据相关数据统计表明，铁路耗能中至少约为65%来源于机车牵引用能，即使在运行图统一的情况下，列车在牵引运行方式上也表现出极大对差异，而这种差异所产生的能耗情况也不同，为实际节能工作带来极大的难题。这种背景下便需进行关于运行预测模型的构建，使机车在运行速度与距离方面得以预测，为机车司机提供节能运行控制方式。因此，对运行控制系统的设计分析对实现机车节能运行的目标具有十分重要的意义。
1列车节能优化的相关概述
列车节能优化的基础在于保障的列车的安全稳定运行，以其中加速度变化为典型，过大的加速度变化很容易产生较大的冲击力，出现车体受损或乘客伤亡等事故。因此优化控制中为达到安全、节能的目标，需采取的策略多集中在对阻力做功进行减少，以相应的制动能力对机车运行速度进行控制，或尽可能选用匀速运动方式，有利于的安全节能的实现。同时，优化中也可采取惰行时间增加的方式，使牵引力、制动力在惰行状态下不存在，减少能耗的消耗。另外，节能过程中需针对机车动能损失采取相应的策略包括对进坡速度的控制、缓解速度的提高以及制动前进行惰行等。由于机车行使过程中受车辆类型、车站设置以及编组等差异影响，很难利用同样的控制方式的进行操纵策略的优化。对此优化中还需分别考虑列车启动中如何做好牵引控制、恒速运行中牵引控制机、加减速在进入限速区前的控制以及停车中的制动控制等[1]。
2系统设计的思路
在明确机车优化策略的基础上，便需从运行控制系统着手进行相应的设计。根据以往学者研究设计的系统框架。整个系统运行的原理在于由采集模块对数字量、模拟量等进行收集，做好处理分析后向CAN总线中进行发送。而计算模块对于总线中数据接收的基础上要求进一步处理，确保计算机软件可对数据进行适时调用，结合相关的参数包括阻力、制动力以及牵引力等对节能状况下机车的运行速度进行预测，并利用显示模块将优化后的数据显示出来。具体设计思路主要表现在以下几方面。
2.1速度预测模型的构建
关于的速度预测模型，其主要结合机车运行的相关信息进行未来输出的预算。整个模型中包含的功能更多体现在三方面：第一，对机车运行历史信息的控制。如机车运行中涉及的隧道情况、弯道半径以及整个线路长度等，同时系统自身相关模拟量或数字信号等参数也可作为历史信息。第二，在输入控制方面。由于系统模型构建中主要以机车速度预测为主，可在模型中进行初始、中间以及末区三个区间的设置，并结合限速条件对末区间机车运行速度完成设定，所设定的速度便可作为输入的目标。第三，在输出方面。控制系统设计过程中可结合所设定的历史信息以及优化操纵的具体要求完成速度的预测，并根据计算区间完成速度曲线的分析。
2.2优化与校正预测模型
系统在预测控制中其优势更多集中在在线优化方面，通常机车运行中受司机操纵水平影响很可能出现实际速度无法适应预测速度要求的现状，需要做好优化与校正措施。可重新进行前方运行速度的预测，可使司机行车中保持当前的速度。系统设计中可引入滚动方式，其作用在于根据司机位置能够对最佳节能运行速度进行计算。同时运行系统除根据位置判断进行节能方案提出后，还能够在不同时刻下实时计算，具有明显的动态优化特征。除此之外，实际预测过程可发现机车在不同位置下运行速度往往与预测结果存在差异，要求利用控制系统采取周期性的预测方式，对偏差进行反馈校正，确保运行中节能效果更为明显[2]。
3系统软件设计与硬件电路设计的具体要求
关于系统软件设计，主要考虑运行速度预测过程中应将列车作用力、线路断面等数据以及其他状态量信号考虑其中，此时需要做好系统程序设计工作，保证所有信号数据能够预先存储，为实际预测提供检索功能。而在硬件电路方面，其要求充分利用CAN总线使各模块功能得以发挥，包括采集模块、计算模块以及显示模块。其中在采集模块方面主要以牵引计算模型为依据，对机车信号进行收集；而计算模块在CAN总线作用下对收集的数据进行收集，结合软件程序中存储的断面信息等进行节能运算；另外在显示单元设计中，其主要以计算结果为依据对CAN总线数据进行判断，保证其合理的基础上将数据信息与预测结果显示出来。以P87C591单片机为例，其可作为整个系统设计中的核心部分，利用其中的CAN控制器模块可使整个系统作用得以充分发挥[3]。
4结论
运行控制系统的进一步设计优化是实现机车节能运行目标的重要途径。实际设计过程中应正确认识机车优化操作策略的具体要求，在系统设计中做好速度预测模型的构建并保证系统优化与校正作用充分发挥，同时通过系统软件、硬件电路的设计使机车运行能耗问题得以解决，为机车司机节能操作提供指导，实现安全、节能运行的目标。
作者：张磊 单位：成都铁路局重庆机务段
