基于SAC算法的虚拟编组列车协同制动控制

作     者：林俊亭 邱晓辉 李茂林 

作者机构：兰州交通大学自动化与电气工程学院 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(52162050) 

主　　题：虚拟编组 多车协同 制动控制 强化学习 软演员-评论家算法 

摘      要：城市轨道交通列车在实际运行中，存在因临时故障等外界因素而不得不在危险点前方紧急制动停车的情况。传统的列车运行控制系统在紧急制动时通常采用最大制动控制策略，但虚拟编组若采用统一的最大紧急制动可能会导致列车单元内部发生碰撞。考虑到虚拟编组列车单元的异质性，不同列车单元的制动率不同，列车安全间距也不同，设计并分析了基于软演员-评论家算法紧急制动场景下虚拟编组列车的协同制动控制方法。首先，构建相对坐标下的列车安全制动模型。该模型基于虚拟编组内部前方列车运行速度、相邻列车间距和列车自身制动性能得出本车的安全限制速度。其次，根据列车安全制动模型搭建运行环境，基于多列车软演员-评论家算法设计制动控制模型，确定各列车单元的状态空间和动作空间，以相对坐标系的安全制动模型生成的安全限制速度作为约束设计奖励函数。最后，以北京首都机场线线路和车辆为例，对多列车软演员-评论家算法进行验证并对比了最大制动控制策略和最小制动控制策略。研究结果表明：相较于其他两种传统的控制策略，该协同制动模型不仅可以在危险点之前安全停车，还保证了制动过程中间距的安全性，从而提升了城市轨道交通系统的运行安全性和效率。