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基于伪谱法的城轨列车虚拟编队优化控制

Optimal Control for Virtual Coupling in Urban Rail Transit Based on the Pseudospectral Method

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当前城市轨道交通网络面临巨大客运压力,虚拟编队技术的出现为提高城市轨道交通服务水平提供了一种解决方案.考虑虚拟编队列车具有速度趋向一致,间隔距离趋向最小的特征,本文提出了一种基于伪谱法的城市轨道交通列车虚拟编队优化控制策略,从而实现列车虚拟编队追踪运行曲线的实时生成与调整.首先,本文以最小化列车总运行时间为目标构建最优控制模型,离线计算得到列车运行参考速度曲线.然后,根据虚拟编队领导列车及跟随列车的不同追踪目标及约束条件,基于模型预测控制算法框架,分别建立领导列车和跟随列车的最优控制模型,并设计伪谱法进行高效实时求解计算.最后,本文以北京地铁昌平线为例,对比分析了基于虚拟编队技术与传统移动闭塞技术的列车优化控制策略.仿真结果表明,虚拟编队相对制动模式下的列车平均运行间隔距离及到站时间延迟显著小于移动闭塞绝对制动模式下的列车平均运行间隔距离及到站时间延迟,验证了本文所提出模型与方法的有效性.

张熠雯、李树凯、杨立兴

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北京交通大学,轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京100044

城市交通 列车控制 伪谱法 虚拟编队 模型预测控制 运行追踪曲线

国家重点研发计划国家自然科学基金

2020YFB160070271621001

2022

10.19961/j.cnki.1672-4747.2021.09.007

交通运输工程与信息学报
西南交通大学

交通运输工程与信息学报

CSTPCD
影响因子：0.446
ISSN：1672-4747
年,卷(期)：2022.20(2)
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