文档名：列车大小交路通信协同运行自适应控制方法
摘要：针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法.首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协同运行的编组方案.其次,根据列车编组方案短编组小间隔控制需求,基于深度确定性策略梯度(DeepDeterministicPolicyGradient,DDPG)算法设计列车自适应控制模型,模型中通过设置奖励函数实现列车多目标控制,通过设计神经网络输出列车最优控制策略.然后,利用Matlab/Simulink仿真平台,以上海地铁2号线2A-2A列车通信协同运行为例,设置其追踪间隔为10s,搭建加入随机阻力扰动的列车自适应控制模型并进行训练.研究结果表明:列车停车误差为0.1m,准时误差为0.2s,协同速度差小于2km/h,区间最小追踪间隔为180.6m,满足列车精准停车、速度协同和间隔安全性要求.针对DDPG算法估值过高而导致列车运行速度波动的问题,将神经网络中的Critic网络进行改进,改进后训练仿真表明:列车停车误差为0.03m,准时误差为0.1s,协同速度差小于2km/h,区间最小追踪间隔为181.1m,列车停车精度和间隔安全性均有提高,且速度波动相对平稳.最后,为验证该控制方法的实时性和安全性,假设前车在意外情况下减速停车,经仿真验证:后车停车误差为1.3s,停车间隔为220.8m,满足实时性和安全性的要求.研究成果可为城市轨道交通提供一种灵活匹配客流量的行车编组方案,为新型列控系统列车短编组小间隔运行提供一种安全高效的自适应控制方法.
Abstract：Toaimattheproblemofmismatchbetweentraintransportationcapacityandspatialandtemporaldistributionofpassengerflow,aflexibletrainmarshallingschemeandashort-marshallingsmall-intervaladaptivecontrolmethodwereproposed.Firstly,accordingtothecharacteristicsofthenewtraincontrolsystem,theadaptiveclosed-loopcontrolframeworkofthetrainwasdesigned.Theminimumtrackingintervalmodelofthetrainisconstructed.Themarshallingschemeoffull-lengthandshort-turnroutingtrainsoperatingtogetherinshort-turnroutingcommunicationwasproposed.Secondly,accordingtotherequirementsofshort-marshallingandsmall-intervalcontroloftrainmarshallingscheme,atrainadaptivecontrolmodelwasdesignedbasedonDeepDeterministicPolicyGradient(DDPG)algorithm,inwhichthemulti-objectivecontroloftrainwasrealizedbysettingtherewardfunction.Theoptimalcontrolstrategyoftrainwasoutputbydesigninganeuralnetwork.Then,usingtheMatlab/Simulinksimulationplatform,takingthe2A-2AtraincommunicationcoordinatedoperationofShanghaiMetroLine2asanexample,thetrackingintervalwassetto10s,andthetrainadaptivecontrolmodelwithrandomresistancedisturbancewasbuiltandtrained.Thesimulationresultsareasfollows.Thetrainstoppingerroris0.1m,thepunctualityerroris0.2s,thecoordinatedspeeddifferenceislessthan2km/h,andtheminimumtrackingintervalbetweentheintervalis180.6m,whichmeetstherequirementsofprecisestopping,speedcoordinationandintervalsafetyofthetrain.AimingattheproblemoftrainspeedfluctuationcausedbyexcessivevaluationofDDPGalgorithm,theCriticnetworkintheneuralnetworkisimproved.Thetrainingsimulationafterimprovementshowsthatthetrainstoppingerroris0.03m,thepunctualityerroris0.1s,thecoordinatedspeeddifferenceislessthan2km/h,theminimumtrackingintervalbetweentheintervalis181.1m,theprecisestoppingandintervalsafetyofthetrainareimproved,andthespeedfluctuationisrelativelystable.Inordertoverifythereal-timeandsafetyofthecontrolmethod,assumingthatthefronttraindeceleratesandstopsinanunexpectedsituation,thesimulationyields:thereartrainstoppingerroris1.3sandthestoppingintervalis220.8m,whichmeetstherequirementsofreal-timeandsafety.Theresearchresultscanprovideaflexiblemarshallingschemeforurbanrailtransittomatchthepassengerflow,andprovideasafeandefficientadaptivecontrolmethodfortheshort-marshallingandsmall-intervaloperationofthenewtraincontrolsystem.
作者：朱爱红 田晓晴 何明明 Author：ZHUAihong TIANXiaoqing HEMingming
作者单位：兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃兰州730070北京全路通信信号研究设计院集团有限公司,北京100070
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(3)
分类号：U284.48U292.5
关键词：新型列控系统 大小交路 协同运行 DDPG算法 自适应控制
Keywords：newtraincontrolsystem full-lengthandshort-turnrouting coordinatedoperation DDPGalgorithm adaptivecontrol
机标分类号：U284.48U45TP18
在线出版日期：2024年4月12日
基金项目：国家自然科学基金，高速铁路基础研究联合基金列车大小交路通信协同运行自适应控制方法[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(3)朱爱红 田晓晴 何明明针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法.首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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