一种地铁隧道动态热负荷计算方法及系统

本发明涉及地铁隧道热环境调控，具体涉及一种地铁隧道动态热负荷计算方法及系统。

背景技术：

1、地铁隧道在一个运营日内交替经历“列车通过”和“无列车通过”两类状态。列车通过隧道的持续时间通常仅占全天的一部分，而列车间隔、首班车前、末班车后及夜间检修等“无列车时段”持续时间较长。无列车并不表示隧道热负荷为零，固定照明、通信、信号、风机、水泵、电缆及检修设备仍可能运行，工作人员和检修人员仍产生显热，钢轨、车轮、制动盘、设备外壳、衬砌及围岩还会持续释放列车通过期间储存的热量。

2、现有列车内热源计算方法没有描述列车从进入隧道到驶出隧道期间的位置和移动热源变化，更未形成覆盖零时至二十四时的统一运营日模型，难以回答某一天某一具体时刻隧道内是否有列车、存在几列车、各列车处于何种运行阶段、当前移动热源位于哪个分区，以及没有列车时固定内热源和历史余热如何变化。

3、在正常运营时段的列车间隔内，虽然当前移动热源停止产生，但信号、通信、照明和通风系统仍按运营模式工作，上一列车留下的轨道及设备蓄热仍在释放；在末班车后的排热阶段，机械通风可能继续运行；在夜间待机或检修阶段，部分设备转入低负载，检修照明、排水设备和人员显热又可能增加。因此，无列车时段必须根据全天运营状态分别建模，不能简单将列车热源置零后认为总负荷为零。

4、因此，现有技术存在未建立覆盖零时至二十四时的统一运营日模型的问题，导致无法准确计算任意时刻列车存在与否及对应的动态热负荷。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种地铁隧道动态热负荷计算方法及系统，能够精确识别任意时刻隧道内列车有无、数量及运行阶段，并同步计算移动热源、固定热源、历史余热、围岩换热及通风显热，实现全天动态热负荷的准确计算与统计。

2、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

3、一种地铁隧道动态热负荷计算方法，包括：

4、获取目标地铁隧道的全天计划数据和当前实测数据，并根据全天计划数据划分全天运营状态，其中，所述目标地铁隧道被划分为若干个分区；

5、根据全天计划数据，预测当前隧道内的列车数量及各列车状态，并利用当前实测数据对列车状态进行校正，其中，所述列车状态包括列车的位置、速度、所处阶段、所在分区；

6、根据全天运营状态和校正后的列车状态，分别计算分区移动热源产热功率和分区固定热源释放功率；

7、利用分区移动热源产热功率和分区固定热源释放功率，建立列车存在与无列车状态下统一的分区动态显热负荷方程；

8、根据所述统一的分区动态显热负荷方程，计算分区负荷，最终得到列车通过时段及无列车时段的累计冷量。

9、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

10、一种地铁隧道动态热负荷计算系统，包括：

11、数据获取模块，被配置为：获取目标地铁隧道的全天计划数据和当前实测数据，并根据全天计划数据划分全天运营状态，其中，所述目标地铁隧道被划分为若干个分区；

12、状态预测模块，被配置为：根据全天计划数据，预测当前隧道内的列车数量及各列车状态，并利用当前实测数据对列车状态进行校正，其中，所述列车状态包括列车的位置、速度、所处阶段、所在分区；

13、热源计算模块，被配置为：根据全天运营状态和校正后的列车状态，分别计算分区移动热源产热功率和分区固定热源释放功率；

14、负荷建模模块，被配置为：利用分区移动热源产热功率和分区固定热源释放功率，建立列车存在与无列车状态下统一的分区动态显热负荷方程；

15、负荷计算模块，被配置为：根据所述统一的分区动态显热负荷方程，计算分区负荷，最终得到列车通过时段及无列车时段的累计冷量。

16、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

17、一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法。

18、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

19、一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法。

20、根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

21、一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、第一，通过全天运营状态的五类划分，能够在运营日任意时刻判断隧道内是否存在列车及列车数量；通过阶段位置预测及实测数据校正，在存在列车时可进一步识别每列车的运行阶段、预测位置和所在分区，为移动热源的精细化计算提供空间定位基础，由此形成覆盖完整运营日且能够在任意时刻解释列车状态的动态感知能力。

24、第二，根据全天运营状态切换固定设备负载率，在无列车时分别调用运营间隔、首班车前、末班车后或夜间检修状态下的固定内热源函数，克服了现有技术将所有无列车时段等同处理的缺陷，使固定设备、电缆及人员显热的计算更贴合实际运行模式；同时，通过设置的蓄热状态和释热时间常数，对移动热源和固定热源进行延迟释放递推，使移动热源停止产生后轨道、设备和围岩余热仍继续释放，避免了对历史蓄热的忽略。

25、第三，建立列车存在与无列车两种状态下统一的分区动态显热负荷方程，结合列车存在指示函数将全天累计冷量分解为列车通过时段冷量和无列车时段冷量，可直接回答任意查询时刻的运营状态、列车运行阶段、热源组成、峰值位置和负荷水平，并避免只关注短时列车峰值而低估全天基础负荷，为蓄冷容量设计和夜间排热策略提供量化依据。

1.一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，所述全天计划数据包括列车运行图、进出隧道时刻、四阶段运行参数、设备启停计划、通风计划及检修计划。

3.如权利要求1所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，所述全天运营状态包括首班车前预运行状态、列车存在状态、运营间隔无列车状态、末班车后排热状态及夜间待机或检修状态。

4.如权利要求1所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，所述当前实测数据包括列车实测位置和实测速度。

5.如权利要求1所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，所述所处阶段为启动阶段、加速阶段、匀速阶段或制动阶段中的任意一个。

6.如权利要求1所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，所述分区移动热源产热功率包括摩擦热、空气阻力热、牵引系统损耗热、未回收制动热、再生电气损耗热、车载辅助设备及空调排热和乘客显热；

7.如权利要求1所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法，其特征在于，所述分区动态显热负荷方程，在列车存在时由移动热源实际释放功率、固定热源实际释放功率、围岩换热功率、通风显热输运功率及空气储热修正项构成；在无列车时移动热源当前产生项取零，但移动热源历史蓄热释放项仍保留。

8.一种地铁隧道动态热负荷计算系统，其特征在于，包括：

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-7任一项所述的一种地铁隧道动态热负荷计算方法。