一种超高速磁悬浮列车运行控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种超高速磁悬浮列车运行控制系统及方法，该系统包括调度中心、测速定位系统、牵引控制系统、真空控制系统、车载系统和通信系统；所述的通信系统分别连接调度中心、真空控制系统、测速定位系统和牵引控制系统，所述的真空控制系统通过通信系统接收调度中心的指令；所述的测速定位系统安装在真空管道中，将测量到的列车当前速度和列车位置分别发送至调度中心和牵引控制系统；所述的牵引控制系统根据调度中心下达的指令，进行相应的加减速操作；所述的调度中心负责监控列车的位置和速度，协调牵引控制系统和真空控制系统。与现有技术相比，本发明专利技术具有适应1000km/h～4000km/h超高速条件下的列车运行控制，不依赖车地通信等优点。

A Control System and Method for Super High Speed Maglev Train

【技术实现步骤摘要】
一种超高速磁悬浮列车运行控制系统和方法
本专利技术涉及超高速磁悬浮列车领域，尤其是涉及一种超高速磁悬浮列车运行控制系统和方法。
技术介绍
铁路运输一直在追求更高效、更快速、更安全的技术解决方案。目前阶段高速铁路的形式主要有两种，基于轮轨技术的高速铁路和基于磁悬浮技术的高速铁路，时速超过300公里以上时，高速运行的列车所受到的阻力超过90％是空气阻力，其次是车轮与轨道之间的摩擦阻力，因此为了进一步提高运行速度，人们开始瞄准真空管道超高速磁悬浮列车技术，通过真空管道或者低真空管道可以显著减少空气阻力，通过磁悬浮技术则可以避免车辆与轨道的摩擦力，进一步提高速度，理论速度可达1000～4000km/h。声音在空气中的传播速度是340米/秒，即1224公里/小时，采用真空管道磁悬浮技术的列车，可以以超音速运行，我们称这类列车为超高速列车。在这样的速度下运行，现有的列车运行控制系统已经不能适应，本专利技术提出了一种适用于1000km/h以上速度的新的列车运行控制系统，用于超高速磁悬浮列车。现有的CTCS或CBTC列控系统，基于车地通信，根据行车计划、调度命令、线路情况数据等，由车载系统计算速度距离曲线，由司机操纵或计算机控制车辆的动力牵引和制动系统，控制车辆速度，确保车辆在各种运行工况下的安全行驶。而当车辆速度超过1000km/h时，现有的几种车地通信方式无论GSM-R还是4G_LTE、5G均无法保证如此高的速度下的可靠通信，传统的测速定位传感器也无法适应如此超高速条件，因此原有基于车地通信的列控系统从整体架构上面临颠覆。根据磁悬浮列车的工作原理，本专利技术提出一种完全由轨旁系统控制的超高速列车的列控系统方案。对真空管道磁悬浮超高速列车，还需要考虑对真空管道中气压的控制，乘降旅客，以及应急救授等多种场景下对列控系统的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的局限而提供一种超高速磁悬浮列车运行控制系统和方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，该系统包括调度中心、测速定位系统、牵引控制系统、用于控制真空管道状态的真空控制系统、车载系统和通信系统；所述的真空管道分为N个调度区间，所述的调度区间之间通过真空隔离门分隔；所述的调度中心有N个，每个调度中心负责一个或多个调度区间；所述的通信系统分别连接调度中心、真空控制系统、测速定位系统和牵引控制系统，所述的真空控制系统通过通信系统接收调度中心的指令，负责各调度区间的真空状态维持；所述的测速定位系统安装在真空管道中，将测量到的列车当前速度和列车位置分别发送至调度中心和牵引控制系统；所述的牵引控制系统根据调度中心下达的指令，判断列车速度与位置是否达到预期值，从而进行相应的加减速操作；所述的调度中心负责监控列车的位置和速度，判断列车运行区间的占用与出清，实现闭塞控制，协调牵引控制系统和真空控制系统；所述的车载系统负责控制、显示列车上相关设备、生命维持控制系统的运行及状态，并可控制车上紧急制动触发设备，在需要时，主动降速和紧急制动。优选地，所述的真空管道中设有用于供乘客上下车的站台区；所述的站台区为真空管道中两个真空隔离门之间的区域，所述的真空隔离门只有在上下客时才关闭，并在站台区加注空气；平时所述的站台区抽真空，真空隔离门打开，所述的站台区与主线管道为一体；所述的真空控制系统负责站台区真空的维持与消除，所述的调度中心控制真空隔离门的开关。优选地，所述的牵引控制系统还负责磁悬浮列车的悬浮与放下操作，当列车即将驶入某一段调度区间时，负责该区段供电的牵引控制系统为轨道提供悬浮供电及牵引供电，当列车行驶过该区间时，牵引控制系统关闭供电系统，以节约电源。优选地，所述的列车运行阶段包括低速阶段及高速阶段，所述的低速阶段内列车运行速度不超过500公里/小时，所述的高速阶段内列车运行速度大于500公里/小时；当列车运行在低速阶段时，所述的车载系统可通过无线车地通信连接牵引控制系统。优选地，当列车运行在低速阶段时，采用磁极脉冲和定位信标或激光定位的方式对列车进行定位；当列车运行在高速阶段时，采用激光定位的方式对列车进行定位。优选地，所述的真空管道上设有紧急制动检测导体，所述的列车上设有连接导体，所述的车载系统控制连接导体的升降，所述的紧急制动检测导体连接牵引控制系统，当连接导体升起时，接触紧急制动检测导体使其导通，所述的牵引控制系统检测到导通信号即进行车辆紧急制动操作。优选地，所述的紧急制动检测导体为布设于真空管道上方的两根与轨道平行的铜线导体，并贯通整个运行区间，所述的两根铜线导体分别接正负极，所述的连接导体为设于列车车顶的短接碳刷弓；短接碳刷弓升起时间的长短，用于区分两种不同情况下的停车方式；当短接碳刷弓升起，导致“紧急制动检测导体”被短接时，牵引供电控制系统，立即从牵引工况切换到制动工况，牵引力变为制动力；同时，牵引供电控制系统内部对检测“紧急制动检测导体”被短接的时间进行计数，若短接时间大于2秒，则按“立即停车”处理，制动列车直至速度为0，列车停稳；若短接时间小于2秒，则按“维持运行到下一停车点”处理，牵引控制系统控制列车降速到500km/h以下，并维持运行到下一停车点停车，降速后，可通过车地通信由调度中心对车辆进行进一步的复杂控制。一种采用所述的超高速磁悬浮列车运行控制系统的方法，所述的方法包括列车的工作过程，所述的列车工作过程包括以下步骤：步骤1、始发站，列车停在站台区，站台区两侧的真空隔离门关闭，站台区与外界互通，乘客上车；步骤2、乘客上车完毕后，关闭列车车厢门，此时乘客进入密闭列车车厢，车厢里的供氧由列车负责；步骤3、站台区门关闭，真空控制系统启动，对站台区进行抽真空，完成后，真空隔离门打开；步骤4、站台区的牵引控制系统供电，列车浮起，并且进行加速，驶离始发站，列车由0速度经历低速行驶区段后，进入高速行驶区段；步骤5、轨旁的测速控制系统不断测量列车位置及速度，上报调度中心及牵引控制系统，据此进行加减速操作；步骤6、调度中心切换：在列车驶出调度中心的管辖范围后，相邻两个调度中心对列车调度进行交接，由下一个调度中心负责列车的调度跟踪；步骤7、调度中心通知中间站，准备接车，调度中心通知牵引控制系统，定点停车位置，牵引控制系统进行减速操作；步骤8、列车进入低速行驶区段，车地通信恢复，列车与地面进行信息交换，并且启用低速阶段精确定位方案，列车依靠车载列车控制系统，准确停靠中间站站台；步骤9、列车停靠中间站站台区后，两侧真空隔离门关闭，站台区开始充气，恢复大气压；步骤10、站台区气压正常后，站台区门开启，列车门开启，乘客上下车；步骤11、从步骤2开始，重复相同的操作，直至步骤10，从步骤7开始的中间站换成终点站，完成相同的操作；步骤12、列车到达终点站后，列车运行结束。优选地，所述的方法还包括列车的紧急制动过程，该列车的紧急制动过程包括以下步骤：步骤a、通过操作车载系统，升起短接碳刷弓，短接两根紧急制动检测导体，主动触发紧急制动；步骤b、轨旁牵引控制系统检测到两根紧急制动导体被短路后，立即把牵引状态切换为制动状态，最终停车；步骤c、如有必要在区间进行乘客疏散，则执行区间应急疏散流程，否则结束；短接碳刷弓升起时间的长短，用于区分两种不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，该系统包括调度中心、测速定位系统、牵引控制系统、用于控制真空管道状态的真空控制系统、车载系统和通信系统；所述的真空管道分为N个调度区间，所述的调度区间之间通过真空隔离门分隔；所述的调度中心有N个，每个调度中心负责一个或多个调度区间；所述的通信系统分别连接调度中心、真空控制系统、测速定位系统和牵引控制系统，所述的真空控制系统通过通信系统接收调度中心的指令，负责各调度区间的真空状态维持；所述的测速定位系统安装在真空管道中，将测量到的列车当前速度和列车位置分别发送至调度中心和牵引控制系统；所述的牵引控制系统根据调度中心下达的指令，判断列车速度与位置是否达到预期值，从而进行相应的加减速操作；所述的调度中心负责监控列车的位置和速度，判断列车运行区间的占用与出清，实现闭塞控制，协调牵引控制系统和真空控制系统；所述的车载系统负责控制、显示列车上相关设备、生命维持控制系统的运行及状态，并可控制车上紧急制动触发设备，在需要时，主动降速和紧急制动。

【技术特征摘要】
1.一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，该系统包括调度中心、测速定位系统、牵引控制系统、用于控制真空管道状态的真空控制系统、车载系统和通信系统；所述的真空管道分为N个调度区间，所述的调度区间之间通过真空隔离门分隔；所述的调度中心有N个，每个调度中心负责一个或多个调度区间；所述的通信系统分别连接调度中心、真空控制系统、测速定位系统和牵引控制系统，所述的真空控制系统通过通信系统接收调度中心的指令，负责各调度区间的真空状态维持；所述的测速定位系统安装在真空管道中，将测量到的列车当前速度和列车位置分别发送至调度中心和牵引控制系统；所述的牵引控制系统根据调度中心下达的指令，判断列车速度与位置是否达到预期值，从而进行相应的加减速操作；所述的调度中心负责监控列车的位置和速度，判断列车运行区间的占用与出清，实现闭塞控制，协调牵引控制系统和真空控制系统；所述的车载系统负责控制、显示列车上相关设备、生命维持控制系统的运行及状态，并可控制车上紧急制动触发设备，在需要时，主动降速和紧急制动。2.根据权利要求1所述的一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，所述的真空管道中设有用于供乘客上下车的站台区；所述的站台区为真空管道中两个真空隔离门之间的区域，所述的真空隔离门只有在上下客时才关闭，并在站台区加注空气；平时所述的站台区抽真空，真空隔离门打开，所述的站台区与主线管道为一体；所述的真空控制系统负责站台区真空的维持与消除，所述的调度中心控制真空隔离门的开关。3.根据权利要求1所述的一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，所述的牵引控制系统还负责磁悬浮列车的悬浮与放下操作，当列车即将驶入某一段调度区间时，负责该区段供电的牵引控制系统为轨道提供悬浮供电及牵引供电，当列车行驶过该区间时，牵引控制系统关闭供电系统，以节约电源。4.根据权利要求1所述的一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，所述的列车运行阶段包括低速阶段及高速阶段，所述的低速阶段内列车运行速度不超过500公里/小时，所述的高速阶段内列车运行速度大于500公里/小时；当列车运行在低速阶段时，所述的车载系统可通过无线车地通信连接牵引控制系统。5.根据权利要求4所述的一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，当列车运行在低速阶段时，采用磁极脉冲和定位信标或激光定位的方式对列车进行定位；当列车运行在高速阶段时，采用激光定位的方式对列车进行定位。6.根据权利要求1所述的一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，所述的真空管道上设有紧急制动检测导体，所述的列车上设有连接导体，所述的车载系统控制连接导体的升降，所述的紧急制动检测导体连接牵引控制系统，当连接导体升起时，接触紧急制动检测导体使其导通，所述的牵引控制系统检测到导通信号即进行车辆紧急制动操作。7.根据权利要求6所述的一种超高速磁悬浮列车运行控制系统，其特征在于，所述的紧急制动检测导体为布设于真空管道上方的两根与轨道平行的铜线导体，并贯通整个运行区间，所述的两根铜线导体分别接正负极，所述的连接导体为设于列车车顶的短接碳刷弓；短接碳刷弓升起时间的长短，用于区分两种不同情况下的停车方式；当短接碳刷弓升起，导致“紧急制动检测导体”被短接时，牵引供电控制系统，立即从牵引工况切换到制动工况，牵引力变为制动力；同时，牵引供电控制系统内部对检测“紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋耀东，崔洪州，汪小勇，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31