列车区间运行轨迹的规划方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种列车区间运行轨迹的规划方法。所述一种列车区间运行轨迹的规划方法，包括：在列车出发前，获取列车的当前行程的期望总运行时长；根据列车的总运行时长与最优行车策略之间的对应关系，获取所述期望总运行时长对应的当前最优行车策略；所述最优行车策略包含巡航速度、惰行点以及制动初速度；根据所述当前最优行车策略，控制所述列车的运行。本发明专利技术能够实现自动地对高速列车的运行轨迹进行规划。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及列车运行信号的控制
，尤其涉及一种列车区间运行轨迹的规划方法。
技术介绍
铁路运输在我国旅客、货物运输的发展历程中，长期处于重要的骨干地位，具有不可替代的优势，对国民经济发展和社会进步具有重大的贡献和意义。基于社会经济发展的需要，随着科学技术的不断创新和发展，高速铁路以其运输能力大、安全舒适、节能环保和全天候运输等优势，为越来越多的国家所重视，成为世界铁路发展的重要趋势和交通运输现代化的重要标志之一，同时也是未来国家经济建设的重要领域之一。就当前新技术的发展，结合我国铁路运输面临的特殊要求和形势，必须加强轨道交通相关基础理论和关键技术的研究，才能确保我国铁路运输的健康有序发展，满足国家对铁路运输系统建设和运营的要求。高速列车运行轨迹规划是一个需要同时满足安全、节能、正点等要求的多目标优化过程，该过程中各个目标之间是相互制约与影响的。若以列车运行过程中的能耗最小为优化控制目标，则需要列车尽可能多的釆用惰行方式以减少牵引过程产生的能耗，而列车惰行距离越长，相应的总运行时长必然延长，无法保证准时性。因此，高速列车运行轨迹规划需要在既定的线路约束条件下，从众多可行的运行轨迹中选择一种可以保证列车运行安全、舒适、准点，同时具有较高的能源效益的操纵策略，其本质即为约束多目标优化问题。目前，现有技术中还没有针对高速列车运行轨迹的自适应模糊规划方法进行深入研究。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种列车区间运行轨迹的规划方法，能够实现高效率地对高速列车的运行轨迹进行规划。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一种列车区间运行轨迹的规划方法，包括：在列车出发前，获取列车的当前行程的期望总运行时长；根据列车的总运行时长与最优行车策略之间的对应关系，获取所述期望总运行时长对应的当前最优行车策略；所述最优行车策略包含巡航速度、惰行点以及制动初速度；根据所述当前最优行车策略，控制所述列车的运行。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供了一种列车区间运行轨迹自适应模糊规划方法，在列车出发前，获取列车的当前行程的期望总运行时长；根据列车的总运行时长与最优行车策略之间的对应关系，获取所述期望总运行时长对应的当前最优行车策略；所述最优行车策略包含巡航速度、惰行点以及制动初速度；根据所述当前最优行车策略，控制所述列车的运行。因此，在既定的线路约束条件下，能够自动对列车运行进行规划，采用能耗最少的行车策略。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一提供的一种列车区间运行轨迹的规划方法的处理流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于Pareto解集的高速列车区间运行轨迹自适应模糊规划方法的处理流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种基于Pareto解集的高速列车区间运行轨迹自适应模糊规划方法的速度曲线的决策变量示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种基于Pareto解集的高速列车区间运行轨迹自适应模糊规划方法的速度曲线的Pareto前端示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于Pareto解集的高速列车区间运行轨迹自适应模糊规划方法的Pareto前端中速度曲线的区别示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种基于Pareto解集的高速列车区间运行轨迹自适应模糊规划方法的自适应模糊控制系统的基本原理示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。如图1所示，为本专利技术所述的一种列车区间运行轨迹的规划方法，包括：步骤11，在列车出发前，获取列车的当前行程的期望总运行时长；步骤12，根据列车的总运行时长与最优行车策略之间的对应关系，获取所述期望总运行时长对应的当前最优行车策略；所述最优行车策略为列车根据所述总运行时长行驶时能耗最少的行车策略；所述最优行车策略包含巡航速度、惰行点以及制动初速度；步骤13，根据所述当前最优行车策略，控制所述列车的运行。所述的方法，还包括：步骤14，当所述列车转换为巡航工况后，判断所述列车是否为“早点”或“晚点”状态；步骤15，如果为“早点”或“晚点”状态，则对所述列车的当前惰行点进行调整。所述对所述列车的当前惰行点进行调整的步骤包括：利用模糊控制理论对惰行点进行调整；其中，模糊控制系统采用两输入单输出的二维模糊控制器，其输入变量为实际已行驶时长相对于到达当前位置的期望行驶时长的时间误差t以及误差变化量tc，输出变量为惰行点的调整量Δx；t,tc和Δx所对应的语言变量分别T,TC,ΔX；语言变量论域均设置为离散型论域；T,TC,ΔX在论域上的模糊子集分别为Ai,Bj,Cl；所有语言变量均为采用三角形隶属函数；采用加权平均法解模糊；建立模糊推理规则；所述二维模糊控制器的模糊规则为：if T is Ai and TC is Bjthen ΔX is Cl其中，T,TC,ΔX分别是t,tc和Δx的语言变量；Ai,Bj,Cl是T,TC和ΔX的相应的模糊集；通过模糊控制系统获得惰行点的修正量之后，利用新的惰行点操纵列车。所述的方法，还包括：步骤16，当所述列车转换为惰行工况状态后，根据所述列车的当前速度和当前位置信息，利用动力学理论，为列车计算新的制动初速度，使得所述列车在所述当前行程的目标点的速度为0。所述为列车计算新的制动初速度，使得所述列车在所述当前行程的目标点的速度为0的步骤为： M 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种列车区间运行轨迹的规划方法，其特征在于，包括：在列车出发前，获取列车的当前行程的期望总运行时长；根据列车的总运行时长与最优行车策略之间的对应关系，获取所述期望总运行时长对应的当前最优行车策略；所述最优行车策略为列车根据所述总运行时长行驶时能耗最少的行车策略；所述最优行车策略包含巡航速度、惰行点以及制动初速度；根据所述当前最优行车策略，控制所述列车的运行。

【技术特征摘要】
1.一种列车区间运行轨迹的规划方法，其特征在于，包括：在列车出发前，获取列车的当前行程的期望总运行时长；根据列车的总运行时长与最优行车策略之间的对应关系，获取所述期望总运行时长对应的当前最优行车策略；所述最优行车策略为列车根据所述总运行时长行驶时能耗最少的行车策略；所述最优行车策略包含巡航速度、惰行点以及制动初速度；根据所述当前最优行车策略，控制所述列车的运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当所述列车转换为巡航工况后，判断所述列车是否为“早点”或“晚点”状态；如果为“早点”或“晚点”状态，则对所述列车的当前惰行点进行调整。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述列车的当前惰行点进行调整的步骤包括：利用模糊控制理论对惰行点进行调整；其中，模糊控制系统采用两输入单输出的二维模糊控制器，其输入变量为实际已行驶时长相对于到达当前位置的期望行驶时长的时间误差t以及误差变化量tc，输出变量为惰行点的调整量Δx；t,tc和Δx所对应的语言变量分别T,TC,ΔX；语言变量论域均设置为离散型论域；T,TC,ΔX在论域上的模糊子集分别为Ai,Bj,Cl；所有语言变量均为采用三角形隶属函数；采用加权平均法解模糊；建立模糊推理规则；所述二维模糊控制器的模糊规则为：if T is Ai and TC is BjthenΔX is Cl其中，T,TC,ΔX分别是t,tc和Δx的语言变量；Ai,Bj,Cl是T,TC和ΔX的相应的模糊集；通过模糊控制系统获得惰行点的修正量之后，利用新的惰行点操纵列车。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当所述列车转换为惰行工况状态后，根据所述列车的当前速度和当前位置信息，利用动力学理论，为列车计算新的制动初速度，使得所述列车在所述当前行程的目标点的速度为0。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述为列车计算新的制动初速度，使得所述列车在所述当前行程的目标点的速度为0的步骤为： M · v d v d s = f ( v ) - r 1 - r 2 d t d s = 1 v v ( S 0 ) = 0 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官伟，王娟，严细辉，盛昭，蔡伯根，王剑，刘江，陆德彪，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11