[发明专利]一种基于弹复力调整的高速列车动态间隔节能优化方法

说明书

本发明公开一种基于弹复力调整的高速列车动态间隔节能优化方法。所述方法主要包括列车群出发前，根据各列车行车计划，利用多种群并行多智能体协同优化算法进行离线协同优化，计算列车群最优行车策略组合；计算列车群运行过程的弹复力集合，判断是否触发在线协同调整；获取列车群当前运行状态信息，应用多种群并行多智能体协同优化算法进行在线协同优化，为剩余区间计算列车群在线协同优化策略组合。该方法能够实时评估列车群运行状态并自适应地对列车群进行在线节能优化运行。

技术领域

本发明涉及高速列车运行信号控制技术领域，尤其涉及一种基于弹性调整的高速列车动态间隔节能优化方法。

背景技术

近年来，我国高速铁路取得了跨越式发展，铁路客运专线不断延伸，列车开行数量不断增加，时速350公里的中国标准动车组复兴号也顺利通车。截至2018年3月，我国高铁运营里程已达到2.5万公里，占全世界高铁运营总里程的60％以上，稳居全球第一。预计到2025年，我国高速铁路通车里程将至3.8万公里，建成“八纵八横”的高铁网。在高速铁路快速发展的大背景下，高速列车节能运行优化问题已成为建设集约型社会必须解决的重要课题之一。高速铁路的建设和发展对国家综合实力和发展水平的提升具有重要意义。从整体上降低高速列车群的能源消耗才能满足能源可持续发展的要求，同时也是践行“一带一路”倡议的坚实有力的技术支撑。

随着弹复力思想的发展，越来越多的国外学者逐渐将弹复力应用到交通运输工程领域研究中，评估并衡量系统的鲁棒性，当扰动或偏差出现时，系统能够能够恢复到正常状态。列车运行过程中的弹复力集合计算，衡量列车群在运行期间受到线路因素、人为因素、临时限速等产生的偏离既定规划目标影响因子，作为列车群运行过程中系统整体性能指标之一，同时也作为后续多列车实时协同优化算法的触发机制。

高速列车运行过程纷繁复杂，是一个受线路条件、临时限速等诸多因素制约的非线性问题。不同的运行操纵序列对列车能耗、安全、准点等方面的影响也不同。目前关于列车节能优化的研究主要集中在单车方面，忽略了列车之间的相互影响。尽管目前高速铁路发展迅速，创新技术的集成化运用程度越来越高，但随着高铁行车密度日益增加，仅对单列车实现节能优化研究已经不再满足。因此，开展对高速列车群节能运行协同优化的研究具有非常重要的意义。

目前，现有技术中还没有针对基于弹性调整的高速列车动态间隔节能优化方法进行深入研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于弹性调整的高速列车动态间隔节能优化方法，以实现高效率地对高速列车群的运行轨迹进行动态规划。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种基于弹复力调整的高速列车动态间隔节能优化方法，包括：

S1：列车群出发前，根据列车群行车计划，利用多种群并行多智能体差分进化算法进行离线协同优化，计算该列车群最优行车策略组合；

S2：计算该列车群运行过程的弹复力集合，依据所述弹复力集合评估是否触发在线协同优化操作；

S3：列车群出发，并且触发在线协同优化操作后，获取该列车群当前运行状态信息，利用多种群并行多智能体差分进化算法进行在线协同优化，在剩余行车区间在线协同优化所述最优行车策略组合；

S4：根据所述最优行车策略组合，控制所述列车群的运行。

进一步地，在所述S1中列车群出发前，建立列车运行多目标优化模型，用于对列车群进行节能协同优化，具体包括：

s.t.v∈X_v

其中X_v为

其中，