[发明专利]基于伪谱法的城市轨道列车赶点运行优化操纵控制信号发生系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于伪谱法的城市轨道列车赶点运行优化操纵控制信号发生系统及方法，属于城市轨道列车控制领域，系统包括城市轨道列车动力学模型与性能参数设定模块、列车运行参数设定模块、列车运行模式选择模块、实时路况测量模块、实时速度测量模块、列车自动防护模块、列车自动驾驶系统ATO、列车自动监督模块和列车牵引制动模块。城市轨道列车在运行时，根据实际情况执行符合不同赶点模式的运行策略，根据相关模块中输入的信息，计算出当前所需策略的列车牵引制动控制量的变化，把控制量给到列车牵引制动模块中得到速度曲线。本发明不仅能满足多种晚点情况的运行策略的需求，还能在短时间内计算出新的运行策略，通过人工和机器的结合能让城市轨道列车安全稳定的运行。

技术领域

本发明属于城市轨道列车控制领域，涉及一种基于伪谱法的城市轨道列车赶点运行优化操纵控制信号发生系统及方法。

背景技术

随着智能城市的建设，城市轨道交通成为人们出行的重要方式之一。针对城市轨道列车的各个方面的研究正在如火如荼的进行。一种能够完成多种赶点模式的运行方案的信号发生装置及方法对于智慧城市的建设以及解放劳动力具有重要意义。

因此，研究高效的控制算法来尽早规划城市轨道列车的运行方案，对于智慧城市的建设和无人驾驶技术的发展具有重大的理论价值和有效的应用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于伪谱法的城市轨道列车赶点运行优化操纵控制信号发生系统及方法，当城市轨道列车在日常的运行过程中，驾驶者可以根据不同的运营情况选择不同的运行模式，通过本装置得到相应的牵引制动控制量的指导方案，使得人工量减至最低，并保证列车的安全运行。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于伪谱法的城市轨道列车赶点运行优化操纵控制信号发生系统，包括城市轨道列车动力学模型与性能参数设定模块、列车运行参数设定模块、列车运行模式选择模块、实时路况测量模块、实时速度测量模块、列车自动防护模块、列车自动驾驶系统ATO、列车自动监督模块和列车牵引制动模块；

所述城市轨道列车动力学模型与性能参数设定模块与列车自动驾驶系统ATO连接，用于设定城市轨道列车的初始参数；

所述列车运行参数设定模块、实时速度测量模块均与列车自动防护模块连接，用于输入城市轨道列车运行过程中的限制参数和获取实时的列车运行速度；

所述实时路况测量模块和实时速度测量模块均与列车自动驾驶系统ATO连接，用于接收实时路况和实时速度信息；

所述列车运行模式选择模块与列车自动监督模块连接，用于对城市轨道列车的不同运行模式进行选择；

所述列车自动防护模块和列车自动监督模块均与列车自动驾驶系统ATO连接，用于对列车运行过程的防护和监督；

所述列车自动驾驶系统ATO与列车牵引制动模块连接，所述列车自动驾驶系统ATO采用伪谱法得到城市轨道列车在不同站之间的速度运行策略，并根据获得的速度运行策略输出相应的控制参数给列车牵引制动模块。

进一步，所述列车自动驾驶系统ATO包括信息收集模块、初始化模块、伪谱法配点控制参数化模块、非线性规划问题求解模块和控制信号输出模块；

所述信号采集模块用于采集城市轨道列车行驶过程中的线路情况、列车速度、列车自动监督模块与列车自动防护模块的信息，并将采集到的信息输入到初始化模块中；

所述初始化模块用于设置城市轨道列车不同运行模式下的高斯配点数G和牵引制动控制量的初始控制参数μ⁽⁰⁾(t)，并设定优化精度tol，将迭代次数D置零；