[发明专利]一种在线列车自动调整控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通控制领域。更具体地，涉及一种在线列车自动调整控制方法。

背景技术

目前，基于通信的列车运行控制系统方法在城市轨道交通中广泛应用。针对处理城市地铁列车运行中发生的不确定事件干扰(如列车信号故障、突发事件)，列车自动调整方法已成为城市地铁信号系统的一个核心功能。该方法通过设计不同列车自动调整方法，满足列车自动调整的实时性和精准性。传统的列车自动控制方法主要分为基于动态规划方法和基于状态反馈控制方法两种。基于动态规划方法虽然能够综合考虑列车运行中的各种约束(如速度约束，安全车间距约束等)，但该方法需要提前估计地铁系统列车运行中的各种参数，因而对于地铁系统列车运行中参数的实时性和鲁棒性不高。基于状态反馈控制的列车自动调整控制方法可以根据实时获取的列车运行参数和列车运行状态进行在线调整，具有很好的实时性和鲁棒性。然而传统的基于状态反馈控制方法难以考虑列车运行中的一些速度和安全车间距约束，因此该方法在实际运用中也有其局限性。

因此，从城市地铁系统列车实际运行状况出发，研究一种同时考虑列车运行速度和安全车间距约束的实时在线调整列车控制方法是非常有必要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种在线列车自动调整控制方法，其特征在于，包括：

S1：采集列车位移和速度信息；

S2：根据该列车位移和速度信息判断列车是否偏离既定运行曲线；

S3：如果列车偏离既定运行曲线则计算并产生新的列车运行曲线，计算方法步骤包括：

S31：建立状态反馈控制器；

S32：建立列车实际运行曲线和既定运行曲线的偏差动态转移方程；

S33：根据列车实际运行曲线与既定运行曲线的偏差动态转移方程和当前实时监测信息，建立预测控制模型；

S34：根据预测控制模型和转移方程以及状态反馈控制器计算状态反馈控制增益生成调整后的列车运行曲线。

在一个优选的实施例中，建立列车实际运行曲线和既定运行曲线的偏差动态转移方程步骤包括：

S1：由公式得出列车实际运行曲线，其中i：列车标号，j：车站标号，列车开行时间，列车既定运行时间，列车停站时间，列车停站和运行时间调整，列车运行中和停站时不确定事件造成列车延误；

S2：考虑列车停站时间受到客流影响，由公式求得列车停站时间，其中参数a表示单个乘客平均上车时间，λ_j表示顾客到达率，参数a和参数λ_j均可由实时信息实时获取，由公式：得出列车既定运行曲线，其中第i列车在第j站的既定开行时间，D_j：列车最小停站时间；

S3：引入偏差变量得到实际运行曲线与既定运行曲线的偏差动态转移方程为：对于具有N座车站的地铁线路，令上述偏差动态系统方程可写成如下矩阵形式：x_k+1＝A_kx_k+B_ku_k+B_kw_k，其中

k为动态系统的阶段，x_k为状态变量，u_k为控制变量，w_k为扰动变量。

在另一个优选的实施例中，该状态反馈控制器u_k＝Kx_k，其中K为状态反馈控制增益，x_k为能够实时获取的状态变量。

在另一个优选的实施例中，该预测控制模型基于列车实际运行曲线与既定运行曲线的偏差动态转移方程和当前实时监测信息，在控制阶段k,给定一个预测时域M，在所提线性状态反馈控制器下，可以计算得到预测时域M内的系统状态情况，预测时域M内系统控制模型为x_k+1＝A_kx_k+B_kKx_k+B_kw_k，更优选的，对于预测时域M内系统控制模型x_k+1＝A_kx_k+B_kKx_k+B_kw_k，利用MATLAB LMI工具箱提供的内点算法进行求解，计算得到状态反馈控制增益K，进一步根据实时反馈信息x_k，将控制序列中的第一项Kx_k用于阶段k时的列车自动调整控制策略，结合列车自动驾驶算法生成列车运行曲线。