控制列车运行的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种控制列车运行的方法及装置。本发明专利技术的控制列车运行的方法包括：获取列车运行的实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息；预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，并根据第一运行状态选择状态控制器，以使状态控制器采用基于前馈的非线性比例积分控制的处理过程得到第一控制信息；根据第一运行状态、第一安全防护规则和当前运行状态得到列车的第二运行状态；若第一运行状态和第二运行状态相同，则将第一控制信息输入到列车控制和管理系统，以使列车控制和管理系统控制列车运行。本发明专利技术的控制列车运行的方法及装置延长了控制列车工况的控制器的使用寿命，有利于列车的平稳运行，提高了乘客的乘坐舒适度。

Method and device for controlling train operation

The invention provides a method and a device for controlling train operation. Including the train operation control method of the invention: access to real-time information, train the current state of information and target curve information; forecast the first running state first preset time after the train required, and according to the selected state controller first running state, to enable the state controller process nonlinear proportional integral control of feedforward the first control based on information; according to the first operating state, the first security rules and the current state of second trains running; if the first operation state and operation state of second is the same as that of the first control information input to the train control and management system, in order to make the train control and train operation management system. The method and device for controlling train operation of the invention prolongs the service life of the controller that controls the working condition of the train, is favorable for the smooth running of the train and improves the riding comfort of passengers.

【技术实现步骤摘要】
控制列车运行的方法及装置
本专利技术涉及列车控制技术，尤其涉及一种控制列车运行的方法及装置。
技术介绍
随着我国轨道交通技术的迅猛发展，轨道交通信号技术取得了长足的进步。列车自动控制系统ATC(AutomaticTrainControl)采用先进的列车自动控制技术，提高了列车的行车效率，因此，ATC系统对于我国轨道交通技术来说是必不可少的。在现有技术中，应用最广泛的列车自动控制系统是采用传统的PID控制。但是，传统的PID控制方法适应性差，且没有采用安全防护规则，使得列车运行速度时工况转换次数过多，控制列车工况的控制器频繁切换，影响了控制器的使用寿命，同时不利于列车的平稳运行与乘坐舒适度。
技术实现思路
本专利技术提供一种控制列车运行的方法及装置，以克服现有技术中的控制方法适应性差、没有采用安全防护规则造成的控制器的使用寿命不长及不利于列车的平稳运行与乘坐舒适度的技术问题。本专利技术提供一种控制列车运行的方法，包括：获取列车运行的实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息；所述实时信息包括：列车当前的位置、列车当前的速度和列车允许的最大速度；所述当前运行状态信息包括当前列车运行的级位信息；所述目标曲线信息包括列车运行的目标速度和目标位置；根据所述实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息，预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，并根据所述第一运行状态选择状态控制器，以使所述状态控制器采用基于前馈的非线性比例积分控制的处理过程得到第一控制信息，所述第一控制信息为所述第一运行状态对应的牵引力或制动力；根据所述第一运行状态、第一安全防护规则和所述当前运行状态信息得到列车的第二运行状态；若所述第一运行状态和所述第二运行状态相同，则将所述第一控制信息发送至列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第一控制信息控制列车运行。如上所述的方法，所述方法还包括：若所述第一运行状态和所述第二运行状态不相同，则将第二控制信息输入所述列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第二控制信息控制列车运行；其中，第二控制信息为列车运行的级位为零位。如上所述的方法，所述根据所述当前运行状态信息、所述实时信息及所述目标曲线信息，预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，包括：构建列车受力模型；根据所述受力模型、所述实时信息及所述目标曲线信息预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态。如上所述的方法，所述列车受力模型具体为如下公式一所示：F＝FB+FS+FC公式一；其中，F为列车所受的阻力，FB为列车所受的基本阻力，FS为列车当前位置所受的坡道阻力力，FC为列车当前位置所受的弯道阻力。如上所述的方法，列车所受的基本阻力FB由公式二得到：其中，n为车厢的节数，mi为第i节车厢的质量，f为单位质量的车厢所受的基本阻力，f＝c0+c1v+c2v2，v为列车的速度；列车当前位置所受的坡道力FS由公式三得到：其中，M为列车的总质量，b为列车所处的坡道的个数，L为列车的长度，qj为第j个坡道的坡度，lj为列车在第j个坡道上的长度；列车当前位置所受的弯道阻力FC由公式四得到：其中，Rj为第j个坡道的曲率半径。如上所述的方法，所述根据所述受力模型、所述实时信息及所述目标曲线信息预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，包括：从当前时间起每隔第一时间间隔预测一次列车的位置及列车的速度，直至预测到第二预设时间后的列车的位置及列车的速度，具体通过公式五和公式六预测：其中，tu为第一时间间隔，vk为从当前时间算起k个第一时间间隔后列车的速度，称为预测速度，sk为k个第一时间间隔后列车的位置，vk-1为从当前时间算起k－1个第一时间间隔后列车的速度；为第k－1个第一时间间隔内的加速度，k为正整数，其中，第二预设时间包括K个tu，1≤k≤K；根据获取的vk、sk获取所述目标曲线上位置sk处对应的目标速度v0k：比较vk与v0k，若v0k－vk＞e1时，tk＜t1，则所述第一运行状态为牵引状态，其中，tk＝k×tu，e1为允许的目标速度v0k与预测速度vk的差值的最大值，为正数，t1为目标速度v0k与预测速度vk达到最大值e1时允许的时间；此时，tk为第一预设时间；若vk－v0k＞e2时，tk＜t2，则所述第一运行状态为制动状态，其中e2为允许的预测速度vk与目标速度v0k的差值的最大值，为正数，t2为预测速度vk与目标速度v0k的差值达到最大值e2时允许的时间；此时，tk为第一预设时间；若第二预设时间内，v0k－vk始终小于e1，vk－v0k始终小于e2，则所述第一运行状态为当前状态；此时，所述第一预设时间等于所述第二预设时间。如上所述的方法，所述预设的第一预设安全防护规则包括：当列车从牵引运行状态转为制动运行状态时，由所述牵引运行状态转为惰行运行状态，根据惰行运行状态判断是否需要转为制动运行状态，若是，则由惰行运行状态转为所述制动运行状态；或者，当列车需要从制动运行状态转为牵引运行状态时，由所述制动运行状态转为惰行运行状态，根据惰行运行状态判断是否需要转为牵引运行状态，若是，则由惰行运行状态转为所述牵引行状态。如上所述的方法，在所述根据所述第一运行状态、第一安全防护规则和所述当前运行状态得到列车的第二运行状态之后，所述方法还包括：若所述第一运行状态和所述第二运行状态相同，且所述牵引力大于第一预设阈值或所述制动力大于第二预设阈值，则根据所述第一控制信息和第二安全防护规则得到第三控制信息，并将所述第三控制信息发送至列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第三控制信息控制列车运行；所述第三控制信息为所述牵引力等于所述第一预设阈值或所述制动力等于所述第二预设阈值；所述第二安全防护规则包括：所述牵引力不大于第一预设阈值，所述制动力不大于第二预设阈值。本专利技术还提供一种控制列车运行的装置，包括：获取模块，所述获取模块用于获取列车运行的实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息；所述实时信息包括：列车当前的位置、列车当前的速度和列车允许的最大速度；所述当前运行状态信息包括当前列车运行的级位信息；所述目标曲线信息包括列车运行的目标速度和目标位置；控制模块，所述控制模块用于根据所述实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息，预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，并根据所述第一运行状态选择状态控制器，以使所述状态控制器采用基于前馈的非线性比例积分控制的处理过程得到第一控制信息，所述第一控制信息为所述第一运行状态对应的牵引力或制动力；安全防护模块，所述安全防护模块用于根据所述第一运行状态、第一预设安全防护规则和所述当前运行状态信息得到列车的第二运行状态；发送模块，所述发送模块用于若所述第一运行状态和所述第二运行状态相同，则将所述第一控制信息发送至列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第一控制信息控制列车运行。本专利技术提供一种控制列车运行的方法及装置。本专利技术的的控制列车运行的方法包括：获取列车运行的实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息；实时信息包括列车当前的位置、列车当前的速度和列车允许的最大速度；当前运行状态信息包括当前列车运行的级位信息；目标曲线信息包括列车运行的目标速度和目标位置；根据实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息，预测第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制列车运行的方法，其特征在于，包括：获取列车运行的实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息；所述实时信息包括：列车当前的位置、列车当前的速度和列车允许的最大速度；所述当前运行状态信息包括当前列车运行的级位信息；所述目标曲线信息包括列车运行的目标速度和目标位置；根据所述实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息，预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，并根据所述第一运行状态选择状态控制器，以使所述状态控制器采用基于前馈的非线性比例积分控制的处理过程得到第一控制信息，所述第一控制信息为所述第一运行状态对应的牵引力或制动力；根据所述第一运行状态、第一安全防护规则和所述当前运行状态信息得到列车的第二运行状态；若所述第一运行状态和所述第二运行状态相同，则将所述第一控制信息发送至列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第一控制信息控制列车运行。

【技术特征摘要】
1.一种控制列车运行的方法，其特征在于，包括：获取列车运行的实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息；所述实时信息包括：列车当前的位置、列车当前的速度和列车允许的最大速度；所述当前运行状态信息包括当前列车运行的级位信息；所述目标曲线信息包括列车运行的目标速度和目标位置；根据所述实时信息、当前运行状态信息及目标曲线信息，预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，并根据所述第一运行状态选择状态控制器，以使所述状态控制器采用基于前馈的非线性比例积分控制的处理过程得到第一控制信息，所述第一控制信息为所述第一运行状态对应的牵引力或制动力；根据所述第一运行状态、第一安全防护规则和所述当前运行状态信息得到列车的第二运行状态；若所述第一运行状态和所述第二运行状态相同，则将所述第一控制信息发送至列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第一控制信息控制列车运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述第一运行状态和所述第二运行状态不相同，则将第二控制信息输入所述列车控制和管理系统，以使所述列车控制和管理系统根据所述第二控制信息控制列车运行；其中，第二控制信息为列车运行的级位为零位。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前运行状态信息、所述实时信息及所述目标曲线信息，预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，包括：构建列车受力模型；根据所述受力模型、所述实时信息及所述目标曲线信息预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述列车受力模型具体为如下公式一所示：F＝FB+FS+FC公式一；其中，F为列车所受的阻力，FB为列车所受的基本阻力，FS为列车当前位置所受的坡道阻力力，FC为列车当前位置所受的弯道阻力。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，列车所受的基本阻力FB由公式二得到：其中，n为车厢的节数，mi为第i节车厢的质量，f为单位质量的车厢所受的基本阻力，f＝c0+c1v+c2v2，v为列车的速度；列车当前位置所受的坡道力FS由公式三得到：其中，M为列车的总质量，b为列车所处的坡道的个数，L为列车的长度，qj为第j个坡道的坡度，lj为列车在第j个坡道上的长度；列车当前位置所受的弯道阻力FC由公式四得到：其中，Rj为第j个坡道的曲率半径。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述受力模型、所述实时信息及所述目标曲线信息预测第一预设时间后列车所需的第一运行状态，包括：从当前时间起每隔第一时间间隔预测一次列车的位置及列车的速度，直至预测到第二预设时间后的列车的位置及列车的速度，具体通过公式五和公式六预测：其中，tu为第一时间间隔，vk为从当前时间算起k个第一时间间隔后列车的速度，称为预测速度，sk为k个第一时间间隔后列车的位置，vk-1为从当前时间算起k－1个第一时间间隔后列车的速度；为第k－1个第一时间间隔内的加速度，k为正整数，其中，第二预设时间包括K个tu，1≤k≤K；根据获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐永立，李其林，高博文，谭毅，邓珅，陈国涛，孙子琪，王留锋，李哲，
申请(专利权)人：北京思维鑫科信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11