[发明专利]一种多列车协同控制方法和装置

说明书

本发明实施例提供了一种多列车协同控制方法和装置，所述方法包括：S1，建立城市轨道交通列车动力学模型；S2，对基于车车通信的城市轨道交通列车控制系统进行建模；S3，根据所述动力学模型和所述控制系统的模型，构建综合考虑列车编队距离收敛和速度收敛的优化控制目标；S4，基于人工势场法和卡尔曼滤波，根据所述优化控制目标，对多列车进行协同控制。本发明能够有效缩减列车追踪间隔。

技术领域

本发明涉及交通领域，尤其涉及一种多列车协同控制方法装置。

背景技术

随着经济和城镇化的快速发展，城市轨道交通已成为我国大中特型城市公共交通的主动脉，在北京、上海等特大型城市的公共交通客运量占比均超过50％。因此以北京，上海，广州等为代表的特大型城市依然面临着极大的客运压力，北京10号线，4号线，13号线等线路均以提前实现或超出远期客流预测值，高峰时刻的客流最大满载率甚至达到120％以上。城市轨道交通的客流有以下两个特点：一是潮汐特性，即早高峰进城客流大而且集中，晚高峰则反之；二是换乘车站客流量大。缓解客流压力的主要手段有投入更多列车、缩小列车的发车间隔和压缩停站时间。以潮汐客流为例，客流高峰方向上车辆过多会导致列车在折返区段拥挤，同时城市轨道交通均衡的“站站停”运输组织模式会造成客流较小方向和小客流区段上的运力浪费。因此，客流的非均衡分布和均衡的运输模式之间存在的较大的矛盾。

城市轨道交通的关键技术为基于通信的列车控制(Communication-based traincontrol，CBTC)，城市轨道交通列车运行控制为了提升效率广泛利用移动闭塞模式当前列车以前行列车的尾部为追踪目标，并与前行列车保持稳定的安全防护间隔。在移动闭塞模式下，列车在运行的过程中可遵循撞“硬墙”和撞“软墙”两种模式。

在撞“硬墙”模式中，当前列车认为前行列车处于某个固定位置，当前列车以该固定位置为硬墙，且不能冲撞，该模式需要列车以适当的减速度制动保证列车在“硬墙”前方安全停车。

在撞“软墙”模式中，不仅要考虑前车的位置还要考虑前车的速度，当前列车在运行的时候会考虑前车的动态运行参数，进而调整减速避免与前车相撞，达到安全行车的目的。

在大多数的城市轨道交通线路中，撞“硬墙”是移动闭塞采用的唯一模式。尽管移动闭塞已经大大缩短了列车的发车间隔提升了线路运力，但是该模式下的列车运行间隔仍然较大，尤其是在面对潮汐客流等特殊场景时，列车的周转效率和高客流方向、区段的运力需求无法匹配。追究其深层次的原因是，现有列车运行控制模式下，即使是“撞软墙”列车追踪模式，控制列车前行决策的并不是列车本身，而是地面区域控制器(Zone Controller，ZC)根据前车的位置信息生成的移动授权(Movement Authority，MA)，列车根据MA所涵盖的前车信息计算最大的安全速度，并在该安全速度下制定自身的速度控制策略。列车无法直接获取前车信息去进行控制策略的决断，所以现有列车运行控制系统的控制机制造成列车运行间隔仍然较大。

发明内容

本发明的实施例提供了一种多列车协同控制方法，能够有效缩减列车追踪间隔。

一种多列车协同控制方法，包括：

S1，建立城市轨道交通列车动力学模型；

S2，对基于车车通信的城市轨道交通列车控制系统进行建模；

S3，根据所述动力学模型和所述控制系统的模型，构建综合考虑列车编队距离收敛和速度收敛的优化控制目标；

S4，基于人工势场法和卡尔曼滤波，根据所述优化控制目标，对多列车进行协同控制。

一种多列车协同控制装置，包括：

建立单元，建立城市轨道交通列车动力学模型；

建模单元，对基于车车通信的城市轨道交通列车控制系统进行建模；