1.通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,包括:建立考虑车—车通信的重载列车群组纵向动力学模型;将重载列车群组对应的铁路线路的空间三维线形分解为沿水平面的曲线和沿竖向的坡道,生成铁路线路分解结果;根据所述考虑车—车通信的重载列车群组纵向动力学模型和所述铁路线路分解结果,建立考虑车—车通信的重载列车群组操纵优化模型;对所述考虑车—车通信的重载列车群组操纵优化模型进行数值求解,生成操纵曲线;根据所述操纵曲线,求解满足通信传输需求的车—车通信系统参数;建立考虑车—车通信的重载列车群组纵向动力学模型,包括:根据所述重载列车群组中相邻两车辆的车钩与缓冲器的连接位置,建立所述重载列车群组的动力学方程;根据所述重载列车群组中多个车辆的通信关系,建立所述重载列车群组的车—车通信方程;根据所述重载列车群组的动力学方程和车—车通信方程,建立所述考虑车—车通信的重载列车群组纵向动力学模型;将重载列车群组对应的铁路线路的空间三维线形分解为沿水平面的曲线和沿竖向的坡道,生成铁路线路分解结果,包括:将所述重载列车群组对应的铁路线路的空间三维线性分解为多个线路点;对于每个所述线路点,确定所述线路点对应的曲线线路倾角,根据所述线路点对应的曲线线路倾角,计算所述线路点对应的曲线处线路参数,确定所述线路点对应的线路坡角,根据所述线路点对应的线路坡角,计算所述线路点对应的坡道处线路参数。
2.根据权利要求1所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,基于以下公式计算线路点对应的曲线处线路参数和坡道处线路参数: ,其中, 为线路点对应的曲线处线路参数, 为曲线线路倾角, 为线路点对应的超高, 为轨距, 为线路点对应的坡道处线路参数, 为线路点对应的线路坡角, 为线路点对应的高程差, 为线路坡角与高程差对应的实际里程长度。
3.根据权利要求1所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,根据所述考虑车—车通信的重载列车群组纵向动力学模型和所述铁路线路分解结果,建立考虑车—车通信的重载列车群组操纵优化模型,包括:确定所述考虑车—车通信的重载列车群组操纵优化模型的优化目标,建立目标函数,其中,所述优化目标至少包括能耗最低和/或线路通过时间最短;根据所述考虑车—车通信的重载列车群组纵向动力学模型和所述铁路线路分解结果,确定所述车—车通信的重载列车群组操纵优化模型的约束条件。
4.根据权利要求3所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,所述约束条件至少包括线路始末位置的里程坐标和速度约束、列车牵引制动性能的约束、最限制速度曲线约束、急动度的约束及列车纵向动力学约束。
5.根据权利要求3所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,对所述考虑车—车通信的重载列车群组操纵优化模型进行数值求解,生成操纵曲线,包括:S11、对所述考虑车—车通信的重载列车群组操纵优化模型的目标函数进行化简,确定化简后的目标函数,其中,所述化简后的目标函数包括与速度及加速度相关的待优化项、与线路参数相关的预先求解项,以及与列车、线路参数相关的常数项;S12、在预设离散时间步长内对化简后的目标函数和约束条件进行线性化与二次近似;S13、构造二次规划子问题;S14、对二次规划子问题进行求解,生成操纵曲线;S15、判断是否满足收敛条件,若是,停止迭代,输出操纵曲线,若否,执行S13。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,根据所述操纵曲线,确定满足通信传输需求的车—车通信系统参数,包括:S21、确定多个预设通信系统类型;S22、从所述多个预设通信系统类型抽取当前的预设通信系统类型;S23、计算当前的预设通信系统类型在当前环境下的通信覆盖范围;S24、根据所述操纵曲线和所述当前的预设通信系统类型在当前环境下的通信覆盖范围,判断所述当前的预设通信系统类型是否满足通信传输需求,若是,将当前的预设通信系统类型对应的通信系统参数作为满足通信传输需求的车—车通信系统参数进行输出,若否,执行S22。
7.根据权利要求6所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,根据所述操纵曲线和所述当前的预设通信系统类型在当前环境下的通信覆盖范围,判断所述当前的预设通信系统类型是否满足通信传输需求,包括:S241、将所述操纵曲线离散为多组数据点;S242、对于每组数据点,计算所述重载列车群组中需要进行通信的车辆之间的实时距离;S243、根据每组数据点对应的所述重载列车群组中需要进行通信的车辆之间的实时距离、所述当前的预设通信系统类型在当前环境下的通信覆盖范围和ATO系统刷新速率与车—车通信周期之间的倍率,判断是否满足通信传输需求。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的通信与线路平纵断面约束的重载列车群组操纵优化方法,其特征在于,所述车—车通信系统参数至少包括载波频率、信号接收功率、信号发送功率、发送天线增益、接收天线增益。