機(jī)車能量管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路機(jī)車控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)車能量管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源問題的日漸突出，作為交通運(yùn)輸中能源利用率最高的鐵路得到長(zhǎng)足發(fā)展。但是龐大的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)本身需要消耗巨大的能量，監(jiān)視并優(yōu)化鐵路機(jī)車能量消耗以及再生能量回饋等需求日益提高。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中還不存在行之有效的機(jī)車能量管理的方法和手段。機(jī)車能量利用的粗放式管理帶來巨大的能量浪費(fèi)，同時(shí)，當(dāng)前社會(huì)各領(lǐng)域能源分配沖突日益加劇，在國(guó)家安全與國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位的鐵路行業(yè)能源必須有優(yōu)先保證，造成能源分配極大的向鐵路行業(yè)傾斜，從而影響了其它領(lǐng)域的能量供給。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有技術(shù)中還不存在行之有效的機(jī)車能量管理方法及手段，機(jī)車能量利用的粗放式管理帶來巨大的能量浪費(fèi)，影響了其它領(lǐng)域的能量供給。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種機(jī)車能量管理系統(tǒng)及方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種機(jī)車能量管理系統(tǒng)，其包括車載系統(tǒng)；所述車載系統(tǒng)包括:
[0007]車載能量采集單元，設(shè)置為采集機(jī)車的能量信息；
[0008]車載能量信息管理單元，設(shè)置為獲取機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息及司機(jī)的操作信息，并根據(jù)機(jī)車的能量信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息與司機(jī)的操作信息，從車載知識(shí)庫(kù)中獲取能量?jī)?yōu)化提示信息；以及
[0009]車載顯示單元，設(shè)置為顯示所述能量?jī)?yōu)化提示信息。
[0010]優(yōu)選的是，所述機(jī)車能量管理系統(tǒng)還包括地面系統(tǒng)，所述地面系統(tǒng)包括與所述車載能量信息管理單元通訊連接的地面信息處理單元；
[0011]所述地面信息處理單元設(shè)置為接收車載能量信息管理單元發(fā)送的機(jī)車的能量信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息與司機(jī)的操作信息，并根據(jù)機(jī)車的能量信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息及司機(jī)的操作信息，從地面知識(shí)庫(kù)中獲取能量報(bào)表。
[0012]優(yōu)選的是，所述地面系統(tǒng)還包括與所述地面信息處理單元電連接的優(yōu)化單元，所述優(yōu)化單元設(shè)置為對(duì)所述能量報(bào)表進(jìn)行分析，得到能量?jī)?yōu)化模型，并將所述能量?jī)?yōu)化模型發(fā)送給地面信息處理單元，通知所述地面信息處理單元利用所述能量?jī)?yōu)化模型更新所述地面知識(shí)庫(kù)。
[0013]優(yōu)選的是，所述地面信息處理單元還設(shè)置為將接收到的能量?jī)?yōu)化模型發(fā)送給車載能量信息管理單元，并通知所述車載能量信息管理單元利用所述能量?jī)?yōu)化模型更新所述車載知識(shí)庫(kù)。
[0014]優(yōu)選的是，所述機(jī)車的能量信息包括機(jī)車消耗的總能量信息、機(jī)車再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量信息和機(jī)車電阻制動(dòng)消耗的能量信息、機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量信息中的一種或幾種。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種機(jī)車能量管理方法，其包括:
[0016]車載系統(tǒng)采集機(jī)車的能量信息；
[0017]車載系統(tǒng)獲取機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息及司機(jī)的操作信息，并根據(jù)機(jī)車的能量信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息與司機(jī)的操作信息，從車載知識(shí)庫(kù)中獲取能量?jī)?yōu)化提示信息；
[0018]車載系統(tǒng)顯示所述能量?jī)?yōu)化提示信息。
[0019]優(yōu)選的是，所述方法還包括:
[0020]地面系統(tǒng)接收所述車載系統(tǒng)發(fā)送的機(jī)車的能量信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息與司機(jī)的操作信息，并根據(jù)機(jī)車的能量信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息及司機(jī)的操作信息，從地面知識(shí)庫(kù)中獲取能量報(bào)表。
[0021]優(yōu)選的是，所述方法還包括:在獲取能量報(bào)表后，地面系統(tǒng)對(duì)所述能量報(bào)表進(jìn)行分析，得到能量?jī)?yōu)化模型，并利用所述能量?jī)?yōu)化模型更新所述地面知識(shí)庫(kù)。
[0022]優(yōu)選的是，所述方法還包括:在得到能量?jī)?yōu)化模型后，地面系統(tǒng)將所述能量?jī)?yōu)化模型發(fā)送給車載系統(tǒng)；所述車載系統(tǒng)利用接收到的能量?jī)?yōu)化模型更新所述車載知識(shí)庫(kù)。
[0023]優(yōu)選的是，所述機(jī)車的能量信息包括機(jī)車消耗的總能量信息、機(jī)車再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量信息和機(jī)車電阻制動(dòng)消耗的能量信息、機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量信息中的一種或幾種。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
[0025]應(yīng)用本發(fā)明提供的機(jī)車能量管理系統(tǒng)及方法，能夠有效管理機(jī)車能量，從而可極大地提升能量利用率，緩解能量調(diào)度的壓力；另外，利用信息技術(shù)完成機(jī)車能量?jī)?yōu)化的指導(dǎo)，極大地降低了機(jī)車司乘人員的工作量和學(xué)習(xí)成本，改變了通過培訓(xùn)提升司乘人員能量?jī)?yōu)化作業(yè)水平的方式。
[0026]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0027]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0028]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例機(jī)車能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例機(jī)車能量管理方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0031]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有技術(shù)中還不存在行之有效的機(jī)車能量管理方法及手段，機(jī)車能量利用的粗放式管理帶來巨大的能量浪費(fèi)，影響了其它領(lǐng)域的能量供給。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種機(jī)車能量管理系統(tǒng)。
[0032]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例機(jī)車能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該機(jī)車能量管理系統(tǒng)包括車載能量采集單元11、車載能量信息管理單元12和車載顯示單元14，其中車載能量采集單元11和車載顯示單元14均與車載能量信息管理單元12電連接。
[0033]具體地，車載能量采集單元11，符合EN 50463標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)置為采集機(jī)車的能量信息。車載能量采集單元11通過實(shí)時(shí)采集機(jī)車電壓U和機(jī)車電流I，利用計(jì)算式P = U*I計(jì)算得出瞬時(shí)功率P，然后按照對(duì)瞬時(shí)功率P以一定的采樣周期進(jìn)行累加，得出機(jī)車的能量信息。特別地，不同的能量信息采集對(duì)應(yīng)不同的電壓和電流。例如，機(jī)車消耗的總能量信息采集的是機(jī)車的原邊電壓和原邊電流；機(jī)車再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量信息采集的是由再生制動(dòng)產(chǎn)生的電壓和電流；機(jī)車電阻制動(dòng)消耗的能量信息采集的是變流器中間電壓和制動(dòng)電阻通過的電流。即，在本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例中，機(jī)車的能量信息包括機(jī)車消耗的總能量信息、機(jī)車再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量信息和機(jī)車電阻制動(dòng)消耗的能量信息、機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量信息中的一種或幾種。
[0034]下面對(duì)上述機(jī)車消耗的總能量信息、機(jī)車再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量信息和機(jī)車電阻制動(dòng)消耗的能量信息、機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量信息的定義進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0035]機(jī)車消耗的總能量信息:機(jī)車使用的電量，類似于電燈消耗的電量，I千瓦的電燈，每小時(shí)耗I度電；電力機(jī)車也是類似，機(jī)車主要用于拉貨，即牽引消耗能量，所以一般稱之為牽引消耗的能量。牽引是有用功，嚴(yán)格來講還有其他的無(wú)用功，例如產(chǎn)生熱量浪費(fèi)掉。因此，用機(jī)車消耗的總能量信息代替機(jī)車牽引消耗的能量信息是比較準(zhǔn)確的。
[0036]機(jī)車再生制動(dòng)產(chǎn)生的能量和機(jī)車電阻制動(dòng)消耗的能量:能量方面，機(jī)車有兩種制動(dòng)方式，電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)，根據(jù)能量守恒定律，機(jī)車制動(dòng)就是將機(jī)車的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，即用制動(dòng)的狀態(tài)來發(fā)電，電阻制動(dòng)就是將這些電用一個(gè)電阻消耗掉(即通過電阻發(fā)熱，轉(zhuǎn)換成熱能)；再生制動(dòng)就是將這些電反饋回電網(wǎng)，供其他機(jī)車使用，即沒有浪費(fèi)掉這些能量；從能量節(jié)約的角度出發(fā)，再生制動(dòng)的動(dòng)能可以重新利用，相比電阻制動(dòng)以發(fā)熱的形式浪費(fèi)掉，再生制動(dòng)具備極大的優(yōu)勢(shì)。所以能量管理系統(tǒng)的一個(gè)方面就是優(yōu)先采用再生制動(dòng)。
[0037]機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量:是指機(jī)車做無(wú)用功的狀態(tài)，即機(jī)車空轉(zhuǎn)，類似于汽車在等紅綠燈的狀態(tài)，白白浪費(fèi)能量。能量管理系統(tǒng)的一個(gè)目標(biāo)就是找出機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量聚集的地點(diǎn)(如GPS坐標(biāo)或者線路位置等)，分析機(jī)車在上述位置空閑的原因，加強(qiáng)管理或者優(yōu)化調(diào)度等等。根據(jù)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)、工況信息和機(jī)車消耗的能量信息可以計(jì)算出機(jī)車空閑狀態(tài)下的能量消耗，機(jī)車空閑狀態(tài)可以根據(jù)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)和工況信息判斷，例如，定義機(jī)車主斷合、手柄級(jí)位為0、機(jī)車速度為O時(shí)，機(jī)車處于空閑狀態(tài)，則此種狀態(tài)下，機(jī)車消耗的能量便為機(jī)車空閑狀態(tài)下消耗的能量。空閑狀態(tài)下消耗的能量為未做功(浪費(fèi)的)能量，需要降低乃至消除此種能量消耗。
[0038]車載能量信息管理單元12，設(shè)置為獲取機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)信息、工況信息和線路信息及司機(jī)4的操作信息，并根據(jù)這四類信息從車載知識(shí)庫(kù)13中獲