[发明专利]面向列车虚拟编队的动态安全分析方法

权利要求书

1.一种面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取线路内的列车参数信息及线路运行参数信息；

S2：根据列车参数信息及线路运行参数信息建立列车的单车运动模型，并获取列车的状态更新方程f(x+1)＝f(x(k),u(k))，x表示位置坐标，k表示时间，u表示作用力；

S3：根据状态更新方程建立相对坐标系下的虚拟编队列车运行模型，

其中Δx是两车的相对距离，u_f是后车的作用力，u_l是前车的作用力，v_f是后车的速度，v_l是前车的速度；

S4：根据所述虚拟编队列车运行模型，结合列车通信制动的延迟时间以及列车定位测量的误差，计算列车之间的最小安全距离d_min；

S5：根据列车的实时位置与速度建立时空集合C，C＝{x,v,k}，x表示位置坐标，v表示列车速度，k表示时间，通过时空集合C对不同列车间距离进行实时计算，如果同一时刻不同列车间的距离小于等于最小安全距离d_min，则要求后车采取制动措施避免碰撞。

2.根据权利要求1所述的面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，其特征在于，所述步骤S2：根据列车参数信息及线路运行参数信息建立列车的单车运动模型，并获取列车的状态更新方程f(x+1)＝f(x(k),u(k))包括：

S21：基于纵向列车动力学(LTD)模型建立单车运行模型，将列车作为质点，分析列车的受力情况，动态方程如下：

其中v和x表示列车速度和位置坐标；u表示受控的驱动力或制动力；F_e表示轨道造成的外力，包括弯道和坡道两部分阻力；M表示为质量；-A-Bv-Cv²是列车的基本阻力，其中A，B和C是取决于列车本身；

S22：对列车动力学模型进行离散化处理，获取列车的状态更新方程，如下：

k表示时间，Δk表示采样时间；

经整理上述状态更新方程简化为：f(x+1)＝f(x(k),u(k))。

3.根据权利要求1所述的面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，其特征在于，所述步骤S4：根据所述虚拟编队列车运行模型，结合列车通信制动的延迟时间以及列车定位测量的误差，计算列车之间的最小安全距离d_min包括：

S41：计算两列车之间理想距离d_o；

由于最小安全距离为虚拟列车编队中任意两列车之间的距离，为此定义为前车与后车，列车的长度均为L，前车以速度v_l运行，后车以速度v_f运行，两列车之间的距离为：Δx＝x_l-x_f-L，x_l与x_f分别为前车与后车的位置坐标；

前车正常行驶情况下，后车采取制动，如要避免发生碰撞，则两列车之间的理想距离表达式为：

其中v_f＞v_l；

S42：计算两列车之间最小安全距离d_min；

由于存在列车通信制动的延迟时间以及列车定位测量的误差，其中，通信延迟时间何制动延迟时间分别设为t_c和t_b，列车位置误差±es，如若前车以最大制动加速度a_br开始刹车，后车在发现前车刹车过程中存在通信与制动延迟时间，则后车先是以最大牵引加速度a_dr前进，然后以最大制动加速度a_br刹车，直至危险解除，此时最小安全距离为：

4.根据权利要求1所述的面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，其特征在于，所述列车参数信息包括：列车质量、长度、最大牵引制动功率、基本阻力参数、通信延迟、制动延迟、列车定位误差与最大牵引制动加速度。

5.根据权利要求1所述的面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，其特征在于，所述线路运行参数信息包括：区间限速信息、区间坡度信息、弯道曲率半径信息与曲线附加阻力影响常数。