CN111516735A - 虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统，其特征在于：包括虚拟重联小编组列车、地面驾驶曲线生成模块和车地通信模块；本发明还提出了一种针对上述控制系统的控制方法，其特征在于：虚拟重联小编组列车的头车根据地面驾驶曲线生成模块生成的操纵控制曲线运行；虚拟重联小编组列车所辖的各个跟车跟踪相邻前车的速度来保持间距运行。采用本发明所述的控制系统和控制方法，能极大提高城轨列车的运载能力和效率，同时还能提高城轨列车运营组织的灵活性。

Description

虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及交通运输技术领域，特别是一种虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统及其控制方法。

背景技术

现有城市轨道交通的运营组织形式在面对高峰时段客流量较大的情况下，运载能力往往非常吃紧。然而，由于安全、加工制造和维护保养等原因，单个列车能配置的车厢数量有限，发车的间隔时间也不能过小，所以现有技术中，城轨列车的运载能力提升空间已经非常有限。亟待一种在保证运营安全的条件下，能进一步缩短列车发车间隔、增加发车数量的运输组织形式及其对应的控制方法，以提高城市轨道交通的运输能力和效率，以更好地满足城市轨道交通对运载能力和运营灵活性的要求。

发明内容

针对背景技术的问题，本发明提供一种虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统，同时还提供一种针对上述控制系统的控制方法，以解决现有技术中城轨交通的运营组织形式无法满足城轨交通对运载能力和运输效率日益增长的需求的问题。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统，其创新点在于：包括虚拟重联小编组列车、地面驾驶曲线生成模块和车地通信模块；所述虚拟重联小编组列车由多个单列车组成，多个所述单列车保持间距组队行驶；将虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车中行使在最前面的单列车记为头车，将单个虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车中除头车外的单列车记为跟车；所述单列车上设置有测速定位模块和车车通信模块；所述头车上还设置有车载ATO模块；所述跟车上还设置有车载控制模块；

所述地面驾驶曲线生成模块能为所述车载ATO模块生成操纵控制曲线，所述车载ATO模块能根据所述操纵控制曲线控制所述头车运行；

所述车地通信模块能实现所述地面驾驶曲线生成模块与所述车载ATO模块之间的通信及数据传输；

所述测速定位模块能获取对应单列车的运行状态信息，所述测速定位模块还能将获取的运行状态信息数据发送给对应单列车的车车通信模块和车载控制模块；所述运行状态信息包括速度和定位信息；

所述车车通信模块能接收对应单列车的相邻前车的运行状态信息数据，并将接收到的所述相邻前车的运行状态信息数据传输给对应单列车的车载控制模块；所述车车通信模块还能将对应单列车的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车，所述相邻后车为与单列车相邻的后方的单列车；

所述车载控制模块能对接收到的对应单列车和相邻前车的运行状态信息数据进行处理得到调整量，所述车载控制模块还能根据得到的所述调整量控制调整对应单列车的运行速度。

进一步地，单个所述虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车的型号相同。

本发明还提供一种虚拟重联小编组列车自动驾驶控制系统的控制方法，其创新点在于：所述控制方法包括：

设某一运营线路上从ST1站到ST2站之间有n个虚拟重联小编组列车运行；

一)所述地面驾驶曲线生成模块根据方法一生成n个虚拟重联小编组列车的操纵控制曲线，然后地面驾驶曲线生成模块通过车地通信模块将n个所述操纵控制曲线数据分别传输给对应的车载ATO模块，然后各个车载ATO模块根据收到的操纵控制曲线控制对应的头车运行；

二)各个所述头车的测速定位模块将实时获取的对应头车当前的运行状态信息数据传输给对应的车车通信模块，然后各个所述头车的车车通信模块将对应头车当前的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；

三)各个虚拟重联小编组列车所辖的多个所述跟车按如下方式控制调整运行：

单个跟车的测速定位模块将实时获取的对应跟车当前的运行状态信息数据传输给对应的车载控制模块和相邻后车的车车通信模块，同时所述跟车的车车通信模块将接收到的相邻前车的当前运行状态信息数据传输给对应的车载控制模块，所述跟车的车载控制模块收到对应跟车当前的运行状态信息数据和相邻前车当前的运行状态信息数据后，根据方法二生成调整量，然后所述车载控制模块根据得到的调整量控制并调整对应的跟车行驶；返回步骤二)；

所述方法一包括：

(一)地面驾驶曲线生成模块为每个虚拟重联小编组列车生成操纵序列最优解集；

(二)地面驾驶曲线生成模块从每个虚拟重联小编组列车的操纵序列最优解集中选出一个操纵序列最优解作为相应虚拟重联小编组列车的备选解，n个虚拟重联小编组列车的备选解组成备选解集；

(三)地面驾驶曲线生成模块按公式一判断所述备选解集是否满足移动闭塞约束条件，如所述备选解集不满足移动闭塞约束条件则返回步骤(二)，如备选解集满足移动约束条件则进入步骤(四)；

所述公式一为：

l_a+l_l+l_z≤S_q(t)-S_z(t)

其中，所述S_q(t)为先行虚拟重联小编组列车头车的车头的实际行驶位置，所述S_z(t)为追踪虚拟重联小编组列车头车的车头的实际行驶位置，所述S_q(t)和S_z(t)均为正值；所述l_a为先行虚拟重联小编组列车和追踪虚拟重联小编组列车停稳后必须保证的间隔距离；l_l为先行虚拟重联小编组列车的长度，l_z为追踪虚拟重联小编组列车的头车的常用制动距离；

(四)地面驾驶曲线生成模块根据备选解集生成n个虚拟重联小编组列车的操纵控制曲线；

所述步骤(一)中，地面驾驶曲线生成模块按如下方式为单个虚拟重联小编组列车生成操作序列最优解集：

1)为相应虚拟重联小编组列车设定约束参数；

2)在满足约束参数的条件下，根据公式二为相应虚拟重联小编组列车生成目标函数ObjV；

3)根据目标函数ObjV按公式六建立适应度函数F；

4)按如下方式为相应虚拟重联小编组列车的操作序列进行染色体编码：

[(g₁,x₁)…(g_i,x_i)…(g_j,x_j)]

其中，i和j均为档位切换次数，1≦i≦j；g_i表示第i次档位切换时虚拟重联小编组列车的控制档位，x_i表示第i次档位切换时虚拟重联小编组列车所处位置；互相匹配的g_i和x_i即为染色体的一个基因；各个基因和基因数量在满足约束参数的条件下随机生成；

按上述方式随机生成的多个染色体组成一个小种群；

5)采用遗传算法对所述小种群进行优化，每次优化均能得到多个优化染色体，根据适应度函数F，计算出每个所述优化染色体的适应度值，并将适应度值最大的优化染色体保留下来得到一个最优解；多次对所述小种群进行优化并对得到的优化染色体进行上述处理得到多个最优解；

按上述方式得到的多个最优解的集合即为对应虚拟重联小编组列车的操作序列最优解集；

所述公式二为：

ObjV＝ω₁·ΔT+ω₂·E+ω₃·Q

其中，ω₁、ω₂和ω₃均为权重系数；ΔT为虚拟重联小编组列车的头车的行车时间指标，按公式三获取；E为虚拟重联小编组列车的头车的运行能耗指标，按公式四获取；Q为虚拟重联小编组列车的乘客舒适度指标，按公式五获取；

所述公式三为：

ΔT＝|T-T_target|

其中，T为虚拟重联小编组列车的头车从ST1站行驶到ST2站的实际行驶时间，T_target为虚拟重联小编组列车的头车从ST1站行驶到ST2站的规定行驶时间；

所述公式四为：

其中，f为虚拟重联小编组列车的头车的牵引力，v为虚拟重联小编组列车的头车的运行速度，B为虚拟重联小编组列车的头车的再生制动力，A为虚拟重联小编组列车的头车的辅助功率，ξ_M为虚拟重联小编组列车的头车牵引过程中电能转化为机械能的乘积因子，ξ_B为虚拟重联小编组列车的头车制动过程中机械能转化为电能的乘积因子；

所述公式五为：

其中，a为虚拟重联小编组列车的头车的运行加速度，t为虚拟重联小编组列车的头车运行时间；

所述公式六为：

所述方法二包括：

所述车载控制模块每次接收到对应跟车和相邻前车当前的运行状态信息数据后，根据公式七获取当前时刻k下对应跟车与相邻前车的追踪间距裕量S_裕；根据公式八获取当前时刻k与前一时刻k-1对应跟车与相邻前车的间距变化量e；然后根据模糊推理表，采用模糊推理计算出对应跟车当前的调整加速度a’，所述调整加速度a’即所述调整量；

所述公式七为：

S_裕＝d_k-S_min

其中，d_k为当前时刻k下对应跟车的车头与相邻前方单列车的车头的实际间距；所述S_min为规定的两个单列车的车头之间的最小间距；

所述公式八为：

e＝d_k-d_k-1

其中，d_k-1为前一时刻k-1下对应跟车的车头与相邻前车的车头的实际距离；

所述模糊推理表为：

{FB，FM，FS，KO，QS，QM，QB}为所述间距变化量e的模糊论域，其中，FB表示负大，FM表示负中，FS表示负小，KO表示零，QS表示正小，QM表示正中，QB表示正大；

{HO，LS，LM，LB}为所述追踪间距裕量S_裕的模糊论域，其中，HO表示零，LS表示正小，LM表示正中，LB表示正大；

{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}为所述调整加速度a’的模糊论域，其中，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。

本发明的原理如下：

发明人通过研究发现，虽然在现有的轨道交通运营中，通过机械连接的方式增加单个列车的长度受限，但是可以采用将多个列车采用较小的间距编队运行的方式来提高运载能力和效率，这种列车编队运行的方式中，各个单列车之间无需物理车钩连接且相互的间距较小，这种由多个单列车编队行驶而形成的车队可以看成是一个虚拟重联小编组列车。

但是，如果通过智能算法为虚拟重联小编组列车所辖的每个单列车都生成操纵控制曲线来控制整个车队的运行，显然会极大地增大地面驾驶曲线生成模块的运算量，降低控制效率，提高设备的投资成本，因此按上述的控制方式，对轨道交通的运载能力和效率的提高依然有限。

发明人通过研究创造性地提出，地面驾驶曲线生成模块只为虚拟重联小编组列车的头车生成操纵控制曲线，然后头车的车载ATO模块根据所述操纵控制曲线控制对应的头车运行，而虚拟重联小编组列车的跟车通过各自的测速定位模块和车车通信模块分别实时获取自身和相邻前车的运行状态信息数据，通过车载控制模块对上述实时获取的数据进行处理得到当前的调整加速度，然后车载控制模块根据得到的调整加速度控制对应的跟车调整运行速度，以保持与相邻前车保持一定的跟车距离行驶。采用上述控制方式，可以在运营区间内投放多个虚拟重联小编组列车，各个虚拟重联小编组列车的头车通过车载ATO模块根据操纵控制曲线运行，而单个虚拟重联小编组列车所辖的各个跟车通过车载控制模块控制其保持一定间距跟随相邻前车运行即可，这种运营组织形式和控制方式可以极大提高城轨列车的运载能力和效率。

同时，为了便于虚拟重联小编组列车所辖的各个单列车的速度调整，使各个单列车的速度调整更容易同步，从而能更精准地保持各个单列车之间的跟踪间距，作为优选方案，单个虚拟重联小编组列车所辖的各个单列车的型号相同，所述型号相同包括车身质量和控制档位等相同。另外，由于各个虚拟重联小编组列车均按各自的操纵控制曲线运行，所以各个虚拟重联小编组列车之间的列车型号可以不同，这样甚至可以实现在运营区间内不同型号列车的“混跑”，极大提高了运营组织的灵活性。

由此可见，本发明具有如下的有益效果：采用本发明所述的控制系统及控制方法，能极大提高城轨列车的运载能力和效率，同时还能提高城轨列车运营组织的灵活性。

附图说明

本发明的附图说明如下。

附图1本发明所述控制系统的连接示意图。

图中：1、虚拟重联小编组列车；11、头车；12、跟车。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示的虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统，包括虚拟重联小编组列车1、地面驾驶曲线生成模块和车地通信模块；所述虚拟重联小编组列车1由多个单列车组成，多个所述单列车保持间距组队行驶，单个所述虚拟重联小编组列车1所辖的多个单列车的型号相同；将虚拟重联小编组列车1所辖的多个单列车中行使在最前面的单列车记为头车11，将单个虚拟重联小编组列车1所辖的多个单列车中除头车11外的单列车记为跟车12；所述单列车上设置有测速定位模块和车车通信模块；所述头车11上还设置有车载ATO模块；所述跟车12上还设置有车载控制模块；

所述地面驾驶曲线生成模块能为所述车载ATO模块生成操纵控制曲线，所述车载ATO模块能根据所述操纵控制曲线控制所述头车11运行；

所述车地通信模块能实现所述地面驾驶曲线生成模块与所述车载ATO模块之间的通信及数据传输；

所述测速定位模块能获取对应单列车的运行状态信息，所述测速定位模块还能将获取的运行状态信息数据发送给对应单列车的车车通信模块和车载控制模块；所述运行状态信息包括速度和定位信息；

所述车车通信模块能接收相邻前车的运行状态信息数据，并将接收到的相邻前车的运行状态信息数据传输给对应单列车的车载控制模块；所述车车通信模块还能将对应单列车的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车，所述相邻后车为与单列车相邻的后方的单列车；

所述车载控制模块能对接收到的对应单列车和相邻前车的运行状态信息数据进行处理得到调整量，所述车载控制模块还能根据得到的所述调整量控制调整对应单列车的运行速度。

本发明还提出了一种针对上述虚拟重联小编组列车自动驾驶控制系统的控制方法，包括：

设某一运营线路上从ST1站到ST2站之间有n个虚拟重联小编组列车1运行；

一)所述地面驾驶曲线生成模块根据方法一生成n个虚拟重联小编组列车1的操纵控制曲线，然后地面驾驶曲线生成模块通过车地通信模块将n个所述操纵控制曲线数据分别传输给对应的车载ATO模块，然后各个车载ATO模块根据收到的操纵控制曲线控制对应的头车11运行；

二)各个所述头车11的测速定位模块将实时获取的对应头车11当前的运行状态信息数据传输给对应的车车通信模块，然后各个所述头车11的车车通信模块将对应头车11当前的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；

三)各个虚拟重联小编组列车1所辖的多个所述跟车12按如下方式控制调整运行：

单个跟车12的测速定位模块将实时获取的对应跟车12当前的运行状态信息数据传输给对应的车载控制模块及相邻后车的车车通信模块，同时所述跟车12的车车通信模块将接收到的相邻前车的当前运行状态信息数据传输给对应的车载控制模块，所述跟车12的车载控制模块收到对应跟车12当前的运行状态信息数据和相邻前车当前的运行状态信息数据后，根据方法二生成调整量，然后所述车载控制模块根据得到的调整量控制并调整对应的跟车12行驶；返回步骤二)；

所述方法一包括：

(一)地面驾驶曲线生成模块为每个虚拟重联小编组列车1生成操纵序列最优解集；

(二)地面驾驶曲线生成模块从每个虚拟重联小编组列车1的操纵序列最优解集中选出一个操纵序列最优解作为相应虚拟重联小编组列车1的备选解，n个虚拟重联小编组列车1的备选解组成备选解集；

(三)地面驾驶曲线生成模块按公式一判断所述备选解集是否满足移动闭塞约束条件，如所述备选解集不满足移动闭塞约束条件则返回步骤(二)，如备选解集满足移动约束条件则进入步骤(四)；

所述公式一为：

l_a+l_l+l_z≤S_q(t)-S_z(t)

其中，所述S_q(t)为先行虚拟重联小编组列车1头车11的车头的实际行驶位置，所述S_z(t)为追踪虚拟重联小编组列车1头车11的车头的实际行驶位置，所述S_q(t)和S_z(t)均为正值；所述l_a为先行虚拟重联小编组列车1和追踪虚拟重联小编组列车1停稳后必须保证的间隔距离；l_l为先行虚拟重联小编组列车1的长度，所述虚拟重联小编组列车1的长度为头车11车头到最后一个跟车12车尾的距离；l_z为追踪虚拟重联小编组列车1的头车11的常用制动距离；上述移动闭塞约束条件是对于两个相邻的虚拟重联小编组列车1来说的，每相邻的两个虚拟重联小编组列车1都需要满足上述移动闭塞约束条件；

(四)地面驾驶曲线生成模块根据备选解集生成n个虚拟重联小编组列车1的操纵控制曲线；

所述步骤(一)中，地面驾驶曲线生成模块按如下方式为单个虚拟重联小编组列车1生成操作序列最优解集：

1)为相应虚拟重联小编组列车1设定约束参数，包括线路参数、列车数量及参数、限速参数、停车位置参数、站点之间的运行时间参数、列车工况转换原则等；

2)在满足约束参数的条件下，根据公式二为相应虚拟重联小编组列车1生成目标函数Obj；

3)根据目标函数ObjV按公式六建立适应度函数F；

4)按如下方式为相应虚拟重联小编组列车1的操作序列进行染色体编码：

[(g₁,x₁)…(g_i,x_i)…(g_j,x_j)]

其中，i和j均为档位切换次数，1≦i≦j；g_i表示第i次档位切换时虚拟重联小编组列车1的控制档位，x_i表示第i次档位切换时虚拟重联小编组列车1所处位置；互相匹配的g_i和x_i即为染色体的一个基因；各个基因和基因数量在满足约束参数的条件下随机生成；

按上述方式随机生成的多个染色体组成一个小种群；

5)采用遗传算法对所述小种群进行优化，每次优化均能得到多个优化染色体，根据适应度函数F，计算出每个所述优化染色体的适应度值，并将适应度值最大的优化染色体保留下来得到一个最优解；多次对所述小种群进行优化并对得到的优化染色体进行上述处理得到多个最优解；

按上述方式得到的多个最优解的集合即为对应虚拟重联小编组列车1的操作序列最优解集；

本发明所述的遗传算法操作主要包括对小种群中的染色体进行选择、交叉和变异等，通过不断交换染色体信息及更新优良个体来寻找小种群中的最优解，本发明中应用到的遗传算法为现有技术中十分常见的处理手段，相关的内容，本领域技术人员可从现有技术的相关文献中获取。

所述公式二为：

ObjV＝ω₁·ΔT+ω₂·E+ω₃·Q

其中，ω₁、ω₂和ω₃均为权重系数，所述ω₁、ω₂、ω₃分别根据列车实际运行中ΔT、E、Q三个指标的重要程度来赋值；ΔT为虚拟重联小编组列车1的头车11的行车时间指标，按公式三获取；E为虚拟重联小编组列车1的头车11的运行能耗指标，按公式四获取；Q为虚拟重联小编组列车1的乘客舒适度指标，按公式五获取；

所述公式三为：

ΔT＝|T-T_target|

其中，T为虚拟重联小编组列车1的头车11从ST1站行驶到ST2站的实际行驶时间，T_target为虚拟重联小编组列车1的头车11从ST1站行驶到ST2站的规定行驶时间；

所述公式四为：

其中，f为虚拟重联小编组列车1的头车11的牵引力，v为虚拟重联小编组列车1的头车11的运行速度，B为虚拟重联小编组列车1的头车11的再生制动力，A为虚拟重联小编组列车1的头车11的辅助功率，ξ_M为虚拟重联小编组列车1的头车11牵引过程中电能转化为机械能的乘积因子，ξ_B为虚拟重联小编组列车1的头车11制动过程中机械能转化为电能的乘积因子；上述各个参数在列车型号确定后，即可根据列车的参数确定；

所述公式五为：

其中，a为虚拟重联小编组列车1的头车11的运行加速度，t为虚拟重联小编组列车1的头车11运行时间；由公式可知，乘客舒适度Q可通过冲击率对整个运行时间的积分获得，Q值越小，则旅客的舒适度越高。

所述公式六为：

所述方法二包括：

所述车载控制模块每次接收到对应跟车12和相邻前车当前的运行状态信息数据后，根据公式七获取当前时刻k下对应跟车12与相邻前车的追踪间距裕量S_裕；根据公式八获取当前时刻k与前一时刻k-1对应跟车12与相邻前车的间距变化量e；然后根据模糊推理表，采用模糊推理计算出对应跟车12当前的调整加速度a’，所述调整加速度a’即所述调整量；

所述公式七为：

S_裕＝d_k-S_min

其中，d_k为当前时刻k下对应跟车12的车头与相邻前车的车头的实际间距；所述S_min为规定的两个单列车的车头之间的最小间距；实际上，S_min可以按参考以下公式确定：S_min＝s₁+s₂+s₃，其中，所述s₁为先行单列车和追踪单列车停稳后必须保证的间隔距离；s₂为先行单列车的长度；s₃为追踪单列车的常用制动距离；

所述公式八为：

e＝d_k-d_k-1

其中，d_k-1为前一时刻k-1下对应跟车12的车头与相邻前车的车头的实际距离；

所述模糊推理表为：

{FB，FM，FS，KO，QS，QM，QB}为所述间距变化量e的模糊论域，其中，FB表示负大，FM表示负中，FS表示负小，KO表示零，QS表示正小，QM表示正中，QB表示正大；

{HO，LS，LM，LB}为追踪间距裕量S_裕的模糊论域，其中，HO表示零，LS表示正小，LM表示正中，LB表示正大；

{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}为所述调整加速度a’的模糊论域，其中，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。

根据模糊推理的方法，将间距变化量e和追踪间距裕量S_裕输入至模糊推理表，该间距变化量e和追踪间距裕量S_裕经过模糊化转换为用人类自然语言描述的模糊量，而后根据模糊推理表中的模糊推理规则，经过模糊推理得到输出调整加速度a’的模糊取值，调整加速度a’的模糊取值再经过清晰化，转换为调整加速度a’精确值。本发明中应用到的模糊推理方法为现有技术中十分常见的处理手段，相关的内容，本领域技术人员可从现有技术的相关文献中获取。

Claims (3)

1.一种虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制系统，其特征在于：包括虚拟重联小编组列车、地面驾驶曲线生成模块和车地通信模块；所述虚拟重联小编组列车由多个单列车组成，多个所述单列车保持间距组队行驶；将虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车中行使在最前面的单列车记为头车，将单个虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车中除头车外的单列车记为跟车；所述单列车上设置有测速定位模块和车车通信模块；所述头车上还设置有车载ATO模块；所述跟车上还设置有车载控制模块；

所述地面驾驶曲线生成模块能为所述车载ATO模块生成操纵控制曲线，所述车载ATO模块能根据所述操纵控制曲线控制所述头车运行；

所述车地通信模块能实现所述地面驾驶曲线生成模块与所述车载ATO模块之间的通信及数据传输；

所述测速定位模块能获取对应单列车的运行状态信息，所述测速定位模块还能将获取的运行状态信息数据发送给对应单列车的车车通信模块和车载控制模块；所述运行状态信息包括速度和定位信息；

所述车车通信模块能接收对应单列车的相邻前车的运行状态信息数据，并将接收到的所述相邻前车的运行状态信息数据传输给对应单列车的车载控制模块；所述车车通信模块还能将对应单列车的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车，所述相邻后车为与单列车相邻的后方的单列车；

所述车载控制模块能对接收到的对应单列车和相邻前车的运行状态信息数据进行处理得到调整量，所述车载控制模块还能根据得到的所述调整量控制调整对应单列车的运行速度。

2.如权利要求1所述的虚拟重联小编组列车自动驾驶的控制方法，其特征在于：单个所述虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车的型号相同。

3.一种虚拟重联小编组列车自动驾驶控制系统的控制方法，其特征在于：所涉及的硬件包括：虚拟重联小编组列车、地面驾驶曲线生成模块和车地通信模块；所述虚拟重联小编组列车由多个单列车组成，多个所述单列车保持间距组队行驶；将虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车中行使在最前面的单列车记为头车，将单个虚拟重联小编组列车所辖的多个单列车中除头车外的单列车记为跟车；所述单列车上设置有测速定位模块和车车通信模块；所述头车上还设置有车载ATO模块；所述跟车上还设置有车载控制模块；

所述地面驾驶曲线生成模块能为所述车载ATO模块生成操纵控制曲线，所述车载ATO模块能根据所述操纵控制曲线控制所述头车运行；

所述车地通信模块能实现所述地面驾驶曲线生成模块与所述车载ATO模块之间的通信及数据传输；

所述测速定位模块能获取对应单列车的运行状态信息，所述测速定位模块还能将获取的运行状态信息数据发送给对应单列车的车车通信模块和车载控制模块；所述运行状态信息包括速度和定位信息；

所述车车通信模块能接收对应单列车的相邻前车的运行状态信息数据，并将接收到的所述相邻前车的运行状态信息数据传输给对应单列车的车载控制模块；所述车车通信模块还能将对应单列车的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车，所述相邻后车为与单列车相邻的后方的单列车；

所述车载控制模块能对接收到的对应单列车和相邻前车的运行状态信息数据进行处理得到调整量，所述车载控制模块还能根据得到的所述调整量控制调整对应单列车的运行速度。

所述控制方法包括：

设某一运营线路上从ST1站到ST2站之间有n个虚拟重联小编组列车运行；

一)所述地面驾驶曲线生成模块根据方法一生成n个虚拟重联小编组列车的操纵控制曲线，然后地面驾驶曲线生成模块通过车地通信模块将n个所述操纵控制曲线数据分别传输给对应的车载ATO模块，然后各个车载ATO模块根据收到的操纵控制曲线控制对应的头车运行；

二)各个所述头车的测速定位模块将实时获取的对应头车当前的运行状态信息数据传输给对应的车车通信模块，然后各个所述头车的车车通信模块将对应头车当前的运行状态信息数据传输给相邻后车的车车通信模块；

三)各个虚拟重联小编组列车所辖的多个所述跟车按如下方式控制调整运行：

单个跟车的测速定位模块将实时获取的对应跟车当前的运行状态信息数据传输给对应的车载控制模块和相邻后车的车车通信模块，同时所述跟车的车车通信模块将接收到的相邻前车的当前运行状态信息数据传输给对应的车载控制模块，所述跟车的车载控制模块收到对应跟车当前的运行状态信息数据和相邻前车当前的运行状态信息数据后，根据方法二生成调整量，然后所述车载控制模块根据得到的调整量控制并调整对应的跟车行驶；返回步骤二)；

所述方法一包括：

(一)地面驾驶曲线生成模块为每个虚拟重联小编组列车生成操纵序列最优解集；

(二)地面驾驶曲线生成模块从每个虚拟重联小编组列车的操纵序列最优解集中选出一个操纵序列最优解作为相应虚拟重联小编组列车的备选解，n个虚拟重联小编组列车的备选解组成备选解集；

(三)地面驾驶曲线生成模块按公式一判断所述备选解集是否满足移动闭塞约束条件，如所述备选解集不满足移动闭塞约束条件则返回步骤(二)，如备选解集满足移动约束条件则进入步骤(四)；

所述公式一为：

l_a+l_l+l_z≤S_q(t)-S_z(t)

其中，所述S_q(t)为先行虚拟重联小编组列车头车的车头的实际行驶位置，所述S_z(t)为追踪虚拟重联小编组列车头车的车头的实际行驶位置，所述S_q(t)和S_z(t)均为正值；所述l_a为先行虚拟重联小编组列车和追踪虚拟重联小编组列车停稳后必须保证的间隔距离；l_l为先行虚拟重联小编组列车的长度，l_z为追踪虚拟重联小编组列车的头车的常用制动距离；

(四)地面驾驶曲线生成模块根据备选解集生成n个虚拟重联小编组列车的操纵控制曲线；

所述步骤(一)中，地面驾驶曲线生成模块按如下方式为单个虚拟重联小编组列车生成操作序列最优解集：

1)为相应虚拟重联小编组列车设定约束参数；

2)在满足约束参数的条件下，根据公式二为相应虚拟重联小编组列车生成目标函数ObjV；

3)根据目标函数ObjV按公式六建立适应度函数F；

4)按如下方式为相应虚拟重联小编组列车的操作序列进行染色体编码：

[(g₁，x₁)…(g_i,x_i)…(g_j,x_j)]

其中，i和j均为档位切换次数，1≦i≦j；g_i表示第i次档位切换时虚拟重联小编组列车的控制档位，x_i表示第i次档位切换时虚拟重联小编组列车所处位置；互相匹配的g_i和x_i即为染色体的一个基因；各个基因和基因数量在满足约束参数的条件下随机生成；

按上述方式随机生成的多个染色体组成一个小种群；

5)采用遗传算法对所述小种群进行优化，每次优化均能得到多个优化染色体，根据适应度函数F，计算出每个所述优化染色体的适应度值，并将适应度值最大的优化染色体保留下来得到一个最优解；多次对所述小种群进行优化并对得到的优化染色体进行上述处理得到多个最优解；

按上述方式得到的多个最优解的集合即为对应虚拟重联小编组列车的操作序列最优解集；

所述公式二为：

ObjV＝ω₁·ΔT+ω₂·E+ω₃·Q

其中，ω₁、ω₂和ω₃均为权重系数；ΔT为虚拟重联小编组列车的头车的行车时间指标，按公式三获取；E为虚拟重联小编组列车的头车的运行能耗指标，按公式四获取；Q为虚拟重联小编组列车的乘客舒适度指标，按公式五获取；

所述公式三为：

ΔT＝|T-T_target|

其中，T为虚拟重联小编组列车的头车从ST1站行驶到ST2站的实际行驶时间，T_target为虚拟重联小编组列车的头车从ST1站行驶到ST2站的规定行驶时间；

所述公式四为：

其中，f为虚拟重联小编组列车的头车的牵引力，v为虚拟重联小编组列车的头车的运行速度，B为虚拟重联小编组列车的头车的再生制动力，A为虚拟重联小编组列车的头车的辅助功率，ξ_M为虚拟重联小编组列车的头车牵引过程中电能转化为机械能的乘积因子，ξ_B为虚拟重联小编组列车的头车制动过程中机械能转化为电能的乘积因子；

所述公式五为：

其中，a为虚拟重联小编组列车的头车的运行加速度，t为虚拟重联小编组列车的头车运行时间；

所述公式六为：

所述方法二包括：

所述车载控制模块每次接收到对应跟车和相邻前车当前的运行状态信息数据后，根据公式七获取当前时刻k下对应跟车与相邻前车的追踪间距裕量S_裕；根据公式八获取当前时刻k与前一时刻k-1对应跟车与相邻前车的间距变化量e；然后根据模糊推理表，采用模糊推理计算出对应跟车当前的调整加速度a’，所述调整加速度a’即所述调整量；

所述公式七为：

S_裕＝d_k-S_min

其中，d_k为当前时刻k下对应跟车的车头与相邻前方单列车的车头的实际间距；所述S_min为规定的两个单列车的车头之间的最小间距；

所述公式八为：

e＝d_k-d_k-1

其中，d_k-1为前一时刻k-1下对应跟车的车头与相邻前车的车头的实际距离；

所述模糊推理表为：

{FB，FM，FS，KO，QS，QM，QB}为所述间距变化量e的模糊论域，其中，FB表示负大，FM表示负中，FS表示负小，KO表示零，QS表示正小，QM表示正中，QB表示正大；

{HO，LS，LM，LB}为所述追踪间距裕量S_裕的模糊论域，其中，HO表示零，LS表示正小，LM表示正中，LB表示正大；

{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}为所述调整加速度a’的模糊论域，其中，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。

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