[發明專利]一種高速列車追蹤運行曲線優化設定方法

有效

• 申請號: 201611252207.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106777752B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 楊輝;劉鴻恩;付雅婷;譚暢
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 柴淑芳

本發明公開了一種高速列車追蹤運行曲線優化設定方法，針對移動閉塞下高速列車追蹤間隔“移動、動態長度”的特點，所述方法基于現場采集的線路和高速列車運行數據，建立了高速列車回聲狀態網絡速度預測模型、基于移動閉塞的追蹤運行模型、線路特征模型，以及采用了創新性評價指標的追蹤運行曲線多目標設定模型。再采用高效的多目標粒子群算法，將算法收斂條件作為設定模型的約束之一，基于以上實時數據進行高速列車追蹤運行曲線優化設定。最后以區間運營效率和穩定性為設定方法的評估指標，篩選出一組最優的運行曲線，使得高速列車運行過程安全、高效，同時提高移動閉塞下的高速鐵路區間運營效率和穩定性。

技術領域

本發明涉及高速列車在移動閉塞下的“速度-里程”曲線的優化設定方法，屬高速列車追蹤運行優化控制與自動駕駛技術領域。

背景技術

隨著社會的快速發展，運輸需求量不斷增加，高速鐵路運輸更加凸顯其在國民經濟發展中的重要位置。根據國家“鐵路‘十三五’規劃方案”，“十三五”仍是鐵路建設發展的黃金期，我國將加快客運高速鐵路的發展，著力完善國家快速鐵路網。在高速、高密度運營的高速鐵路系統中，基于移動閉塞的高速列車追蹤運行優化控制是確保高速列車安全、高效運行的核心技術之一，也是國家相關創新、制造能力的綜合體現。當前我國鐵路列控系統普遍采用固定閉塞、準移動閉塞方式，移動閉塞在城軌系統中得到廣泛應用。相比于其他兩種閉塞方式，移動閉塞不預設閉塞分區、動態計算相鄰列車間的安全距離，具有更強的運行調整能力和更高的追蹤效率，是高鐵列控系統的發展趨勢。隨著高速鐵路行車密度的加大，列車相互之間的影響也變大，使得高速列車運行條件更加復雜、多變。因此，探索基于移動閉塞的高效、可靠的高速列車最優追蹤運行曲線設定方法，對實現移動閉塞下的高速列車安全、高效運行具有重要的研究和應用價值。

已有的列車追蹤運行曲線設定方法，主要集中在地鐵(城軌)方面，針對高速鐵路的追蹤運行曲線設定研究處于起步階段。相比于運行環境封閉、穩定的地鐵(城軌)系統，高速鐵路運行條件更加復雜、多變，對高速列車追蹤運行曲線設定方法提出了更高的技術要求。由于高速列車運行過程的強非線性動力學特征，難以建立精確的速度預測機理模型，而精確的高速列車速度預測模型是運行曲線設定的基礎。線路特征是列車運行曲線變化的決定因素之一，準確的線路特征模型是高速列車追蹤運行曲線設定研究的基礎。而已有的設定方法往往忽略了一些重要線路特征對設定結果的影響，比如分相區斷電。此外，列車追蹤運行曲線設定結果的綜合評價指標，決定了所得最優追蹤運行曲線的有效性和可行性。因此，建立高效、實用的綜合評價指標，也是高速列車追蹤運行曲線設定的關鍵。

發明內容

本發明的目的是，為高速列車在移動閉塞下的追蹤運行優化提供一個現實可行的仿真研究平臺，基于現場數據建立高速列車速度預測模型、追蹤模型、線路特征模型和運行曲線多目標設定模型，采用改進的多目標優化算法，得到最優的高速列車追蹤運行曲線，實現高速列車在移動閉塞下的安全、高效運行，同時提高區間運營效率和穩定性。

一種高速列車追蹤運行曲線優化設定方法，包括以下步驟：

步驟一：建立基于回聲狀態網絡的高速列車速度預測模型；建立高速列車追蹤模型；建立線路特征模型；

步驟二：運用采集的實際運行數據，訓練步驟一建立的基于回聲狀態網絡的高速列車速度預測模型參數；

步驟三：基于訓練好的高速列車速度預測模型和隨機生成N組控制序列集{cl_i},得到對應的運行曲線集{vs_i}；

步驟四：實時采集限速、速度和位置數據，求解高速列車追蹤模型可得:D、L_m、L_n；

步驟五：判斷D-L_n＜ε是否成立；D為前、后車之間的實際追蹤間隔，L_n為前、后車間隔距離閾值，ε是一個充分小的正實數；如果成立跳至步驟七，否則跳至步驟六；