[發明專利]面向列車虛擬編隊的動態安全分析方法

在審

• 申請號: 202110046023.6
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112699569A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 燕飛;楊一鳴;牛儒
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F119/14
• 代理公司: 北京安度修典專利代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 楊方成

本發明提供一種面向列車虛擬編隊的動態安全分析方法，包括如下步驟，S1獲取線路內的列車參數信息及線路運行參數信息；S2建立列車的單車運動模型，并獲取列車的狀態更新方程；S3根據狀態更新方程建立相對坐標系下的虛擬編隊列車運行模型；S4計算列車之間的最小安全距離；S5建立時空集合C，通過時空集合C對不同列車間距離進行實時計算，以此判斷列車是否處于危險狀態。本發明通過時空集合C來實時循環計算兩列車之間的距離，以此來最大限度降低風險發生，提高列車運行安全性。

技術領域

本發明涉及鐵路列車控制技術領域，尤其涉及一種面向列車虛擬編隊的動態安全分析方法。

背景技術

隨著世界各地的鐵路運輸需求持續增長，各國開始著力于進一步提高鐵路的運輸能力。鐵路行業致力于提高線路的容量，改善當前的鐵路運營，一般的方法是通過增加現有鐵路線的數量或容量來滿足這種增長，但是這種解決方案涉及建造新生產線，通常非常昂貴。因此，提出了“虛擬列車編隊”的概念，以實現交通資源的合理配置。

虛擬編隊(virtual coupling，VC)可以說是一種新的列車運行方式。顧名思義，列車之間通過車車通信組成編隊，使后車獲取前車的運行狀態，從而控制后車以較小的間距運行，仿佛通過虛擬的車鉤連掛在一起組成整體，其借鑒了汽車組成車隊駕駛的經驗。

虛擬編隊是鐵路的一項突破性創新，因為它通過大幅減少列車之間的距離實現列車車隊的編組與解編，理論上很大程度提高了列車的運輸能力。虛擬編隊需要考慮線路、車輛、信號、通信、運輸等多個層面的條件，通過增加感知等手段突破原有約束，才能夠最終完成功能和性能指標，目前，根據列車的運輸組織計劃，提出了潮汐客流、特殊站點增車、客貨混運與線路共用等虛擬編隊的應用場景。虛擬編隊憑借其對整體列車運力的提高，在軌道交通領域日后的發展必然會發展得愈發完善。但是，直到目前為止虛擬編隊仍處于理論階段，缺乏在實際線路中的應用。

虛擬編隊通過低延時車車通信技術和先進的列車控制算法壓縮了列車追蹤的安全余量，提升了列車運行效率，具有很強的應用前景。但是隨著列車運行間隔的縮短，系統復雜程度也隨之增長，對系統安全性的保障就有更高的要求。自“Shift2Rail”研究計劃提出以來，虛擬編隊列車一直是軌道交通的重要研究方向，但是目前人們展開的相關研究，更多是針對列控系統的設計方法、編隊的控制方法等，其安全方面的研究較為缺乏，這是不利于方案后續的改進與完善的。

為此，本領域迫切需要研發出一種能夠克服現有技術存在的上述技術問題。

發明內容

本發明之目的是提供一種面向列車虛擬編隊的動態安全分析方法，能夠解決現有技術中對于列車運行間隔縮短，系統復雜程度隨之增長，不能保障列車運行系統安全性的技術問題。

本發明提供一種面向列車虛擬編隊的動態安全分析方法，包括如下步驟：

S1：獲取線路內的列車參數信息及線路運行參數信息；

S2：根據列車參數信息及線路運行參數信息建立列車的單車運動模型，并獲取列車的狀態更新方程f(x+1)＝f(x(k),u(k))，x表示位置坐標，k表示時間，u表示作用力；

S3：根據狀態更新方程建立相對坐標系下的虛擬編隊列車運行模型，

其中Δx是兩車的相對距離，u_f是后車的作用力，u_l是前車的作用力，v_f是后車的速度，v_l是前車的速度；

S4：根據所述虛擬編隊列車運行模型，結合列車通信制動的延遲時間以及列車定位測量的誤差，計算列車之間的最小安全距離d_min；