序指令被所述电子设备执行时，使得所述电子设备执行第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式所描述的方法，或者，使得所述电子设备执行第三方面以及第三方面的任意一种可能的实现方式所描述的方法。

72、第七方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括程序指令，当该计算机程序产品被所述电子设备执行时，该装置用于执行前述第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式所述的方法，或者，该装置用于执行前述第三方面以及第三方面的任意一种可能的实现方式所述的方法。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，在需要使用前述第一方面或第三方面的任一种可能的设计提供的方法的情况下，可以下载该计算机程序产品并在装置上执行该计算机程序产品，以实现第一方面以及第一方面的任意一种可能的实现方式所述的方法，以实现第三方面以及第三方面的任意一种可能的实现方式所述的方法。