一种虚拟编组列车追踪控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种虚拟编组列车追踪控制方法及系统，所述方法包括如下步骤：基于各列车单元的当前周期的实际状态及当前时刻之前的第一预设个数的周期的目标状态序列，判断是否执行备用控制策略，获得第一判断结果；若所述第一判断结果为是，则执行备用控制策略，对各列车单元进行控制；若所述第一判断结果为否，则按位置计算各列车单元的当前周期的目标状态序列或利用同步性关系计算各列车单元的当前周期的目标状态序列；分别根据各列车单元的当前周期的目标状态序列对各列车单元进行控制。本发明专利技术实现了在保证所有列车在跟踪各自推荐驾驶曲线的同时还能保持彼此间的同步运行关系。关系。关系。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟编组列车追踪控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通信号控制
，特别是涉及一种虚拟编组列车追踪控制方法及系统。

技术介绍

[0002]城市轨道交通(以下简称“城轨”)建设在近年来取得了显著成效。随着城市轨道交通网络化规模的快速发展，客流时空分布不均衡且无规律动态变化特征日益突出。针对这一特征所产生的城轨运营问题，列车虚拟编组(Virtual Coupling，VC)技术是一种受到广泛认可的解决方案。
[0003]虚拟编组技术能够极大地缩短不存在物理连挂关系的列车单元的运行间距，使得其能够像物理连挂的列车一样提供运输作业服务。虚拟编组技术能够实现列车编组数量的在线、动态、灵活调整，从而可提高车辆和线路资源的有效利用率，既可满足客流高峰时的大运力需求，又可在平低峰时降低车辆空驶率。因此，通过研发虚拟编组技术，可在不降低服务质量的前提下降低列车运行能耗、节约运输成本，对城市轨道交通的绿色可持续发展具有重要意义。
[0004]在大多数既有研究中，实现虚拟编组列车运行的控制方式是：领航列车跟踪推荐驾驶曲线，而跟随列车根据前车的实时状态进行调整，从而与前车保持期望的追踪间距。为保障列车运行安全，追踪间距应保持大于安全防护距离。但实际的安全防护距离是高次、非线性的，而实时控制中的跟随列车难以直接对复杂的间距进行处理，因此，通常会使用较为保守的、简化后的追踪间距。这种做法增大了相邻列车单元的追踪间距，还会导致列车进站不同步、站台停车时间差较大的问题。
[0005]针对上述问题，也有研究中提出了虚拟编组中的所有列车单元跟踪各自的推荐驾驶曲线从而保持期望的追踪间距。其中，各列车单元的推荐驾驶曲线是由以时间离散的位置、速度、加速度序列组成的。当虚拟编组内所有列车单元都准时地按照推荐曲线运行时，他们能够较为同步地到达目标站台停车、保持较小的进站时间差。
[0006]但是，由于存在不可避免的发车延误、控制误差累积等问题，既有方法均无法保证所有列车在跟踪各自推荐驾驶曲线的同时还能保持彼此间的同步运行关系，进而会严重影响虚拟编组列车运行性能，导致虚拟编组列车进站时间差较大或者运行过程中因超速而触发紧急制动等非预期的情况出现。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种虚拟编组列车追踪控制方法及系统，以实现在保证所有列车在跟踪各自推荐驾驶曲线的同时还能保持彼此间的同步运行关系。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]本专利技术提供一种虚拟编组列车追踪控制方法，所述方法包括如下步骤：
[0010]获取虚拟编组中各列车单元的当前周期的实际状态；
[0011]基于各列车单元的当前周期的实际状态及当前时刻之前的第一预设个数的周期的目标状态序列，判断是否执行备用控制策略，获得第一判断结果；所述备用控制策略包括第1个列车单元的跟踪驾驶曲线的控制策略和第i+1个列车单元的跟踪第i个列车单元的控制策略，i的数值大于或等于1；
[0012]若所述第一判断结果为是，则执行备用控制策略，对各列车单元进行控制；
[0013]若所述第一判断结果为否，则执行如下操作：
[0014]判断虚拟编组中各列车单元的同步性是否满足预设条件，获得第二判断结果；
[0015]若所述第二判断结果表示是，则根据各列车单元的当前周期的实际状态，按位置计算各列车单元的当前周期的目标状态序列；
[0016]若所述第二判断结果表示否，则根据各列车单元的当前周期的实际状态，利用同步性关系计算各列车单元的当前周期的目标状态序列；
[0017]分别根据各列车单元的当前周期的目标状态序列对各列车单元进行控制。
[0018]可选的，所述基于各列车单元的当前周期的实际状态及当前时刻之前的第一预设个数的周期的目标状态序列，判断是否执行备用控制策略，获得第一判断结果，具体包括：
[0019]判断当前时刻之前的第1个周期的标志位是否显示正常，获得第三判断结果；
[0020]若所述第三判断结果表示是，则判断各列车单元的当前周期的实际速度与当前时刻之前的n个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值是否均小于速度差阈值，若各列车单元的当前周期的速度与当前时刻之前的n个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值均小于速度差阈值，则确定所述第一判断结果为是，并将当前周期的标志位设置为正常，否则确定所述第一判断结果为否，并将当前周期的标志位设置为非正常；
[0021]若所述第三判断结果表示否，则判断各列车单元的当前周期的实际速度与当前时刻之前的m个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值是否均小于速度差阈值，若各列车单元的当前周期的速度与当前时刻之前的m个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值均小于速度差阈值，则确定所述第一判断结果为是，并将当前周期的标志位设置为正常，否则确定所述第一判断结果为否，并将当前周期的标志位设置为非正常，n和m为第一预设个数在不同情况下的取值，m≥n。
[0022]可选的，所述判断虚拟编组中各列车单元的同步性是否满足预设条件，获得第二判断结果，具体包括：
[0023]当虚拟编组中任意相邻两列车单元之间的时间索引偏差均小于时间索引偏差阈值时，确定所述第二判断结果为是；
[0024]当虚拟编组中任意相邻两列车单元之间的时间索引偏差不全小于时间索引偏差阈值时，确定所述第二判断结果为否。
[0025]可选的，所述根据各列车单元的当前周期的实际状态，按位置计算各列车单元的当前周期的目标状态序列，具体包括：
[0026]根据各列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，确定初始目标状态为：
[0027]其中，为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的初始目标位置，为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的初始目标速度，s
i,k
和v
i,k
分别为第
i个列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，V()为目标速度的计算函数，i个列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，V()为目标速度的计算函数，i个列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，V()为目标速度的计算函数，和分别表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第q个和第q+1个推荐位置值，和表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第q个和第q+1个推荐速度值，I为虚拟编组中列车单元的数量；
[0028]基于所述初始目标位置和所述初始目标速度，基于如下公式计算各列车单元的当前周期的目标状态序列中的目标位置和目标速度；
[0029][0030][0031]其中，和分别为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的第j+1个目标位置和第j+1个目标速度，和分别为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的第j个目标位置和第j个目标速度，N为目标状态序列中的目标状态的数量，τ为采样间隔时间，为目标速度的计算函数，为目标速度的计算函数，和分别表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第p个和第p+1个推荐位置值，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟编组列车追踪控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取虚拟编组中各列车单元的当前周期的实际状态；基于各列车单元的当前周期的实际状态及当前时刻之前的第一预设个数的周期的目标状态序列，判断是否执行备用控制策略，获得第一判断结果；所述备用控制策略包括第1个列车单元的跟踪驾驶曲线的控制策略和第i+1个列车单元的跟踪第i个列车单元的控制策略，i的数值大于或等于1；若所述第一判断结果为是，则执行备用控制策略，对各列车单元进行控制；若所述第一判断结果为否，则执行如下操作：判断虚拟编组中各列车单元的同步性是否满足预设条件，获得第二判断结果；若所述第二判断结果表示是，则根据各列车单元的当前周期的实际状态，按位置计算各列车单元的当前周期的目标状态序列；若所述第二判断结果表示否，则根据各列车单元的当前周期的实际状态，利用同步性关系计算各列车单元的当前周期的目标状态序列；分别根据各列车单元的当前周期的目标状态序列对各列车单元进行控制。2.根据权利要求1所述的虚拟编组列车追踪控制方法，其特征在于，所述基于各列车单元的当前周期的实际状态及当前时刻之前的第一预设个数的周期的目标状态序列，判断是否执行备用控制策略，获得第一判断结果，具体包括：判断当前时刻之前的第1个周期的标志位是否显示正常，获得第三判断结果；若所述第三判断结果表示是，则判断各列车单元的当前周期的实际速度与当前时刻之前的n个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值是否均小于速度差阈值，若各列车单元的当前周期的速度与当前时刻之前的n个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值均小于速度差阈值，则确定所述第一判断结果为是，并将当前周期的标志位设置为正常，否则确定所述第一判断结果为否，并将当前周期的标志位设置为非正常；若所述第三判断结果表示否，则判断各列车单元的当前周期的实际速度与当前时刻之前的m个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值是否均小于速度差阈值，若各列车单元的当前周期的速度与当前时刻之前的m个周期内的目标状态序列中的第1个目标速度的差值均小于速度差阈值，则确定所述第一判断结果为是，并将当前周期的标志位设置为正常，否则确定所述第一判断结果为否，并将当前周期的标志位设置为非正常，n和m为第一预设个数在不同情况下的取值，m≥n。3.根据权利要求1所述的虚拟编组列车追踪控制方法，其特征在于，所述判断虚拟编组中各列车单元的同步性是否满足预设条件，获得第二判断结果，具体包括：当虚拟编组中任意相邻两列车单元之间的时间索引偏差均小于时间索引偏差阈值时，确定所述第二判断结果为是；当虚拟编组中任意相邻两列车单元之间的时间索引偏差不全小于时间索引偏差阈值时，确定所述第二判断结果为否。4.根据权利要求1所述的虚拟编组列车追踪控制方法，其特征在于，所述根据各列车单元的当前周期的实际状态，按位置计算各列车单元的当前周期的目标状态序列，具体包括：根据各列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，确定初始目标状态为：
其中，为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的初始目标位置，为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的初始目标速度，s
i,k
和v
i,k
分别为第i个列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，V()为目标速度的计算函数，单元的当前周期的实际位置和实际速度，V()为目标速度的计算函数，单元的当前周期的实际位置和实际速度，V()为目标速度的计算函数，和分别表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第q个和第q+1个推荐位置值，和表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第q个和第q+1个推荐速度值，I为虚拟编组中列车单元的数量；基于所述初始目标位置和所述初始目标速度，基于如下公式计算各列车单元的当前周期的目标状态序列中的目标位置和目标速度；期的目标状态序列中的目标位置和目标速度；其中，和分别为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的第j+1个目标位置和第j+1个目标速度，和分别为第i个列车单元的当前周期的目标状态序列中的第j个目标位置和第j个目标速度，N为目标状态序列中的目标状态的数量，τ为采样间隔时间，为目标速度的计算函数，为目标速度的计算函数，和分别表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第p个和第p+1个推荐位置值，和表示第i个列车单元的驾驶曲线上的第p个和第p+1个推荐速度值；对各列车单元的当前周期的目标状态序列中的目标速度做差分计算，获得各列车单元的当前周期的目标状态序列中的目标加速度。5.根据权利要求1所述的虚拟编组列车追踪控制方法，其特征在于，所述根据各列车单元的当前周期的实际状态，利用同步性关系计算各列车单元的当前周期的目标状态序列，具体包括：根据各列车单元的当前周期的实际位置和实际速度，确定各列车单元的初始目标状态为：为：其中，为第i个列车...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏杰，罗啸林，唐涛，柴铭，宿帅，吕继东，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：