由梁枍婷 方诗奕 张皓然组成的队伍,针对“面向列车编队跟随运行场景的仿真测试平台”开展研究,本研究在CBTC列控系统的基础上,设计并研究了集成列车编队跟随功能的CBTC系统,并建立了相应的硬件在环仿真测试平台。
研究内容和创新点包括:
1.开发了集成编队跟随特征的CBTC系统。基于列车编队的安全制动模型,计算了列车间的相对制动距离,并研究了列车的动态编组与解编过程以及列车模式切换,利用有色Petri网进行了模式切换过程分析。
2.提出了基于分层模型预测的编队跟随控制方法。该方法由顶层的多阶段MPC控制器负责计算领航车的最优轨迹,底层的分布式MPC控制器实施可变间隔的编队跟随控制,确保列车始终保持在安全制动距离之外,提供编队内列车的安全保护。考虑通信延迟的影响,并实现了基于卡尔曼滤波的状态信息估计。
3.利用基于硬件在环的列控系统仿真测试平台,开发了面向地铁列车的编队控制仿真软件,并搭建了集成编队跟随特征的测试平台。
利用该平台,以广州地铁18号线的实际数据为基础,进行了三辆列车的编队跟随运行仿真,以验证所提控制策略及运行场景的有效性。 仿真测试证实了所提出的分层模型预测编队跟随控制方法能有效实现可变间隔的跟随控制,确保列车安全,有效降低速度追踪误差;仿真测试平台证明了编队跟随控制策略的有效性和场景的实用性。