[發(fā)明專利]為城軌列車生成ATO速度控制命令的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710043976.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN106873366B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐凱;楊飛鳳;吳磊;徐文軒;龔麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;B61L27/00
• 代理公司: 重慶乾乙律師事務(wù)所 50235
• 代理人: 侯懋琪

本發(fā)明公開了一種為城軌列車生成ATO速度控制命令的方法，包括速度命令生成系統(tǒng)，其創(chuàng)新在于：所述速度命令生成系統(tǒng)由多目標(biāo)粒子群優(yōu)化模塊、外部檔案模塊和處理模塊組成；所述速度命令生成系統(tǒng)先對(duì)各個(gè)子線路進(jìn)行處理，生成多個(gè)多模態(tài)Pareto前沿解集，然后根據(jù)多個(gè)多模態(tài)Pareto前沿解集獲得多個(gè)備選方案，根據(jù)備選方案即可求解出ATO速度控制命令；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提出了一種為城軌列車生成ATO速度控制命令的方法，通過(guò)該方法，能夠獲得符合多目標(biāo)優(yōu)化目的的多個(gè)備選方案，方法的搜索全面性較好，收斂性較好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種城軌列車自動(dòng)控制技術(shù)，尤其涉及一種為城軌列車生成ATO速度控制命令的方法。

背景技術(shù)

城市軌道交通列車運(yùn)行過(guò)程中，能耗的主要形式為用電能耗，其中，列車牽引供電系統(tǒng)的能耗最大；在現(xiàn)有技術(shù)條件下，降低能耗的一種有效途徑，就是對(duì)列車自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以減少列車運(yùn)行過(guò)程中的能耗。

現(xiàn)有技術(shù)在針對(duì)前述問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)，大多將列車控制策略和列車時(shí)刻表作為兩個(gè)獨(dú)立的對(duì)象進(jìn)行分析，而實(shí)際上這兩個(gè)過(guò)程是相互關(guān)聯(lián)的，并且都會(huì)對(duì)列車運(yùn)行能耗產(chǎn)生影響，因此，在研究如何降低列車運(yùn)行能耗的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)將前述兩個(gè)過(guò)程結(jié)合起來(lái)，綜合考慮，如黃友能，宮少豐等提出的“基于粒子群算法的城軌列車節(jié)能駕駛優(yōu)化模型”([J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2016，16(2)：119-124)即是將列車的節(jié)能駕駛策略和列車時(shí)刻表同時(shí)優(yōu)化，其具體手段是：第一階段，在站間運(yùn)行時(shí)間不變的情況下，采用粒子群優(yōu)化算法(PSO)獲得列車在站間的節(jié)能駕駛策略，得到列車運(yùn)行時(shí)間和能耗的關(guān)系，第二階段，先計(jì)算出站間最小運(yùn)行時(shí)間，在全線路多站間總運(yùn)行時(shí)間不變的前提下，進(jìn)一步求得總預(yù)留時(shí)間，然后，再將該總預(yù)留時(shí)間分配給各個(gè)站間，對(duì)整個(gè)線路的駕駛策略進(jìn)行優(yōu)化，生成優(yōu)化的列車時(shí)刻表以達(dá)到節(jié)能的目的；發(fā)明人對(duì)前述方案進(jìn)行了深入研究后發(fā)現(xiàn)其還存在如下缺陷：

1)列車運(yùn)行能耗問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是一種多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，即以運(yùn)行時(shí)間最少和能耗最低同時(shí)作為優(yōu)化目的；前述方案中，其目標(biāo)函數(shù)是在運(yùn)行時(shí)間不變的條件下建立起來(lái)的，從處理手段來(lái)看，其目的是為了將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，從而降低處理難度，顯然，這種處理方式是不符合多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的特點(diǎn)的，多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的重要特點(diǎn)就是不同目標(biāo)之間相互獨(dú)立、相互排斥，以運(yùn)行時(shí)間不變?yōu)闂l件來(lái)設(shè)立的目標(biāo)函數(shù)顯然難以真實(shí)、全面地反映出時(shí)間和能耗的關(guān)聯(lián)性；

2)采用前述方案時(shí)，只能得到一個(gè)Pareto最優(yōu)解，且該解的獲得與轉(zhuǎn)換過(guò)程中目標(biāo)參數(shù)的設(shè)定有很大關(guān)系，若欲獲取到更多的Pareto最優(yōu)解，則需通過(guò)多次選取不同的權(quán)重組合、多次獨(dú)立運(yùn)行PSO來(lái)進(jìn)行尋優(yōu)才能得到，處理過(guò)程十分繁瑣。此外，列車在站間的節(jié)能駕駛還存在多模態(tài)選擇問(wèn)題，若將多模態(tài)選擇問(wèn)題考慮進(jìn)去，則將進(jìn)一步增大處理的復(fù)雜性和難度。

3)前述方案需根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)來(lái)選取合適的權(quán)重參數(shù)，設(shè)置不同的權(quán)重參數(shù)將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生不同的Pareto最優(yōu)解，這就要求操作者要對(duì)問(wèn)題有著較為充足、全面的認(rèn)識(shí)，而要求操作者對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)達(dá)到一定的高度，這本身就是一個(gè)很難解決的問(wèn)題。

4)在處理列車以運(yùn)行時(shí)間和能耗為目標(biāo)的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，時(shí)間和能耗有不同的物理意義且度量單位不同，目標(biāo)之間不能直接進(jìn)行比較或加權(quán)，雖可用無(wú)量綱化來(lái)處理目標(biāo)函數(shù)，但又會(huì)增加算法的復(fù)雜性，且會(huì)引起目標(biāo)空間的改變，導(dǎo)致無(wú)法正常利用決策信息。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種為城軌列車生成ATO速度控制命令的方法，包括ATO系統(tǒng)和速度命令生成系統(tǒng)，所述速度命令生成系統(tǒng)能為ATO系統(tǒng)生成ATO速度控制命令，所述ATO系統(tǒng)能根據(jù)ATO速度控制命令對(duì)列車進(jìn)行控制；其特征在于：所述速度命令生成系統(tǒng)由多目標(biāo)粒子群優(yōu)化模塊、外部檔案模塊和處理模塊組成；

所述方法包括：

設(shè)某一運(yùn)營(yíng)線路上存在n+1個(gè)站點(diǎn)，位置相鄰的兩個(gè)站點(diǎn)之間的路段記為一個(gè)子線路，則該運(yùn)營(yíng)線路中存在n個(gè)子線路；