[发明专利]面向列车虚拟编队的动态安全分析方法

说明书

本发明提供一种面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，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建立列车的单车运动模型，并获取列车的状态更新方程；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；S4计算列车之间的最小安全距离；S5建立时空集合C，通过时空集合C对不同列车间距离进行实时计算，以此判断列车是否处于危险状态。本发明通过时空集合C来实时循环计算两列车之间的距离，以此来最大限度降低风险发生，提高列车运行安全性。

技术领域

本发明涉及铁路列车控制技术领域，尤其涉及一种面向列车虚拟编队的动态安全分析方法。

背景技术

随着世界各地的铁路运输需求持续增长，各国开始着力于进一步提高铁路的运输能力。铁路行业致力于提高线路的容量，改善当前的铁路运营，一般的方法是通过增加现有铁路线的数量或容量来满足这种增长，但是这种解决方案涉及建造新生产线，通常非常昂贵。因此，提出了“虚拟列车编队”的概念，以实现交通资源的合理配置。

虚拟编队(virtual coupling，VC)可以说是一种新的列车运行方式。顾名思义，列车之间通过车车通信组成编队，使后车获取前车的运行状态，从而控制后车以较小的间距运行，仿佛通过虚拟的车钩连挂在一起组成整体，其借鉴了汽车组成车队驾驶的经验。

虚拟编队是铁路的一项突破性创新，因为它通过大幅减少列车之间的距离实现列车车队的编组与解编，理论上很大程度提高了列车的运输能力。虚拟编队需要考虑线路、车辆、信号、通信、运输等多个层面的条件，通过增加感知等手段突破原有约束，才能够最终完成功能和性能指标，目前，根据列车的运输组织计划，提出了潮汐客流、特殊站点增车、客货混运与线路共用等虚拟编队的应用场景。虚拟编队凭借其对整体列车运力的提高，在轨道交通领域日后的发展必然会发展得愈发完善。但是，直到目前为止虚拟编队仍处于理论阶段，缺乏在实际线路中的应用。

虚拟编队通过低延时车车通信技术和先进的列车控制算法压缩了列车追踪的安全余量，提升了列车运行效率，具有很强的应用前景。但是随着列车运行间隔的缩短，系统复杂程度也随之增长，对系统安全性的保障就有更高的要求。自“Shift2Rail”研究计划提出以来，虚拟编队列车一直是轨道交通的重要研究方向，但是目前人们展开的相关研究，更多是针对列控系统的设计方法、编队的控制方法等，其安全方面的研究较为缺乏，这是不利于方案后续的改进与完善的。

为此，本领域迫切需要研发出一种能够克服现有技术存在的上述技术问题。

发明内容

本发明之目的是提供一种面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，能够解决现有技术中对于列车运行间隔缩短，系统复杂程度随之增长，不能保障列车运行系统安全性的技术问题。

本发明提供一种面向列车虚拟编队的动态安全分析方法，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；