1.城市轨道交通列车运行控制方法,包括以下步骤:
1)建立单列列车在牵引、制动、惰行三种工况下的合力模型,从而构建基于动力学的单列车运动模型;
2)建立单列列车的运行仿真模型,包括列车起动阶段、加速阶段、惰行阶段、进站制动阶段、停站阶段和折返阶段;
3)建立基于列车运行计划的列车群追踪运行仿真模型,包括列车区间追踪间隔保持阶段、列车车站间隔保持阶段、高峰期加车阶段和平峰期退车阶段;
单列车合力模型:
牵引工况合力模型:F=F′x-ω0-ωi-ωr;
惰性工况合力模型:F=-ω0-ωi-ωr;
制动工况合力模型:F=-ωf-ω0-ωi-ωr;
其中,列车单位重量的牵引力F′x=1000Fx/(Mg),牵引力 (v1,F1)和(v2,F2)分别为牵引力特性曲线上已知的两点,(vx,Fx)位于(v1,F1)和(v2,F2)之间,M为列车重量;
列车的单位基本阻力ω0=a+bv+cv2,v为列车车速,a、b和c为实验得出的经验常数;
单位坡道附加阻力ωi=ig,i为列车当前所在线路的坡度,负值代表上坡,正值代表下坡;
列车单位阻力ωr=600g/R,R为列车所在线路的曲率半径;
ωf为列车所受单位制动力;
单列列车运行仿真模型:
step1:根据列车当前位置S获取前车位置Sb-t、前车站位置Sb-s和前后列车对象,根据列车运动模型和列车牵引制动特性曲线计算列车制动运行至速度0的制动距离Lb;
step2:取前车位置Sb-t,附加安全距离Ls,前车站位置Sb-s,设定目的地St=min(Sb-t-Ls,Sb-s);
step3:比较制动距离Lb与列车当前位置S和目的地St之间的距离,若St-S>Lb,则跳至step4,反之,跳至step5;
step4:列车按照牵引-惰行对方式运行;
step5:列车制动运行;
step6:判断列车是否到达目的地St,若已到达,则列车停站或折返,反之,回到step1;
列车群追踪运行仿真模型:
step1:设定仿真结束时间点Tend、早高峰开始时间Ta-s、早高峰结束时间Ta-e、晚高峰开始时间Tp-s、晚高峰结束时间Tp-e、高峰追踪间隔tpeak、平峰追踪最大间隔tflat和仿真实时时间T;
step2:获取仿真实时时间T,当前追踪间隔t,车站位置Ss,附加安全距离Ls,前车位置Sb-t,后车位置Sa-t;
step3:判断当前时间是否为客流高峰期:若Tp-s≤T
step4:判断车站是否可进行加车作业:若同时满足:Sb-t-Ss>Ls、Ss-Sa-t>Ls和t>tpeak,转到step5,反之转到step8;
step5:在车站新增列车:根据列车类和轨道类实例化新的列车对象;
step6:判断车站是否应该进行退车作业:若t<tflat且有列车停于Ss,则转到step7,反之转到step8;
step7:在车站进行退车作业:将当前站停靠列车对象删除;
step8:仿真实时时间T自增一个仿真时间段ΔT;
step9:判断仿真是否结束:若T>Tend,则转到step10,反之转到step2;
step10:结束仿真,输出运行日志。
2.如权利要求1所述的城市轨道交通列车运行控制方法,其特征在于:单列车运动模型:
其中,Δt为计算间隔,vt和vt+1分别为计算间隔前后列车的速度,St和St+1分别为计算间隔前后列车的里程,列车所受合力产生的加速度a=Fg,F为单列列车在牵引、制动、惰行中任一种工况下所产生的单位合力,g为重力加速度。
3.如权利要求1所述的城市轨道交通列车运行控制方法,其特征在于:所述轨道类包括轨道信息,所述轨道信息包括车站、里程、轨道坡度、轨道曲线曲率半径、轨道限速和轨道是否占用信息,所述轨道信息以六维数组的数据结构实现。
4.如权利要求1所述的城市轨道交通列车运行控制方法,其特征在于:所述列车类包括列车信息、获取轨道信息的方法以及追踪运行的方法;所述列车信息包括档位、速度、加速度、位置、所处轨道、停站时长、目的地、重量、列车限速、列车是否停站、上次停站时间点和列车能耗。
5.如权利要求4所述的城市轨道交通列车运行控制方法,其特征在于:获取轨道信息的方法包括根据轨道的一个轨道信息在轨道类中得到其它轨道信息。
6.如权利要求4所述的城市轨道交通列车运行控制方法,其特征在于:追踪运行的方法包括以下逻辑:
step1:根据列车当前位置S获取附加安全距离Ls、前车位置Sb-t和后车位置Sa-t,若列车处于停站中,则转至step2,反之转至step5;
step2:判断后方列车是否进入追踪安全距离:若S-Sa-t<Ls,则转至step3,反之转至step4;
step3:列车减少停站时间,转至step10;
step4:列车正常停站,转至step10;
step5:判断列车是否越过终点站:若S>轨道长度,则转至step6,反之转至step7;
step6:列车折返运行,转至step10;
step7:若前车存在且已停站,则转至step8,反之转至step9;
step8:列车减速运行,转至step10;
step9:列车按照单列列车运行逻辑运行,转至step10;
step10:更新列车速度、位置和加速度属性,结束。