本申請涉及鐵路運輸和高速列車追蹤控制領(lǐng)域，特別是涉及一種高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來，人們出行需求的增多致使高速列車的客運需求也逐步增加。為了更好的滿足人們的出行需求，迫切需要一種增加高速列車的運行密度的策略，以提高其運載能力。列車對列車通信的實現(xiàn)促進了列車之間列車監(jiān)控數(shù)據(jù)和其他可靠信息的交換，可加強列車控制和管理，顯著提高鐵路運輸?shù)男屎桶踩?。因此，在列車對列車通信的前提下，實現(xiàn)多列高速列車的高速、高密度協(xié)調(diào)運行成為新興研究熱點。

2、高速列車群組協(xié)同運行控制的一個重要目標(biāo)是所有列車單元的間距應(yīng)維持在期望間距附近，同時還需要始終保持大于安全防護距離。如果在一定時期內(nèi)高速列車群組內(nèi)所有列車的目標(biāo)速度固定(例如在虛擬編組列車巡航運行時)，則相當(dāng)于希望所有列車單元保持同速、等間距同步運行。為探索列車協(xié)同運行過程中每個車廂的狀態(tài)變量的變化情況，亟需一種適用于車車通信環(huán)境下的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，可實現(xiàn)車車通信下的高速列車群組協(xié)同運行，提高高速列車的運行密度和運輸效率，同時保證列車運行的安全性和穩(wěn)定性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，包括：

4、建立車廂級的高速列車多質(zhì)點模型；每一質(zhì)點對應(yīng)高速列車的一節(jié)車廂；

5、基于所述車廂級的高速列車多質(zhì)點模型、控制約束和控制目標(biāo)，建立分布式模型預(yù)測控制的狀態(tài)變量約束集和控制變量約束集以及高速列車群協(xié)同追蹤控制問題的優(yōu)化問題模型；控制目標(biāo)包括速度一致性和最小安全間距；

6、基于分布式模型預(yù)測控制方法，將高速列車群協(xié)同追蹤控制的任務(wù)分配到每個列車的模型預(yù)測控制器，

7、每一列車的模型預(yù)測控制器基于地面控制系統(tǒng)所發(fā)送信息和鄰接列車運行狀態(tài)信息，對優(yōu)化問題模型進行求解，按周期計算更新協(xié)同控制策略。

8、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N高速列車群組協(xié)同追蹤控制裝置，包括：

9、高速列車多質(zhì)點模型建立模塊，用于建立車廂級的高速列車多質(zhì)點模型；每一質(zhì)點對應(yīng)高速列車的一節(jié)車廂；

10、優(yōu)化問題模型建立模塊，用于基于所述車廂級的高速列車多質(zhì)點模型、控制約束和控制目標(biāo)，建立分布式模型預(yù)測控制的狀態(tài)變量約束集和控制變量約束集以及高速列車群協(xié)同追蹤控制問題的優(yōu)化問題模型；控制目標(biāo)包括速度一致性和最小安全間距；

11、任務(wù)分配模塊，用于基于分布式模型預(yù)測控制方法，將高速列車群協(xié)同追蹤控制的任務(wù)分配到每個列車的模型預(yù)測控制器，

12、協(xié)同控制策略更新模塊，用于每一列車的模型預(yù)測控制器基于地面控制系統(tǒng)所發(fā)送信息和鄰接列車運行狀態(tài)信息，對優(yōu)化問題模型進行求解，按周期計算更新協(xié)同控制策略。

13、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)上述高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法。

14、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法。

15、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實施例，本申請公開了以下技術(shù)效果：

16、本申請?zhí)峁┝艘环N高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，通過建立車廂級的高速列車多質(zhì)點模型；基于車廂級的高速列車多質(zhì)點模型、控制約束和控制目標(biāo)，建立分布式模型預(yù)測控制的狀態(tài)變量約束集和控制變量約束集以及高速列車群協(xié)同追蹤控制問題的優(yōu)化問題模型；基于分布式模型預(yù)測控制方法將高速列車群協(xié)同追蹤控制的任務(wù)分配到每個列車的模型預(yù)測控制器，基于地面控制系統(tǒng)所發(fā)送信息和鄰接列車運行狀態(tài)信息，對優(yōu)化問題模型進行求解，按周期計算更新協(xié)同控制策略，參考高速列車的多質(zhì)點模型，通過分布式模型預(yù)測控制(distributed?model?predictive?control，dmpc)設(shè)計，以每節(jié)車廂作為一個質(zhì)點進行考慮高速列車群組協(xié)同追蹤控制問題，能夠研究協(xié)同運行過程中列車內(nèi)部耦合力對不同車廂的影響，以實現(xiàn)車車通信下的高速列車群組協(xié)同運行，提高高速列車的運行密度和運輸效率，同時保證列車運行的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，所述高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，所述車廂級的高速列車多質(zhì)點模型為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，所述控制約束包括狀態(tài)約束和控制器輸出約束。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，狀態(tài)約束包括位置約束和速度約束，表示如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，控制器輸出約束表示如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，優(yōu)化問題模型表示如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法，其特征在于，速度一致性為：對于頭車，以參考曲線的速度作為列車要追蹤的速度；對于跟隨車輛，以前車各車廂的速度值作為本車對應(yīng)車廂的跟隨速度。

8.一種高速列車群組協(xié)同追蹤控制裝置，其特征在于，所述高速列車群組協(xié)同追蹤控制裝置包括：

9.一種計算機設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項所述的高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種高速列車群組協(xié)同追蹤控制方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，涉及鐵路運輸技術(shù)和高速列車追蹤控制領(lǐng)域，該方法包括：基于車廂級的高速列車多質(zhì)點模型、控制約束和控制目標(biāo)，建立分布式模型預(yù)測控制的狀態(tài)變量約束集和控制變量約束集以及高速列車群協(xié)同追蹤控制問題的優(yōu)化問題模型；基于分布式模型預(yù)測控制方法將高速列車群協(xié)同追蹤控制的任務(wù)分配到每個列車的模型預(yù)測控制器，基于地面控制系統(tǒng)所發(fā)送信息和鄰接列車運行狀態(tài)信息，對優(yōu)化問題模型進行求解，按周期計算更新協(xié)同控制策略，本申請實現(xiàn)車車通信下的高速列車群組協(xié)同運行，提高了高速列車的運行密度和運輸效率，同時保證列車運行的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：董帥強,楊輝,周艷麗,謝春華
受保護的技術(shù)使用者：華東交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/8/28