一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于列車(chē)通信與控制【技術(shù)領(lǐng)域】的一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法。首先將受傳輸丟包影響的多列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)等效為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；區(qū)域控制器等待接收所有列車(chē)的狀態(tài)信息，估計(jì)未收到狀態(tài)信息的列車(chē)的狀態(tài)，列車(chē)等待接收移動(dòng)授權(quán)命令，如果未收到則根據(jù)上一移動(dòng)授權(quán)命令估計(jì)新的移動(dòng)授權(quán)命令。列車(chē)根據(jù)最小能耗或最小列車(chē)間距準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益，利用本車(chē)狀態(tài)和前面所有列車(chē)或部分列車(chē)狀態(tài)計(jì)算并執(zhí)行控制命令。本發(fā)明可以減少車(chē)地信息傳輸丟包引起的不必要的列車(chē)牽引和制動(dòng)，降低列車(chē)牽引能耗，提高乘坐舒適度。同時(shí)，可以減小傳輸丟包引起的列車(chē)間距的波動(dòng)，提高線路的運(yùn)輸能力，提高乘客乘坐舒適度。
【專利說(shuō)明】一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軌道交通的列車(chē)間通信與控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法。具體說(shuō)是在車(chē)地信息存在傳輸丟包條件下，降低列車(chē)牽引能耗，以及提高線路通過(guò)能力的方法，降低傳輸丟包對(duì)列車(chē)牽引能耗和線路通過(guò)能力的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的基于軌道的列車(chē)控制系統(tǒng)(Track-based Train Control system, TBTC)采用軌道電路實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的粗略定位并單向地向列車(chē)發(fā)送控制信息。定位的不準(zhǔn)確和低速率的單向地一車(chē)信息傳輸，降低了線路的通行能力。采用TBTC的城市軌道交通系統(tǒng)的最小發(fā)車(chē)間隔通常為幾分鐘。
[0003]基于通信的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(Communication-based Train Controlsystem, CBTC)利用無(wú)線傳輸車(chē)一地雙向信息(如圖1所示)。列車(chē)采用里程計(jì)、多普勒雷達(dá)等裝置實(shí)時(shí)測(cè)量自身的位置、速度信息，通過(guò)無(wú)線周期地發(fā)送給地面控制中心，實(shí)現(xiàn)了高精度的列車(chē)定位。地面控制中心根據(jù)線路上運(yùn)行列車(chē)的狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)地為列車(chē)生成控制命令并周期地發(fā)送給列車(chē)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)的閉環(huán)控制。采用CBTC的城市軌道交通系統(tǒng)的最小發(fā)車(chē)間隔通常為90秒或更少。
[0004]CBTC的控車(chē)機(jī)制如圖1所示。列車(chē)與區(qū)域控制器(Zone Controller, ZC)嚴(yán)格時(shí)間同步。每個(gè)周期的開(kāi)始時(shí)刻，所有列車(chē)將自身的狀態(tài)信息(列車(chē)尾部的位置、速度)發(fā)送給ZC。ZC收到一個(gè)列車(chē)的狀態(tài)信息后，將其作為移動(dòng)授權(quán)終點(diǎn)(Limit of MovingAuthority, LMA)發(fā)送給相鄰的后車(chē)。LMA即為線路上的一個(gè)位置，列車(chē)的車(chē)頭絕不可以越過(guò)這一位置。后車(chē)根據(jù)本車(chē)和接收的LMA計(jì)算緊急制動(dòng)速度位置曲線，控制列車(chē)在該曲線下運(yùn)行。如果在指定的時(shí)間內(nèi)ZC未收到某一列車(chē)的狀態(tài)信息，則假定該列車(chē)停留在最近匯報(bào)的位置，將該位置和零速 度作為L(zhǎng)MA發(fā)送給相鄰的后車(chē)。如果某一列車(chē)未接收到LMAJlJ假定相鄰前車(chē)停留在在上一 LMA所述位置，以該位置和零速度作為新的LMA。
[0005]CBTC的車(chē)地?zé)o線通信系統(tǒng)絕大多數(shù)采用基于IEEE802.11的無(wú)線設(shè)備，工作在開(kāi)放的ISM(Industry Scientific Medical)頻段，容易受到來(lái)自外界的干擾。同時(shí)，IEEE802.11也并非針對(duì)高速應(yīng)用設(shè)計(jì)。在CBTC的車(chē)地通信系統(tǒng)面存在以下問(wèn)題:
[0006]1.外界干擾導(dǎo)致通信鏈路的信噪比惡化，將以一定的概率引入丟包，隨信噪比的降低將導(dǎo)致丟包率上升；
[0007]2.列車(chē)高速移動(dòng)引入多普勒頻移，信道估計(jì)的誤差增大，導(dǎo)致丟包率上升；
[0008]3.車(chē)載無(wú)線設(shè)備在軌旁接入點(diǎn)(Access Point, AP)間切換,將引入丟包,著切換頻率的增加，丟包率上升。
[0009]現(xiàn)有的列車(chē)運(yùn)行控制機(jī)制不考慮通信對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)性能的影響，當(dāng)車(chē)地信息出現(xiàn)丟包時(shí)，認(rèn)為前行列車(chē)停留在上一匯報(bào)位置，后車(chē)以此為依據(jù)計(jì)算緊急制動(dòng)觸發(fā)曲線，這種方式將控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)割裂開(kāi)來(lái)，車(chē)地信息傳輸過(guò)程中的丟包將引入列車(chē)不必要的牽引、制動(dòng)甚至是緊急制動(dòng)，最終導(dǎo)致?tīng)恳芎牡纳仙?，也降低了旅客乘坐的舒適度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，在傳輸丟包情況下，減少列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)不必要的牽引和制動(dòng)，降低系統(tǒng)能耗，包括如下步驟: [0011]步驟1:將受傳輸丟包影響的所有列車(chē)等效為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，包括(I)將所有列車(chē)的車(chē)載控制器(Vehicle OnBoard Controller, V0BC)的集合等效為控制器；(2)將所有列車(chē)的牽引/制動(dòng)裝置的集合等效為執(zhí)行器；(3)將所有列車(chē)的測(cè)速定位裝置的集合等效為傳感器；(4)區(qū)域控制器(ZC)作為傳感器和控制器之間傳輸網(wǎng)絡(luò)的一部分，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理；
[0012]步驟2:從每一個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻，區(qū)域控制器等待接收所有列車(chē)的狀態(tài)信息，等待時(shí)間小于預(yù)先規(guī)定的最長(zhǎng)接收等待時(shí)間；
[0013]步驟3:區(qū)域控制器根據(jù)步驟2估計(jì)未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)的狀態(tài)；區(qū)域控制器估計(jì)未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)位置與列車(chē)上一次匯報(bào)的位置相同，列車(chē)速度為上一次匯報(bào)或估計(jì)的列車(chē)速度與一個(gè)周期內(nèi)最大可能的列車(chē)速度變化量的和；
[0014]步驟4:區(qū)域控制器為每輛列車(chē)生成相同的移動(dòng)授權(quán)命令；該移動(dòng)授權(quán)命令包含所有接收到的列車(chē)狀態(tài)和未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)的估計(jì)狀態(tài)信息；
[0015]步驟5:區(qū)域控制器同時(shí)向所有列車(chē)的車(chē)載控制器發(fā)送移動(dòng)授權(quán)命令；
[0016]步驟6:車(chē)載控制器從每個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻起等待接收移動(dòng)授權(quán)命令，等待時(shí)間長(zhǎng)度τ滿足τ >2.Tm，\為最大的列車(chē)狀態(tài)傳輸時(shí)延；
[0017]步驟7:列車(chē)的車(chē)載控制器計(jì)算控制命令；
[0018]步驟8:列車(chē)的車(chē)載控制器根據(jù)接收到的或估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令，選擇其閉環(huán)增益Gi, i=l, 2，…，η,通過(guò)Gi的選擇利用列車(chē)自身及列車(chē)前面所有或部分列車(chē)的狀態(tài)計(jì)算控制命令；
[0019]步驟9:列車(chē)執(zhí)行控制命令。
[0020]所述步驟7包括以下兩種情況:
[0021]情況一:列車(chē)的車(chē)載控制器收到移動(dòng)授權(quán)命令則根據(jù)移動(dòng)授權(quán)命令計(jì)算控制命令；
[0022]情況二:列車(chē)的車(chē)載控制器在等待時(shí)間內(nèi)未接收到移動(dòng)授權(quán)命令，則根據(jù)上一次接收的移動(dòng)授權(quán)命令估計(jì)其它列車(chē)的狀態(tài)，生成估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令，其它列車(chē)的估計(jì)位置與上一個(gè)移動(dòng)授權(quán)命令中的該列車(chē)的位置相同，其它列車(chē)的估計(jì)速度為上一個(gè)移動(dòng)授權(quán)命令中的該列車(chē)速度與一個(gè)周期內(nèi)最大可能的列車(chē)速度變化量之和；
[0023]所述步驟8選擇閉環(huán)增益，列車(chē)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的作用力偏差與沒(méi)有丟包時(shí)的最優(yōu)作用力偏差的差值的平方最小的準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益，或者列車(chē)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的列車(chē)間距偏差與沒(méi)有丟包時(shí)的最優(yōu)列車(chē)間距偏差的差值的平方最小的準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益。
[0024]所述閉環(huán)增益Gi的選擇基于以下兩個(gè)準(zhǔn)則:
[0025]I)最小能耗準(zhǔn)則:第i輛列車(chē)選擇Gi,使得當(dāng)前時(shí)刻的作用力偏差與最優(yōu)作用力偏差的差值的平方最小，[0026]min(5i；-6^)2
[0027]其中，δ:ζ是有傳輸丟包情況下，第i輛列車(chē)在第k個(gè)周期起始時(shí)刻的作用力偏差；
δξ是沒(méi)有傳輸丟包情況下，第i輛列車(chē)在第k個(gè)周期起始時(shí)刻的作用力偏差(最優(yōu)作用力
偏差)。
[0028]2)最小列車(chē)間隔準(zhǔn)則--第i輛列車(chē)選擇Gi,使得當(dāng)前時(shí)刻的列車(chē)間距偏差與最優(yōu)間距偏差的差值的平方最小，
[0029]min(5d；; -δ^)'
[0030]多列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的閉環(huán)增益G是所有Gi, i=l, 2，…，η的組合，
[0031]G=TGr G2, Gr G4'!
[0032]其中，d代表矩陣Ul的轉(zhuǎn)置。
[0033]所述區(qū)域控制器的等待時(shí)間分為以下兩種情況:
[0034]情況一:所有列車(chē)的狀態(tài)傳輸時(shí)延中的最大值小于最大允許等待時(shí)間，區(qū)域控制器的等待時(shí)間等于所有列車(chē)狀態(tài)傳輸時(shí)延的最大值；區(qū)域控制器接收到最后一個(gè)列車(chē)的狀態(tài)信息后開(kāi)始計(jì)算列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)命令；
[0035]情況二:所有列車(chē)的狀態(tài)傳輸時(shí)延中的最大值大于最大允許等待時(shí)間，區(qū)域控制器等待最大允許等待時(shí)間后，開(kāi)始計(jì)算列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)命令。
[0036]所述區(qū)域控制器估計(jì)未接收到列車(chē)的狀態(tài)為在上一次匯報(bào)位置，速度為上一次匯報(bào)或估計(jì)速度加上一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)最大可能的速度變化量；
[0037]步驟6列車(chē)的等待指定的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔長(zhǎng)度不小于列車(chē)狀態(tài)的最大傳輸時(shí)延與移動(dòng)授權(quán)命令的最大傳輸時(shí)延之和。
[0038]所述列車(chē)根據(jù)上一移動(dòng)授權(quán)命令中其它列車(chē)的狀態(tài)估計(jì)現(xiàn)在其它列車(chē)的狀態(tài)；估計(jì)的列車(chē)位置保持與上一移動(dòng)授權(quán)命令中的位置不變，估計(jì)的列車(chē)速度為上一移動(dòng)授權(quán)中的速度加上一個(gè)周期內(nèi)最大可能的速度變化量。
[0039]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，能夠產(chǎn)生如下有益效果:
[0040]1)區(qū)域控制器將所有接收的和估計(jì)的列車(chē)狀態(tài)信息作為移動(dòng)授權(quán)命令發(fā)送給控制器，列車(chē)根據(jù)接收或估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令計(jì)算控制命令。列車(chē)通過(guò)選取閉環(huán)增益，利用自身和前面所有或部分列車(chē)的狀態(tài)信息計(jì)算控制器輸出命令，后車(chē)可以更及時(shí)地根據(jù)前車(chē)狀態(tài)調(diào)整控車(chē)策略，減少列車(chē)不必要的牽引和制動(dòng)，降低列車(chē)的牽引能耗。同時(shí)，也可以減少列車(chē)與前車(chē)間距的波動(dòng)，因此可以采用較小的列車(chē)間距，進(jìn)一步提高線路的運(yùn)輸能力；
[0041]2)區(qū)域控制器在不超過(guò)指定的最大允許等待時(shí)間內(nèi)，接收所有列車(chē)的狀態(tài)信息，同時(shí)將移動(dòng)授權(quán)命令發(fā)送給所有列車(chē)，同步了列車(chē)狀態(tài)信息的傳輸；
[0042]3)控制器從每個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻起等待接收移動(dòng)授權(quán)命令，等待時(shí)間長(zhǎng)度不小于指定的最小等待時(shí)間間隔，等待時(shí)間結(jié)束后，控制器計(jì)算控制器輸出命令并同時(shí)發(fā)送給執(zhí)行器，同步了控制命令的傳輸。
[0043]4)通過(guò)采用最小能耗準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益，可以減少傳輸丟包情況下列車(chē)不必要的牽引和制動(dòng)，提高乘坐舒適度，降低系統(tǒng)的牽引能耗，減小傳輸丟包對(duì)多列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)性能的影響；
[0044]5)通過(guò)采用最小列車(chē)間隔準(zhǔn)則，可以減小傳輸丟包情況下列車(chē)間隔的波動(dòng)，采用較小的列車(chē)間隔，提升線路的運(yùn)輸能力，減小傳輸丟包對(duì)多列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)性能的影響。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1為車(chē)地雙向信息傳輸示意圖；
[0046]圖2為多列車(chē)控制系統(tǒng)模型；
[0047]圖3為等效網(wǎng)絡(luò)控制器模型；
[0048]圖4為η列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)；
[0049]圖5為3列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)；
[0050]圖6為采用現(xiàn)有控制方法的3列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的第3列車(chē)性能曲線；
[0051]圖7為采用發(fā)明的控制方法和最小能耗準(zhǔn)則的3列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的第3列車(chē)的性能曲線；
[0052]圖8為采用發(fā)明的控制方法和最小列車(chē)間距準(zhǔn)則的3列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的第3列車(chē)的性能曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0053]本發(fā)明提供一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0054]如圖3所示，首先將受傳輸丟包影響的多列車(chē)控制裝置等效為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，包括(I)所有列車(chē)所屬的車(chē)載控制器的集合等效為控制器；(2)將所有列車(chē)的牽引/制動(dòng)裝置的集合等效為執(zhí)行器；(3)將所有列車(chē)的測(cè)速定位裝置的集合等效為傳感器；(4)ZC作為傳感器和控制器之間傳輸網(wǎng)絡(luò)的一部分，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理(如圖2所示)；
[0055]本發(fā)明考慮了傳輸丟包對(duì)控制系統(tǒng)的影響，包含列車(chē)狀態(tài)信息的傳輸丟包和移動(dòng)授權(quán)命令的傳輸丟包。本發(fā)明制定列車(chē)控制策略時(shí)不僅考慮當(dāng)前列車(chē)和相鄰前車(chē)的狀態(tài)，還考慮前面所有或部分列車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)。區(qū)域控制器利用所有接收和估計(jì)的列車(chē)狀態(tài)為列車(chē)生成移動(dòng)授權(quán)命令。列車(chē)從每一個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻起等待接收移動(dòng)授權(quán)命令，在指定的等待時(shí)間結(jié)束后，利用接收或估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令計(jì)算控制命令。在計(jì)算控制命令時(shí)，列車(chē)根據(jù)最小能耗準(zhǔn)則或最小列車(chē)間距準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益，利用列車(chē)自身和前方所有或部分列車(chē)的狀態(tài)計(jì)算并執(zhí)行控制命令。從而在存在傳輸丟包的情況下，減少列車(chē)不必要的牽引和制動(dòng)，降低列車(chē)牽引能耗，減小列車(chē)間距的波動(dòng)，提高線路的運(yùn)輸能力，減小傳輸丟包對(duì)多列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)性能的影響。
[0056]該方法具體包括以下步驟:
[0057]步驟1:從每一個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻，區(qū)域控制器等待接收所有列車(chē)的狀態(tài)信息，等待時(shí)間不超過(guò)指定的最大允許等待時(shí)間；
[0058]步驟2:區(qū)域控制器估計(jì)未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)狀態(tài)。假定該列車(chē)仍在上一匯報(bào)位置，列車(chē)速度為上一匯報(bào)速度加上一個(gè)周期內(nèi)最大可能的列車(chē)速度變化量；
[0059]步驟3:區(qū)域控制器為所有列車(chē)生成移動(dòng)授權(quán)命令。該移動(dòng)授權(quán)命令包括所有接收的和估計(jì)的列車(chē)狀態(tài)信息；[0060]步驟4:區(qū)域控制器同時(shí)向所有列車(chē)的車(chē)載控制器發(fā)送移動(dòng)授權(quán)命令；
[0061]步驟5:從每一個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻，列車(chē)的車(chē)載控制器等待接收移動(dòng)授權(quán)命令，等待時(shí)間長(zhǎng)度為指定值τ，τ不小于列車(chē)狀態(tài)信息最大傳輸時(shí)延和移動(dòng)授權(quán)命令最大傳輸時(shí)延的總和；
[0062]步驟6:如果列車(chē)的車(chē)載控制器在等待時(shí)間內(nèi)未收到移動(dòng)授權(quán)命令，則利用上一接收的移動(dòng)授權(quán)命令估計(jì)其它列車(chē)的狀態(tài)，假定其它列車(chē)仍在上一移動(dòng)授權(quán)命令所述位置，列車(chē)速度為上一移動(dòng)授權(quán)命令所述速度加上一個(gè)周期內(nèi)最大可能的列車(chē)速度變化量；
[0063]步驟7:在等待時(shí)間結(jié)束時(shí)刻，列車(chē)的車(chē)載控制器根據(jù)接收或估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令計(jì)算控制命令。計(jì)算控制命令時(shí)采用最小能耗準(zhǔn)則或最小列車(chē)間隔準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益，利用列車(chē)自身及前面所有或部分列車(chē)的狀態(tài)計(jì)算控制命令；
[0064]步驟8:列車(chē)執(zhí)行控制命令。
[0065]實(shí)施例1
[0066]如圖4所示，由n(n≥2)輛列車(chē)組成的控制系統(tǒng)，列車(chē)I (T_l)為首車(chē)，列車(chē)2(Τ-2)為第二輛列車(chē)，列車(chē)n (Τ-n)為尾車(chē)。I1，I2,…，t-n分別為T(mén)_l，Τ-2,…，Τ_η的長(zhǎng)
度。s〖，s〖,...，#分別為kT周期開(kāi)始時(shí)刻Τ-1，Τ-2，…，Τ-n尾部的位置。4,ν〖，...,ν〖分別為kT周期開(kāi)始時(shí)刻T-l，T-2,…，Τ-η列車(chē)的速度。d〖，d〖，…，d〖分別為kT周期開(kāi)始時(shí)刻Τ-2, Τ-3, Τ-η列車(chē)尾部位置距前車(chē)尾部的距離，d^s^-sr1。
[0067]在CBTC系統(tǒng)中，列車(chē)和ZC嚴(yán)格時(shí)間同步，列車(chē)狀態(tài)的采樣周期非常短。因此，可以將三列車(chē)控制系統(tǒng)看作是一個(gè)離散線性非時(shí)變系統(tǒng)。采用狀態(tài)空間的方法將多列車(chē)控制系統(tǒng)表不為:
[0068]Xk+1 = AXk+BUk, (I)
[0069]Uk = -GXk,
[0070]其中，Xk為系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣，包括所有列車(chē)的狀態(tài);Uk為控制器輸出矩陣，包含所有列車(chē)的控制變量；G為閉環(huán)增益矩陣；A，B為參數(shù)矩陣。
[0071]狀態(tài)矩陣Xk包括每?jī)闪熊?chē)距離前車(chē)尾部的距離的偏差和速度的偏差。
【權(quán)利要求】
1.一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，在傳輸丟包情況下，減少列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)不必要的牽引和制動(dòng)，降低系統(tǒng)能耗，包括如下步驟: 步驟1:將受傳輸丟包影響的所有列車(chē)等效為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，包括(I)將所有列車(chē)的車(chē)載控制器的集合等效為控制器；(2)將所有列車(chē)的牽引/制動(dòng)裝置的集合等效為執(zhí)行器；(3)將所有列車(chē)的測(cè)速定位裝置的集合等效為傳感器；(4)區(qū)域控制器作為傳感器和控制器之間傳輸網(wǎng)絡(luò)的一部分，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)處理； 步驟2:從每一個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻，區(qū)域控制器等待接收所有列車(chē)的狀態(tài)信息，等待時(shí)間小于預(yù)先規(guī)定的最長(zhǎng)接收等待時(shí)間； 步驟3:區(qū)域控制器根據(jù)步驟2估計(jì)未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)的狀態(tài)；區(qū)域控制器估計(jì)未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)位置與列車(chē)上一次匯報(bào)的位置相同，列車(chē)速度為上一次匯報(bào)或估計(jì)的列車(chē)速度與一個(gè)周期內(nèi)最大可能的列車(chē)速度變化量的和； 步驟4:區(qū)域控制器為每輛列車(chē)生成相同的移動(dòng)授權(quán)命令；該移動(dòng)授權(quán)命令包含所有接收到的列車(chē)狀態(tài)和未接收到狀態(tài)信息的列車(chē)的估計(jì)狀態(tài)信息； 步驟5:區(qū)域控制器同時(shí)向所有列車(chē)的車(chē)載控制器發(fā)送移動(dòng)授權(quán)命令； 步驟6:車(chē)載控制器從每個(gè)通信周期的開(kāi)始時(shí)刻起等待接收移動(dòng)授權(quán)命令，等待時(shí)間長(zhǎng)度τ滿足τ≥2.Tm, τ m為最大的列車(chē)狀態(tài)傳輸時(shí)延； 步驟7:列車(chē)的車(chē)載控制器計(jì)算控制命令； 步驟8:列車(chē)的車(chē)載控制器根據(jù)接收到的或估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令，選擇其閉環(huán)增益Gi, i=l, 2，…，η,通過(guò)Gi的選擇利用列車(chē)自身及列車(chē)前面所有或部分列車(chē)的狀態(tài)計(jì)算控制命令； 步驟9:列車(chē)執(zhí)行控制命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，所述步驟7包括以下兩種情況: 情況一:列車(chē)的車(chē)載控制器收到移動(dòng)授權(quán)命令則根據(jù)移動(dòng)授權(quán)命令計(jì)算控制命令；情況二:列車(chē)的車(chē)載控制器在等待時(shí)間內(nèi)未接收到移動(dòng)授權(quán)命令，則根據(jù)上一個(gè)移動(dòng)授權(quán)命令估計(jì)其它列車(chē)的位置和速度，生成估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令，根據(jù)估計(jì)的移動(dòng)授權(quán)命令計(jì)算控制命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，所述步驟8選擇閉環(huán)增益，列車(chē)根據(jù)當(dāng)前周期作用力偏差與沒(méi)有丟包時(shí)的作用力偏差的差值的平方最小準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益，或者列車(chē)根據(jù)當(dāng)前周期列車(chē)間距偏差與沒(méi)有丟包時(shí)的最優(yōu)列車(chē)間距偏差的差值的平方最小準(zhǔn)則選取閉環(huán)增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，所述閉環(huán)增益Gi的選擇基于以下兩個(gè)準(zhǔn)則: I)最小能耗準(zhǔn)則:第i輛列車(chē)選擇Gi,使得當(dāng)前時(shí)刻的作用力偏差與最優(yōu)作用力偏差的差值的平方最小，
Hiin (δ?^ - δ燈 其中5fk是有傳輸丟包情況下，第i輛列車(chē)在第k個(gè)周期起始時(shí)刻的作用力偏差；δξ::是沒(méi)有傳輸丟包情況下，第i輛列車(chē)在第k個(gè)周期起始時(shí)刻的作用力偏差。2)最小列車(chē)間隔準(zhǔn)則:第i輛列車(chē)選擇Gi,使得當(dāng)前時(shí)刻的列車(chē)間距偏差與最優(yōu)間距偏差的差值的平方最小，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，所述區(qū)域控制器的等待時(shí)間分為以下兩種情況: 情況一:所有列車(chē)的狀態(tài)傳輸時(shí)延中的最大值小于最大允許等待時(shí)間，區(qū)域控制器的等待時(shí)間等于所有列車(chē)狀態(tài)傳輸時(shí)延的最大值；區(qū)域控制器接收到最后一個(gè)列車(chē)的狀態(tài)信息后開(kāi)始計(jì)算列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)命令； 情況二:所有列車(chē)的狀態(tài)傳輸時(shí)延中的最大值大于最大允許等待時(shí)間，區(qū)域控制器等待最大允許等待時(shí)間后，開(kāi)始計(jì)算列車(chē)的移動(dòng)授權(quán)命令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，所述區(qū)域控制器估計(jì)未接收到列車(chē)的狀態(tài)為在上一匯報(bào)位置，速度為上一次匯報(bào)速度加上一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)最大可能的速度變化量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，步驟6列車(chē)的等待指定的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔長(zhǎng)度不小于列車(chē)狀態(tài)的最大傳輸時(shí)延與移動(dòng)授權(quán)命令的最大傳輸實(shí)驗(yàn)之和。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種降低列車(chē)能耗、提高線路運(yùn)輸能力的方法，其特征在于，列車(chē)的車(chē)載控制器根據(jù)上一移動(dòng)授權(quán)命令中的列車(chē)狀態(tài)估計(jì)其它列車(chē)當(dāng)前的狀態(tài)；估計(jì)的列車(chē)位置保持與上一移動(dòng)授權(quán)命令中的位置不變，估計(jì)的列車(chē)速度為上一移動(dòng)授權(quán)中的速度加上一個(gè)周期內(nèi)最大可能的速度變化量。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK103538601SQ201310208198
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】步兵, 唐濤, 郜春海, 陳宇坤, 陳爾超 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)