[發明專利]一種高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法

在審

• 申請號: 202110390559.X
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113060188A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 上官偉;敦旖晨;劉俊囡;宋鴻宇;盛昭;蔡伯根
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B61L27/00
• 分類號: B61L27/00;B61L27/04;B61L23/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

1.一種高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，包括：

列車在途運行時，計算狀態偏離參數；判斷實際列車運行狀態與列車計劃運行狀態的偏離程度，確定列車運行狀態；

列車按計劃運行狀態下；基于常態運行調整參數，建立列車常態運行調整策略，進行編隊列車群在途追蹤運行協同優化，確定列車速度控制曲線；

列車運行受到編隊內外因素的干擾，導致列車延誤及延誤傳播，偏離列車運行計劃；進行編隊列車群在途追蹤運行協同調整，消解干擾影響，重新規劃編隊列車群在運行區間的剩余區段進行在途追蹤運行時的控制策略。

2.根據權利要求1所述的高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，所述狀態偏離參數D用于表示實際列車運行狀態與列車計劃運行狀態的偏離程度，確定列車受擾程度；

列車編隊運行時，通過下式實時計算狀態偏離參數D以判斷列車運行狀態：

其中，D_i為列車i在時刻t的狀態偏離參數；為列車i在t時刻的實際運行位置；為列車i在t時刻的計劃運行位置；Δx為可容許的列車距離偏差值。

3.根據權利要求1所述的高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，列車按計劃運行狀態下，進行編隊列車群在途追蹤運行協同優化，包括：

使用基于改進變異策略的差分進化算法規劃編隊子集群先頭列車區間速度控制曲線，列車運行優化過程的多目標優化模型W描述為：

其中，E_opt為優化后列車運行能耗；E₀為優化前列車運行能耗；T_opt為優化后列車區間運行時間；T_skd為列車時刻表規定的列車運行時間；α、β為列車運行能耗與運行時間權重因子；σ為列車運行晚點懲罰因子。

4.根據權利要求1所述的高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，列車按計劃運行狀態下，進行編隊列車群在途追蹤運行協同優化，還包括：

編隊子集群內部成員列車追蹤運行狀態隨著相鄰列車運行狀態進行動態變化；構建基于彈簧-阻尼器的列車機械動力模型：

其中，計算常態運行調整參數P_n，結合相鄰列車實際運行狀態，調整轉換列車運行工況，建立編隊子集群成員列車常態運行調整策略；具體表示為：

其中，k為彈簧系數，表示追蹤列車對相鄰列車追蹤間隔距離變化的靈敏度；μ為阻尼系數，表示追蹤列車對相鄰列車速度變化的靈敏度；M_i-1，M_i與前行列車和追蹤列車運動特性相關；v_i-1，v_i分別表示前行列車、追蹤列車的速度；x_i-1，x_i分別表示彈簧作用于前行列車、追蹤列車的位移；F_sv，F_k，F_μ為編隊子集群內部列車追蹤模型對應的彈簧-阻尼系統力、彈簧彈力和阻尼力；safe，s₀分別為彈簧實際長度和松弛長度，L_safe為安全追蹤間隔距離。

5.根據權利要求4所述的高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，按計劃運行狀態編隊子集群內部列車追蹤運行協同優化，通過為P_n設置臨界值P_l和P_u，計算追蹤列車常態運行調整區間[L_l,L_u]，避免列車運行能耗與時間等產生很大地波動，同時也避免因頻繁地對列車運行進行調整而降低列車運行過程中乘客的舒適度：

6.根據權利要求4所述的高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，按計劃運行狀態編隊子集群內部列車追蹤運行協同優化，其優化求解模型為：

7.根據權利要求1所述的高速列車編隊在途追蹤運行協同優化方法，其特征在于，受干擾狀態編隊列車群在途追蹤運行協同調整，通過實時計算D，監控列車對運行計劃的跟隨程度，當列車運行偏離運行計劃程度較大時，應用干擾調整單元；以總延誤列車數目最小、初始延誤列車區間延誤時間最小以及列車運行能耗最小為目標，根據列車運行受干擾程度，基于改進布谷鳥算法，通過編隊子集群列車在途追蹤運行調整，利用列車編隊的冗余疏解能力，消解列車受到的干擾。