一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，包括：S1、根据列车既有运行图，选取优化时间片段；S2、获取优化时间片段内的第一类列车轨迹和第二类列车轨迹；S3、采用MSM模型将第一类列车轨迹拆分为第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态；S4、根据第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态，构建包含上层模型和下层模型的双层优化模型；S5、对上层模型求解得到决策变量，以作为下层模型的约束条件，之后对下层模型求解得到优化后的列车速度曲线轨迹。与现有技术相比，本发明专利技术在既有运行图约束下，考虑再生制动因素，利用MSM模型拆分轨迹并构建双层优化模型，能够得到运行能耗最低情况下的多列车速度曲线轨迹。

A coordinated optimization method of multi train speed curve in rail transit

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法
本专利技术涉及轨道交通控制
，尤其是涉及一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法。
技术介绍
作为目前在城市轨道交通领域应用最广泛的一种基于通信的列车运行控制系统(Communication-basedtraincontrol，CBTC)，自动列车控制系统利用高精度的列车定位(不依赖于轨道电路)，能够实现车地双向大容量、连续的数据通信，实现对列车的连续控制。CBTC系统的组成可以分为列车控制和信息传输两大部分，其中列车控制部分为ATC(Automatictraincontrol)系统，包括列车自动防护(Automatictrainprotection，ATP)、列车自动运行(Automatictrainoperation，ATO)以及列车自动监控(Automatictrainsupervision，ATS)三个子系统，以完成列车状态信息以及数据信息的处理，并控制列车运行；信息传输部分为通信子系统(Datacommunicationsystem，DCS)，DCS采用无线通信系统，能够进行连续双向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、根据列车既有运行图，选取优化时间片段；/nS2、获取优化时间片段内的第一类列车轨迹和第二类列车轨迹，其中，第一类列车轨迹具体为包含在移动时间窗内的站间运行完整速度曲线轨迹，第二类列车轨迹具体为只有部分位于移动时间窗内的站间运行速度曲线轨迹；/nS3、采用MSM模型对第一类列车轨迹进行拆分，得到第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态；/nS4、根据第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态，构建包含上层模型和下层模型的双层优化模型；/nS5、对上层模型求解得到决策变量，以作为下层模型的约束条件，之后对下层模型求解...

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据列车既有运行图，选取优化时间片段；
S2、获取优化时间片段内的第一类列车轨迹和第二类列车轨迹，其中，第一类列车轨迹具体为包含在移动时间窗内的站间运行完整速度曲线轨迹，第二类列车轨迹具体为只有部分位于移动时间窗内的站间运行速度曲线轨迹；
S3、采用MSM模型对第一类列车轨迹进行拆分，得到第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态；
S4、根据第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态，构建包含上层模型和下层模型的双层优化模型；
S5、对上层模型求解得到决策变量，以作为下层模型的约束条件，之后对下层模型求解得到优化后的列车速度曲线轨迹。


2.根据权利要求1所述的一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，其特征在于，所述步骤第一区间状态具体为列车从上游车站发车状态开始至再生制动协调控制开始状态；
第二区间状态具体为列车从再生制动协调控制开始状态至再生制动协调控制结束状态；
第三区间状态具体为列车从再生制动协调控制结束状态至下游车站停车状态。


3.根据权利要求2所述的一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
S41、以第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态之间的交界状态作为决策向量，设置上层模型的决策变量集合，其中，上层模型的决策变量包括位置变量、速度变量、时间变量和控制变量；
S42、以牵引变电所输出总能耗最低作为目标，建立上层模型的目标函数；
S43、根据列车站间区间范围、站间运行时间、静态限速值及控制律可行域，分别确定上层模型中列车位置、时间、速度以及控制输出的约束条件；
S44、根据上层模型所确定的决策变量，分别对应生成下层模型的第一区间状态、第二区间状态和第三区间状态；
S45、以下层模型中第一区间状态和第三区间状态运行能耗最低作为目标，建立下层模型的目标函数。


4.根据权利要求3所述的一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，其特征在于，所述步骤S41中上层模型的决策变量集合具体为：






其中，为上层模型的决策变量集合，即为多列车协调控制表征参数，Ωk为第k个列车的决策向量集合，即为第k个列车的决策变量，为第k个列车的初始位置，为第k个列车的初始速度，为第k个列车的发车时间，为第k个列车的末态位置，为第k个列车的末态速度，为第k个列车的停车时间，为第k个列车的控制律。


5.根据权利要求4所述的一种轨道交通多列车速度曲线轨迹协调优化方法，其特征在于，所述步骤S42中上层模型的目标函数具体为：



其中，为牵引变电所输出总能耗，NTSS为牵引变电所的数量，为移动时间窗的停止时间，为移动时间窗的起始时间，为第i个牵引变电所的输出功率，为再生制动协调控制的列车站间运行轨迹集合，为随时间t...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小清，徐新晨，王维旸，刘立群，邹临风，应沛然，袁腾飞，熊启鹏，伍超扬，王奕曾，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31