防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法，属于高速列车自动驾驶系统技术领域，该系统包括列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；列车位置耦合模块，用于根据期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；列车速度耦合模块，用于根据期望运行控制曲线，结合距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；列车加速度控制模块，用于根据速度时间耦合信息控制列车的加速度。本发明专利技术通过生成ATP防护曲线下的列车运行控制曲线实现了高速列车的自动运行；同时，通过ATP和ATO数据的有机融合，避免了高速列车的超速超距运行，避免了因超速超距引发的误报警或紧急制动事件的发生，提高了高速列车的运行效率。

Automatic Driving Control System and Control Method for High Speed Train with Anti-Caving Signal

The invention discloses a high-speed train autopilot control system and a control method, which belongs to the technical field of high-speed train automatic driving system, which comprises a train operation curve generating module, which is used to generate the desired running control curve of a high-speed train, and a train position coupling module, which is used to obtain train distance and time coupling letters according to desired running control curves. The train speed coupling module is used to obtain the speed-time coupling information of the train according to the expected operation control curve and the distance-time coupling information. The train acceleration control module is used to control the train acceleration according to the speed-time coupling information. The invention realizes the automatic operation of high-speed train by generating the train operation control curve under the ATP protection curve; at the same time, through the organic integration of ATP and ATO data, it avoids the over-speed and over-distance operation of high-speed train, avoids the occurrence of false alarm or emergency braking events caused by over-speed and over-distance, and improves the operation efficiency of high-speed train.

【技术实现步骤摘要】
防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法
本专利技术涉及高速列车自动驾驶系统
，具体涉及一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法。
技术介绍
列车自动驾驶(AutomaticTrainOperation，简称ATO)系统在城轨列车中已得到广泛应用，ATO系统根据列车超速防护(AutomaticTrainProtection，简称ATP)系统生成的控制曲线，自动生成牵引与制动命令，实现列车自动加减速、进站精确停车和车门/屏蔽门联动控制等功能。我国高速铁路网络规模和覆盖范围不断扩大、运行环境复杂，影响高铁运行的外部干扰因素多，如雨雪、大风天气等，同时，由于高速铁路线路状况、高速列车的运行速度和设备结构及功能复杂度均比城轨列车系统复杂，所以高速列车的自动驾驶在高速铁路中一直未得到实际应用。在我国已运营的高速铁路中，速度超过250Km/h的列车采用了CTCS-3(ChineseTrainControlSystemLevel3)，在CTCS-3系统中，车载ATP设备根据地面设备发送的线路信息，实时计算允许高速列车安全运行的最大速度和距离下运行，当列车速度超过最大允许速度或距离超过最大允许距离时，自动输出报警或制动命令，超速超巨过多将触发紧急制动，使列车停止运行。即使当前高速列车是司机控制为主，但列车超速超距事件仍有可能发生。若高速列车运行应用ATO系统，利用ATO控制高速列车在运行过程中避免超速超距事件的发生，将极大提高列车运行的安全稳定和可靠性，降低人为因素造成事故的概率，提高高速铁路系统自动化程度和铁路匀速效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现高速列车自动驾驶，避免高速列车因超速超距造成的自动报警或制动事件发生，提高了高速铁路运输效率的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法，以解决上述
技术介绍
中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，该系统包括：列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；列车位置耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；列车速度耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；列车加速度控制模块，用于根据所述速度时间耦合信息控制列车的加速度。进一步的，所述列车运行曲线生成模块根据时刻表设定的发车与停车时间、列车参数、线路特性参数、站间限速以及行驶距离，以节能和乘车舒适性为目标，在计算资源允许的条件下，通过离散搜索最小的距离-时间间隔点上的速度信息，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。进一步的，所述列车位置耦合模块包括：列车定位单元，用于实时采集高速列车的实际位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的实际-期望误差；列车允许距离获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的允许-期望误差；列车位置误差转换单元，用于根据所述位置实际-期望误差和所述位置允许-期望误差获取所述距离误差变换信息；列车距离误差放大单元，用于根据所述距离误差变换信息获取所述距离时间耦合信息。进一步的，所述列车速度耦合模块包括：列车定速单元，用于实时采集高速列车的实际速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的实际-期望误差；列车允许速度获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的允许-期望误差；列车速度误差转换单元，用于根据所述速度实际-期望误差、所述速度允许-期望误差和所述距离时间耦合信息获取所述速度误差变换信息。进一步的，所述列车加速度控制模块包括：列车速度误差放大单元，用于根据所述速度误差变换信息获取所述速度时间耦合信息；加速度调整单元，用于根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。另一方面，本专利技术提供一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制方法，该方法包括如下步骤：步骤S110：生成ATP防护曲线下的列车运行距离-速度-时间曲线，该曲线包括距离-时间曲线和速度-时间曲线；步骤S120：根据所述距离时间曲线获取列车的距离时间耦合信息；步骤S130：根据所述速度-时间曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；步骤S140：根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。进一步的，所述步骤S110具体包括：步骤S111：读取车载设备接收到的时刻表设定的发车与停车时间，得到站间运行分配的总时间，并读取列车参数，所述列车参数包括列车质量、牵引特性、制动特性；读取线路特性参数，所述线路特性参数包括线路坡度、隧道、曲率、阻力，读取行驶总长度；步骤S112：设定节能和乘车舒适性为目标，在车载资源允许条件下尽可能设置小间隔的距离-时间间隔点，并搜索满足节能和乘车舒适性的速度-时间点，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。进一步的，所述步骤S120具体包括：步骤S121：采集列车的当前位置P(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的实际-期望误差ep＝P(t)-Pr(t)；步骤S122：采集列车的ATP系统允许位置Pa(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的允许-期望误差ρp＝Pa(t)-Pr(t)；步骤S123：根据所述位置实际-期望误差ep和所述位置允许-期望误差ρp获取所述距离误差变换信息sp，步骤S124：根据所述距离误差变换信息sp获取所述距离时间耦合信息k1·sp，其中，k1表示正常数距离控制参数。进一步的，所述步骤S130具体包括：步骤S131：采集列车的当前速度v(t)，与所述速度-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的实际-期望误差ev＝v(t)-vr(t)；步骤S132：采集列车的ATP系统允许速度va(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的允许-期望误差ρv＝va(t)-vr(t)；步骤S133：根据所述位置实际-期望误差ev、所述位置允许-期望误差ρv和所述距离时间耦合信息k1·sp获取所述速度误差变换信息sv，进一步的，所述步骤S140具体包括：根据所述距离速度变换信息sv获取所述速度时间耦合信息-k2·sv，其中，k2表示正常数速度控制参数，通过-k2·sv实时控制列车的加速度。本专利技术有益效果：通过生成ATP防护曲线下的列车期望运行控制曲线，使列车跟踪该曲线进行自动运行；同时，通过ATP系统和ATO系统的数据有机融合，使列车不发生超速超距运行，避免了因列车超速超距引发的自动报警或紧急制动事件的发生，提高了高速列车的运行效率。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一所述的防冒进信号的高速列车自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，包括：列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；列车位置耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；列车速度耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；列车加速度控制模块，用于根据所述速度时间耦合信息控制列车的加速度。

【技术特征摘要】
1.一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，包括：列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；列车位置耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；列车速度耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；列车加速度控制模块，用于根据所述速度时间耦合信息控制列车的加速度。2.根据权利要求1所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车运行曲线生成模块根据时刻表设定的发车与停车时间、列车参数、线路特性参数、站间限速以及行驶距离，以节能和乘车舒适性为目标，在计算资源允许的条件下，通过离散搜索最小的距离-时间间隔点上的速度信息，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。3.根据权利要求2所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车位置耦合模块包括：列车定位单元，用于实时采集高速列车的实际位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的实际-期望误差；列车允许距离获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的允许-期望误差；列车距离误差转换单元，用于根据所述位置实际-期望误差和所述位置允许-期望误差获取距离误差变换信息；列车距离误差放大单元，用于根据所述距离误差变换信息获取所述距离时间耦合信息。4.根据权利要求3所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车速度耦合模块包括：列车定速单元，用于实时采集高速列车的实际速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的实际-期望误差；列车允许速度获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的允许-期望误差；列车速度误差转换单元，用于根据所述速度实际-期望误差、所述速度允许-期望误差和所述距离时间耦合信息获取所述速度误差变换信息。5.根据权利要求4所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车加速度控制模块包括：列车速度误差放大单元，用于根据所述速度误差变换信息获取所述速度时间耦合信息；加速度调整单元，用于根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。6.一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S110：生成ATP防护曲线下的列车运行距离-速度-时间曲线，该曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：高士根，董海荣，宁滨，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11