一种虚拟连挂高速列车群的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种虚拟连挂高速列车群的控制方法，虚拟连挂高速列车群由多个单列车组成，其特征在于：单个单列车上设置有驾驶曲线生成模块、车载ATO模块和车载通信模块、列车群驾驶曲线控制模块和地面通信模块；所述控制方法包括：首先根据路线参数设定多个列车控制模态，针对每个列车控制模态按单列车从前往后的顺序依次生成自动驾驶曲线并得到多个列车群自动驾驶曲线组，对每个列车群自动驾驶曲线组计算对应列车控制模态下列车群的总能耗，将在某个列车控制模态下总能耗最低的列车群自动驾驶曲线组用于列车群的控制。采用本发明专利技术所述的控制方法，能在保证虚拟连挂高速列车群安全、高效地协同运行的同时降低列车群整体运行能耗。能耗。能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟连挂高速列车群的控制方法


[0001]本专利技术涉及交通运输
，特别是一种虚拟连挂高速列车群的控制方法。

技术介绍

[0002]虚拟连挂技术是指多辆列车之间不依靠物理连接，而是通过无线通信实现多辆列车以相同速度、极小间隔运行的列车群体协同运行方式，虚拟连挂高速列车即是采用虚拟连挂技术的列车群。虚拟连挂技术能有效缩小列车运行追踪间隔，在不改变轨道、线路等既有设施的条件下大幅提升运输能力，尤其适用于目前运输能力已经饱和、靠现有技术难以继续提高的繁忙线路。
[0003]现有技术中，对于单一列车来说，通常采用智能算法(如粒子集群算法)生成高速列车站间自动驾驶曲线，在保证列车安全运行的前提下，对自动驾驶曲线通常以节能为目标进行优化。然而，对于虚拟连挂列车群来说，在不同长度的操纵工况序列(牵引、巡航、惰行和制动)下，每个单列车的能耗情况都可能不同，而且各个单列车还必须考虑前、后列车自动驾驶曲线之间的匹配与协调问题，因此上述针对单一列车的自动驾驶曲线的优化方法和控制方法完全不适用于虚拟连挂高速列车群，亟待一种使虚拟连挂高速列车群即能满足安全、高效运行，还能降低列车群总体能耗的控制方法。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
的问题，本专利技术提供一种虚拟连挂高速列车群的控制方法，以解决现有技术中无法满足虚拟连挂列车群安全、高效地协同运行的同时还能降低能耗的问题。
[0005]为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种虚拟连挂高速列车群的控制方法，所述虚拟连挂高速列车群由多个单列车组成，将行驶在最前面的单列车记为首车，将行驶在所述首车之后的单列车记为追踪车，单个单列车上设置有驾驶曲线生成模块、车载ATO模块和车载通信模块；所述控制方法还涉及地面控制中心，所述地面控制中心设置有列车群驾驶曲线控制模块和地面通信模块；单列车上的驾驶曲线生成模块和车载ATO模块二者均与车载通信模块连接；所述列车群驾驶曲线控制模块与地面通信模块连接；各个单列车的车载通信模块相互无线通信连接；各个单列车的车载通信模块均与所述地面通信模块无线通信连接；
[0006]所述控制方法包括：
[0007]设A站和B站相邻，将从A站到B站的路段记为AB路段，设虚拟连挂高速列车群将从A站行驶到B站；
[0008]一)所述列车群驾驶曲线控制模块根据AB路段的线路参数，设置多个可能的列车控制模态；
[0009]二)针对每一个列车控制模态，均按方法一生成一个对应的列车群自动驾驶曲线组；
[0010]三)列车群驾驶曲线控制模块对每个列车群自动驾驶曲线组按以下方法处理，得
到每个列车群自动驾驶曲线组的总能耗：列车群驾驶曲线控制模块对单个列车群自动驾驶曲线组所辖的各个自动驾驶曲线分别进行能耗计算，然后将各个自动驾驶曲线对应的能耗值进行求和处理，得到对应列车群自动驾驶曲线组的总能耗；
[0011]列车群驾驶曲线控制模块将总能耗最低的列车群自动驾驶曲线组作为最优列车群自动驾驶曲线组；
[0012]四)列车群驾驶曲线控制模块通过地面通信模块将最优列车群自动驾驶曲线组中的各个自动驾驶曲线数据发送给对应的单列车的车载通信模块，各个单列车的车载通信模块将收到的自动驾驶曲线数据发送给对应的车载ATO模块，各个单列车的车载ATO模块根据收到的自动驾驶曲线数据控制对应单列车行驶；
[0013]所述方法一包括：
[0014]针对单个列车控制模态，
[0015]1)所述列车群驾驶曲线控制模块通过地面通信模块将各个单列车的基础数据和约束参数发送给对应的单列车的车载通信模块，同时，列车群驾驶曲线控制模块通过地面通信模块将当前的列车控制模态信息分别发送给各个单列车的车载通信模块，各个单列车的车载通信模块将收到的基础数据、约束参数和当前的列车控制模态信息发送给各自对应的驾驶曲线生成模块；
[0016]2)首车的驾驶曲线生成模块根据收到的基础数据、约束参数和当前的列车控制模态信息，采用粒子集群算法以能耗最低为目标生成首车的自动驾驶曲线，然后首车的驾驶曲线生成模块通过对应的车载通信模块将生成的自动驾驶曲线数据分别发送给地面通信模块和相邻后车的车载通信模块；某个单列车的所述相邻后车为与该单列车相邻的后方的单列车；
[0017]3)各个追踪车按从前向后的顺序依次按方法二生成各自的自动驾驶曲线，每个追踪车的驾驶曲线生成模块一旦生成对应的自动驾驶曲线，即将生成自动驾驶曲线数据通过对应的车载通信模块发送给地面通信模块，除最后一个追踪车外的其他追踪车的驾驶曲线生成模块还同时将生成的自动驾驶曲线数据通过对应的车载通信模块发送给相邻后车的车载通信模块；
[0018]4)地面通信模块将收到的各个单列车对应的自动驾驶曲线数据均传输给列车群驾驶曲线控制模块，当列车群驾驶曲线控制模块收到所有单列车的自动驾驶曲线数据后，所有单列车的自动驾驶曲线即形成当前的列车控制模态对应的列车群自动驾驶曲线组；
[0019]所述方法二包括：
[0020]单个追踪车的车载通信模块将收到的相邻前车的自动驾驶曲线数据传输给对应的驾驶曲线生成模块，然后按以下步骤生成对应的自动驾驶曲线：
[0021]A)驾驶曲线生成模块根据相邻前车的自动驾驶曲线预设一个初始的备用发车间隔时间；
[0022]B)驾驶曲线生成模块根据基础数据、约束参数、当前的列车控制模态和备用发车间隔时间采用粒子集群算法以能耗最低为目标生成追踪车的备用自动驾驶曲线；
[0023]C)驾驶曲线生成模块对生成的备用自动驾驶曲线采用方法三与相邻前车的自动驾驶曲线进行安全距离校验，如果安全距离校验通过，则进入步骤D)；如果安全距离校验未通过，则进入步骤E)；
[0024]D)缩短备用发车间隔时间，并用缩短后的备用发车间隔时间对当前的备用发车间隔时间进行更新，然后进入步骤B)；
[0025]E)设从步骤B)到步骤D)已经循环执行了m次，则将第m
‑
1次生成的备用自动驾驶曲线作为追踪车的自动驾驶曲线；
[0026]某个单列车的所述相邻前车为与该单列车相邻的前方的单列车；
[0027]所述方法三包括：
[0028]针对单个追踪车，
[0029]a)将AB路段按以下方式进行离散化处理：将AB路段的长度进行n等分，将每一个等分段记为一个离散段k
i
，则AB路段由n个离散段k
i
组成，其中i取值范围为1至n的整数；
[0030]b)对每个离散段均根据公式1
‑
1)对备用自动驾驶曲线与相邻前车的自动驾驶曲线进行安全距离校验；
[0031]所述公式1
‑
1)为：
[0032]L
i
≥L
f
‑
L
p
+
△
L
[0033]其中，L
i
为追踪车与相邻前车在离散段k
i
的间距；L
f
为追本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟连挂高速列车群的控制方法，所述虚拟连挂高速列车群由多个单列车组成，将行驶在最前面的单列车记为首车，将行驶在所述首车之后的单列车记为追踪车，其特征在于：单个单列车上设置有驾驶曲线生成模块(1)、车载ATO模块(2)和车载通信模块(3)；所述控制方法还涉及地面控制中心，所述地面控制中心设置有列车群驾驶曲线控制模块(4)和地面通信模块(5)；单列车上的驾驶曲线生成模块(1)和车载ATO模块(2)二者均与车载通信模块(3)连接；所述列车群驾驶曲线控制模块(4)与地面通信模块(5)连接；各个单列车的车载通信模块(3)相互无线通信连接；各个单列车的车载通信模块(3)均与地面通信模块(5)无线通信连接；所述控制方法包括：设A站和B站相邻，将从A站到B站的路段记为AB路段，设虚拟连挂高速列车群将从A站行驶到B站；一)所述列车群驾驶曲线控制模块(4)根据AB路段的线路参数，设置多个可能的列车控制模态；二)针对每一个列车控制模态，均按方法一生成一个对应的列车群自动驾驶曲线组；三)列车群驾驶曲线控制模块(4)对每个列车群自动驾驶曲线组按以下方法处理，得到每个列车群自动驾驶曲线组的总能耗：列车群驾驶曲线控制模块(4)对单个列车群自动驾驶曲线组所辖的各个自动驾驶曲线分别进行能耗计算，然后将各个自动驾驶曲线对应的能耗值进行求和处理，得到对应列车群自动驾驶曲线组的总能耗；列车群驾驶曲线控制模块(4)将总能耗最低的列车群自动驾驶曲线组作为最优列车群自动驾驶曲线组；四)列车群驾驶曲线控制模块(4)通过地面通信模块(5)将最优列车群自动驾驶曲线组中的各个自动驾驶曲线数据发送给对应的单列车的车载通信模块(3)，各个单列车的车载通信模块(3)将收到的自动驾驶曲线数据发送给对应的车载ATO模块(2)，各个单列车的车载ATO模块(2)根据收到的自动驾驶曲线数据控制对应单列车行驶；所述方法一包括：针对单个列车控制模态，1)所述列车群驾驶曲线控制模块(4)通过地面通信模块(5)将各个单列车的基础数据和约束参数发送给对应的单列车的车载通信模块(3)，同时，列车群驾驶曲线控制模块(4)通过地面通信模块(5)将当前的列车控制模态信息分别发送给各个单列车的车载通信模块(3)，各个单列车的车载通信模块(3)将收到的基础数据、约束参数和当前的列车控制模态信息发送给各自对应的驾驶曲线生成模块(1)；2)首车的驾驶曲线生成模块(1)根据收到的基础数据、约束参数和当前的列车控制模态信息，采用粒子集群算法以能耗最低为目标生成首车的自动驾驶曲线，然后首车的驾驶曲线生成模块(1)通过对应的车载通信模块(3)将生成的自动驾驶曲线数据分别发送给地面通信模块(5)和相邻后车的车载通信模块(3)；某个单列车的所述相邻后车为与该单列车相邻的后方的单列车；3)各个追踪车按从前向后的顺序依次按方法二生成各自的自动驾驶曲线，每个追踪车的驾驶曲线生成模块(1)一旦生成对应的自动驾驶曲线，即将生成的自动驾驶曲线数据通过对应的车载通信模块(3)发送给地面通信模块(5)，除最后一个追踪车外的其他追踪车的
驾驶曲线生成模块(1)还同时将生成的自动驾驶曲线数据通过对应的车载通信模块(3)发送给相邻后车的车载通信模块(3)；4)地面通信模块(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，郑浩，吴仕勋，黄大荣，赵玲，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：