摘要：保障虚拟编组平稳追踪运行的关键问题是实现对列车运行状态的精准预测。针对列车运行过程多变的特点,提出基于融合注意力机制的卷积双向长短期记忆神经网络(ATT-CNN-BiLSTM)的时空轨迹预测方法。针对列车历史运行数据中非正常运行场景稀少产生的数据非均衡问题,利用卷积神经网络和双向长短期记忆网络提取列车运行数据维度之间的特征关联,并增加注意力机制提升泛化能力。同时引入运行时验证方法在线监控预测结果,降低由预测错误造成的行车风险。以成都地铁8号线真实数据为例进行实验,设计5种评价指标,通过基线模型与消融实验对所提ATT-CNN-BiLSTM进行评价,该模型对于异常场景的预测误差至少减小9.626%。

摘要：列车在区间进行虚拟解耦和耦合作业实现编组数量的动态变化,进一步提高城市轨道交通运营组织的灵活性。将列车区间虚拟解耦和耦合作业与传统快慢车、大小交路和Y型线的运输组织模式相结合,基于相对制动距离的安全防护方法提出虚拟编组下列车最小安全追踪距离的计算公式,考虑列车参数、区间长度、区间限速和安全间隔等影响因素,分析列车区间虚拟解耦和耦合作业的运动过程及适用性。仿真结果表明,虚拟编组相较于常规移动闭塞情况列车最小安全追踪距离缩短了69%以上;市区线由于站间距较短,区间耦合目标速度需低于30 km/h,宜在车站进行静态作业,而市郊线和城际线站间距较长,区间解耦目标速度和耦合目标速度分别能达到160 km/h和80 km/h,宜在车站和区间进行作业;区间动态作业相比于车站静态作业能力提高了40.9%。

摘要：虚拟编组(Virtual coupling)作为一种新的列车运行模式,有效地提高了线路的运行效率,但降低了列车之间的安全裕量,对控制精度提出了更高的要求。本文针对虚拟编组列车(Virtually coupled train set)的运行间隔提出了相关的影响因素,并建立了虚拟编组列车追踪模型,确定了动态的虚拟编组列车运行间隔。

摘要：轨道交通车车通信作为列车虚拟编组系统中的关键环节,深刻影响着虚拟编组状态下列车间的协调运行。在分析通信时延概率分布特征的基础上,探讨了通信延误对列车虚拟编组的影响,为车车通信系统性能设计提供理论支撑。提出一种列车动力学模型,利用模型预测控制(MPC)的方法实现多列车间的虚拟编组协调运行控制。通过该模型仿真实验分析不同概率分布情况下的通信时延对虚拟编组列车控制系统的影响。实验结果表明,较大的通信时延扰动将加剧虚拟编组系统的振荡,这些问题将给列车的平稳运行与节能带来挑战。

摘要：为进一步突破重载运输能力瓶颈,基于多智能体理论提出一种重载列车虚拟编组的协同巡航控制方法。确定重载列车虚拟编组典型模式,为解决虚拟编组中单元列车间的协同控制,以相对制动距离的安全防护控制和单元列车的平稳追踪运行控制为核心功能,应用多智能体理论提出一种改进的势能函数;基于势能函数及拉萨尔不变性原理设计控制器,实现虚拟编组的协同巡航控制。仿真结果表明:开行50 km之内,6列重载单元列车均能收敛至虚拟编组的目标速度75 km·h^(-1),且列车处于稳定运行状态,车间距仅略高于最小车间距2 km;列车运行速度在40~120 km·h^(-1)时,虚拟编组模式的运输能力比传统模式提高了18%~28%。基于虚拟编组的协同巡航控制方法通过虚拟编组替代物理性的车钩缓冲装置,能在不改变既有移动闭塞信号系统的前提下保障长大重载单元列车安全稳定高效运行。

摘要：作为当前轨道交通的研究热点,虚拟编组列车由多个单元列车借助于车车通信和主动控制构成。虚拟编组列车按照与物理编组列车一致的方式提供运输服务,所有单元列车应整体被视为一列车进行管理和控制。因此,要求单元列车像物理连挂一样保持很小的追踪间距。但由于缺少了车钩进行物理连挂,运行过程中受到的不确定干扰使得实现虚拟编组单元列车小间距安全追踪非常困难。针对该问题,首先提出一种基于分布式鲁棒模型预测控制(RMPC)的虚拟编组列车追踪控制方法,保证虚拟编组列车安全运行以及单元列车追踪间距有界。在此基础上,设计一种基于线性矩阵不等式的优化算法,通过减小RMPC控制误差,达到进一步缩短单元列车的追踪间距的目的。为证明该方法的有效性,仿真了由3辆单元列车构成的虚拟编组列车在一个站间的完整运行过程,并与既有文献中的方法进行了对比。仿真结果显示,单元列车追踪间距可由普通MPC方法下的10 m减小至本方法下的5.05 m,其缩短幅度达到49.5%。实验结果表明,所提出的RMPC方法及其优化算法能够在保证安全运行的前提下缩短虚拟编组单元列车追踪间距。

摘要：研究目的:铁路闭塞技术从固定闭塞、准移动闭塞发展到移动闭塞,列车追踪间隔越来越小,提高了铁路运输效率,但是既有的闭塞技术均基于假设前方列车静止的理念而进行行车控制。即使采用行车效率最高的移动闭塞技术,后车与前车的追踪间隔也至少包含一个紧急制动距离和保护距离,而现有高铁列车运行速度早已突破300 km/h,高速运行时的紧急制动距离很长,导致后车与前车的追踪距离很长。要想进一步缩短列车追踪距离,提高运输效率,就要突破既有闭塞技术的假设前方列车静止的固有理念,研究和设计未来列控系统的控车原理和关键技术。本文在研究既有闭塞技术的基础上,提出基于虚拟编组的列车控制系统的关键技术和控车策略。研究结论:(1)基于虚拟编组的列车控制系统中,前车和后车建立车车通信,后车根据前车的实时速度、位置等状态信息计算动态安全追踪距离,大大缩短前后车追踪距离,提高运输效率;(2)基于虚拟编组的列车控制系统需要具备车车通信、列车完整性检查、列车精确定位、动态安全追踪距离计算、自动追踪运行等关键技术,以实现安全且高效的列车追踪运行;(3)提出前后车的追踪策略,基于前后车的实时状态,后车自动加速、减速或匀速运行,实时调整前后车的追踪状态,实现虚拟编组;(4)本研究成果可为未来列车控制系统的控车原理和关键技术研究提供参考。

摘要：针对虚拟编组列车在双线交汇区段上面临的冲突与通过效率问题,提出了多种速度组编协调策略。将列车汇入时间、次序、编队组合和速度序列决策集成在双层优化模型中,上层模型优化通过效率,下层模型提高编队质量;设计双层嵌套粒子群算法,将汇入时间作为双层模型的中间交互变量,使列车群能根据环境需求收敛于不同队形。仿真结果表明,加入协调速度优化可以提高组编过程效率,双层编队模型可以在确保编队结构稳定性和均衡性的同时提高既有线路通过率。

摘要：虚拟编组技术在提升列车运行效率、缓解线路运输能力紧张、适应客流时空分布不均衡等方面存在突出优势,是轨道交通领域研究的前沿。面向虚拟编组技术的列车运行是一个复杂的过程,需要经历列车耦合、耦合编队、列车解耦等多个阶段的转换过程。其中,列车耦合和解耦是实现虚拟编组的关键技术问题,以列车的区间耦合和解耦为研究对象,展开描述列车耦合和解耦的控制过程。在此基础上,提出一种虚拟编组列车运行状态转换方案,并对虚拟编组场景下不同的列车运动状态进行动力学分析。最后,通过仿真验证虚拟编组技术在缩短行车间隔,提高线路能力方面的优越性。结果表明,在相同行车速度下,耦合编队中单元列车最小间隔远小于传统闭塞方式,且随着行车速度增加,二者之差会越来越大;当行车速度在60 km/h时,最小安全间隔相比传统方式,缩短约71.7%;此外,尽可能调度相对制动性能高的列车作为耦合编队的跟随列车,也将有利于进一步提高行车效率。

摘要：与国内高铁技术相比,当前国内重载铁路技术相对滞后,有必要将高铁技术引入到重载铁路,提升重载铁路技术水平。研究基于虚拟编组技术的重载铁路列车控制系统,提升重载铁路列车控制系统技术水平,可以降低从业人员专业技能要求,减少专业人员数量,提高重载铁路运输效率,是未来重载铁路的突破口和发展方向。分析现有重载铁路列控技术现状,提出基于虚拟编组技术的重载铁路列控系统结构、工作原理和关键技术;为实现基于虚拟编组技术的重载铁路列控系统,需要攻克列车精确定位、列车完整性检查、列车间隔控制等关键技术;研制基于虚拟编组技术的重载铁路列控系统,并在实验室进行多列车追踪测试。测试结果表明,基于虚拟编组技术的重载铁路列控系统可极大缩短追踪间隔距离和追踪间隔时间,提高重载铁路运输效率。