高速列车跟驰运行过程中行为调整机理与列车间隔动态控制研究

高速列车能否始终以合理的动态间隔安全、高效、平稳（舒适）和节能运行？已经成为反映铁路行车组织和调度水平的关键性因素。本项目以高速列车跟驰运行为研究对象，探索移动闭塞条件下列车运行先进控制理论与技术。拟重点分析、揭示高速列车在复杂环境中跟驰运行的行为调整机理，确定线路状况、列车性能、列车运行状态和列车间隔等约束条件下后车适应前车行为变化的行为调整策略；然后根据列车所处环境随跟驰运行发生动态变化的特点，将微分几何的活动标架引入最优控制理论，建立高速列车科学调整自身行为的多目标多约束离散时滞优化模型，研究、解决不同策略下高速列车行为调整与在线计算问题，确保后车始终以合理的动态间隔，追踪前车安全、高效和节能运行，并满足客货对平稳（舒适）性需求；以高速列车行为调整的最佳运动轨迹，精确计算基础性行车组织参数"列车间隔时间"，科学确定其技术标准。研究将进一步丰富高速列车运行控制理论与技术，应用前景广阔。

高速列车能否始终以合理的动态间隔安全、高效、平稳（舒适）和节能运行？已经成为反映铁路行车组织和调度水平的关键性因素。本项目以高速列车运行先进控制理论与技术为研究对象，.（1）提出并研究了一种新的基于高速列车主体性的越区 RBC 切换模型，由 RBC 向列车发送隐性移动授权的基础数据，列车作为主体通过隐性移动授权的显化过程来实现自身行为控制。列车间隔时间按速度300km/h、350km/h、400km/h、450km/h和500km/h计算分别可以降低35.51%-27.10%不等，列车间距则分别降低47.16%-39.48%。.（2）运用Petri网研究并清晰描述了高速列车跟驰运行过程中行为调整的控制机理，确定高速列车行为调整安全性、高效性和平稳（舒适）性综合评价指标体系和列车行为综合评价方法，建立了高速列车跟驰行为调整控制模型。.（3）建立了一种新的基于动态安全车距实时跟踪的车辆速差控制模型，并运用零输入、零状态电路理论分析非线性列车（车辆）跟驰系统，提出了一种理性初始状态下速差控制与车距控制相结合的跟驰行为调整新方法。与当前主要车辆跟驰控制方法相比，在车辆跟驰行为优化过程中具有车距、速度和加速度同步控制的显著特点。.（4）引入微分几何活动标架理论，建立路径约束条件下车辆行为的时空演化模型，并在数学上严格证明了所建时空演化模型适用于车辆在三维空间中作直线运行和匀速圆周运动的特殊情形。 .（5）揭示了高速铁路列车运行速度作用于线路运能的规律性，提供了不同速度条件和控制策略下科学确定安全车距、列车间隔时间、线路通过能力等相关技术参数的一般性方法，提出了“随着列车速度提高线路运能存在极值点”这一指导性结论。.研究聚焦于高速列车跟驰行为内在的规律性，并在规律性的指导下研究更先进的高速列车运行控制理论与技术，对进一步提高列车运行的安全性、高效性、平稳（舒适）性和高效行车组织有重大实践意义。