面向重载群车协同运行的粘着依赖管模型预测控制方法

《Machines》：Robust Cooperative Control for Heavy-Haul Group Trains via Tube-MPC Considering Wheel–Rail Adhesion

　　重载铁路主要位于山区，轮轨粘着易受铁道路面条件变化的影响，给重载群车（HHGT）的协同运行控制带来了挑战。本文通过将粘着条件纳入扰动集构造、鲁棒误差管设计和标称约束收紧，提出了一种面向重载群车的粘着依赖管模型预测控制（Tube-MPC）方法。建立了保留位置相关坡道阻力的面向控制纵向动力学模型，用于描述重载列车的运动。将牵引力和制动力的粘着依赖极限作为输入约束施加，同时将粘着不确定性建模为由于粘着引起的力失配而产生的有界等效加速度扰动。采用辅助反馈控制器来调节实际-标称状态偏差，确保鲁棒约束满足。利用约5000吨重载列车的参数以及真实的铁路坡度曲线，在干燥、潮湿以及雨天或雪天的铁道路面条件下进行了仿真研究。结果表明，当实际扰动在设计界限内时，所有后续列车的轨迹保持在误差管内。与PID和标准MPC相比，所提方法改进了速度协调和间隔调节，表明其在复杂轮轨粘着条件下用于重载群车协同运行的有效性。