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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种针对列车运行的虚拟耦合策略和模型预测控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115524975B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211302277.0，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种针对列车运行的虚拟耦合策略和模型预测控制方法是由夏元清;孙执航;詹玉峰;戴荔;张元;刘坤;孙中奇;翟弟华;吴楚格;李怡然;邹伟东;崔冰;杨辰;高寒;谢华辉;郭泽华设计研发完成，并于2022-10-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种针对列车运行的虚拟耦合策略和模型预测控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种针对列车运行的虚拟耦合策略和模型预测控制方法，采用模型预测控制的预测和多目标优化特性，将列车控制与道路信息结合，进行更加精准平稳的列车速度控制，提出的前后车最小距离计算方法能够有效提高前后车跟随的可靠性和灵活性，并将列车的车车间距缩短到100m以内，有效提高了铁路的利用效率，同时解决了列车控制的输入延迟问题，能够在两辆列车耦合靠近时更加精准控制列车的状态。

本发明授权一种针对列车运行的虚拟耦合策略和模型预测控制方法在权利要求书中公布了：1.一种针对列车运行的虚拟耦合策略和模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、利用上一时刻的控制量对状态变量进行增广得到列车的离散空间动力学模型如式1所示： 其中，参数A,B,C,H分别表示为： 表示列车的状态量，b1及b2表示线性化后的列车受到的阻力f＝b1v+b2中的系数，K表示稳态增益，T表示惯性环节的过渡时间，m表示列车总质量，γ表示列车回转质量参数，ηk表示能够通过仪器观测到的系统输出，Ts表示系统的离散时间步长同时也是控制步长，表示增量形式的控制输入； 步骤2、采用虚拟耦合的方式，确定列车的控制目标，即计算前后车最小距离；引入控制延迟，根据控制目标确定列车控制状态方程如式2所示： 其中，Ξk表示所有状态量在预测时域内的集合； 根据确定的列车控制状态方程，确定MPC控制所需的代价函数如式3所示： J＝UTkΘTQΘ+RUk+2Ψξk+ΛTQΘUk+Ψξk+ΛTQΨξk+Λ3 其中，Ψ＝CM,Θ＝CW,Λ＝CΓ-Yref|k；Q和R均为权重系数；Np为MPC滚动优化的预测步长，Nc为MPC滚动优化的控制步长，Uk为所有控制加速度在控制域内的集合，Yref|k表示所有参考量在预测时域内的集合； 步骤3、列车初始化控制状态载入运行环境数据；列车运行过程中当运行情况发生变化时列车更新自身的运行轨迹，同时，在每个控制时刻判断前方设定范围内是否存在在前列车，若不存在则执行硬墙模式，否则与在前列车执行耦合过程跟随在前列车的运行轨迹，并根据确定的列车状态约束利用二次规划求解器抵消控制延迟并求解步骤2得到的列车控制状态方程得到控制序列，采用控制序列控制列车；两车距离进入缓冲区buffer内时进行缓冲对接；直到列车到站停止时退出本流程。

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