[發明專利]一種多列車協同控制方法和裝置

在審

• 申請號: 202010858087.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112084636A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 王洪偉;朱力;王悉;林思雨;郝明釗;趙倩倩
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06Q10/04;B61L27/00;B61L15/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 麻吉鳳

本發明實施例提供了一種多列車協同控制方法和裝置，所述方法包括：S1，建立城市軌道交通列車動力學模型；S2，對基于車車通信的城市軌道交通列車控制系統進行建模；S3，根據所述動力學模型和所述控制系統的模型，構建綜合考慮列車編隊距離收斂和速度收斂的優化控制目標；S4，基于人工勢場法和卡爾曼濾波，根據所述優化控制目標，對多列車進行協同控制。本發明能夠有效縮減列車追蹤間隔。

技術領域

本發明涉及交通領域，尤其涉及一種多列車協同控制方法裝置。

背景技術

隨著經濟和城鎮化的快速發展，城市軌道交通已成為我國大中特型城市公共交通的主動脈，在北京、上海等特大型城市的公共交通客運量占比均超過50％。因此以北京，上海，廣州等為代表的特大型城市依然面臨著極大的客運壓力，北京10號線，4號線，13號線等線路均以提前實現或超出遠期客流預測值，高峰時刻的客流最大滿載率甚至達到120％以上。城市軌道交通的客流有以下兩個特點：一是潮汐特性，即早高峰進城客流大而且集中，晚高峰則反之；二是換乘車站客流量大。緩解客流壓力的主要手段有投入更多列車、縮小列車的發車間隔和壓縮停站時間。以潮汐客流為例，客流高峰方向上車輛過多會導致列車在折返區段擁擠，同時城市軌道交通均衡的“站站?！边\輸組織模式會造成客流較小方向和小客流區段上的運力浪費。因此，客流的非均衡分布和均衡的運輸模式之間存在的較大的矛盾。

城市軌道交通的關鍵技術為基于通信的列車控制(Communication-based traincontrol，CBTC)，城市軌道交通列車運行控制為了提升效率廣泛利用移動閉塞模式當前列車以前行列車的尾部為追蹤目標，并與前行列車保持穩定的安全防護間隔。在移動閉塞模式下，列車在運行的過程中可遵循撞“硬墻”和撞“軟墻”兩種模式。

在撞“硬墻”模式中，當前列車認為前行列車處于某個固定位置，當前列車以該固定位置為硬墻，且不能沖撞，該模式需要列車以適當的減速度制動保證列車在“硬墻”前方安全停車。

在撞“軟墻”模式中，不僅要考慮前車的位置還要考慮前車的速度，當前列車在運行的時候會考慮前車的動態運行參數，進而調整減速避免與前車相撞，達到安全行車的目的。

在大多數的城市軌道交通線路中，撞“硬墻”是移動閉塞采用的唯一模式。盡管移動閉塞已經大大縮短了列車的發車間隔提升了線路運力，但是該模式下的列車運行間隔仍然較大，尤其是在面對潮汐客流等特殊場景時，列車的周轉效率和高客流方向、區段的運力需求無法匹配。追究其深層次的原因是，現有列車運行控制模式下，即使是“撞軟墻”列車追蹤模式，控制列車前行決策的并不是列車本身，而是地面區域控制器(Zone Controller，ZC)根據前車的位置信息生成的移動授權(Movement Authority，MA)，列車根據MA所涵蓋的前車信息計算最大的安全速度，并在該安全速度下制定自身的速度控制策略。列車無法直接獲取前車信息去進行控制策略的決斷，所以現有列車運行控制系統的控制機制造成列車運行間隔仍然較大。

發明內容

本發明的實施例提供了一種多列車協同控制方法，能夠有效縮減列車追蹤間隔。

一種多列車協同控制方法，包括：

S1，建立城市軌道交通列車動力學模型；

S2，對基于車車通信的城市軌道交通列車控制系統進行建模；

S3，根據所述動力學模型和所述控制系統的模型，構建綜合考慮列車編隊距離收斂和速度收斂的優化控制目標；

S4，基于人工勢場法和卡爾曼濾波，根據所述優化控制目標，對多列車進行協同控制。

一種多列車協同控制裝置，包括：

建立單元，建立城市軌道交通列車動力學模型；

建模單元，對基于車車通信的城市軌道交通列車控制系統進行建模；