列车辅助驾驶方法、系统、设备及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种列车辅助驾驶方法、系统、设备及计算机可读存储介质，涉及电气化列车辅助驾驶领域，通过获取列车在复杂严苛条件下的基础数据，根据基础数据判断牵引网是否故障，若正常则根据当前状态下的基础数据获取正常状态下的节能优化速度曲线，否则根据当前状态下的基础数据获取异常状态下的节能优化速度曲线，从而得到当前状态下列车的节能优化速度曲线，本发明专利技术提供了一种综合的电气化列车辅助驾驶方法及系统，令列车能够适应更加复杂严苛的线路环境，在正常情况下实现节能运行，在供电异常情况下实现自我救援，在保证列车运行效率的同时保障列车故障情况下的人员安全。效率的同时保障列车故障情况下的人员安全。效率的同时保障列车故障情况下的人员安全。

【技术实现步骤摘要】
列车辅助驾驶方法、系统、设备及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及电气化列车辅助驾驶领域，具体涉及一种列车辅助驾驶方法、系统、设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]我国高速铁路路网规模宏大，近年来正高速铁路正逐步向我国西部地区以及部分山区建设，由于我国西部地区以及部分山区环境恶劣，导致高速铁路线路条件极为复杂，许多线路运行里程长，多长交路，海拔变化大，气候环境多变且恶劣。针对这类运行条件复杂严苛的电气化铁路，正常运营难度大，且供电条件易受极端恶劣天气影响，故其辅助驾驶系统亟待研究。
[0003]高速列车辅助驾驶系统DAS(Driver Advisory System)可用于高速列车中，以安全、平稳、准点、节能、高效为目标，考虑线路设施，线路条件，运行时刻表，牵引供电等外部环境以及列车牵引/制动特性及车重车长等内部参数，生成一条速度曲线，司机或者列车自动控制系统可根据该速度曲线操控高速列车，从而达到在保证准点的同时节省牵引能耗，还能够降低工况切换频率。
[0004]高速列车应急运行系统UAS(UrgentAssistant System)是当高速列车由于各种原因导致接触网供电系统故障时，通过应急自走行系统控制列车，综合考虑线路坡道、双向到站、应急情况下的列车牵引/制动特性、辅助系统能耗以及车载储能装置的容量及功率，获取异常状态与正常状态下的优化曲线，实现高速列车在牵引网故障情况下的快速自我救援，从而保证列车运行效率的同时保障列车故障情况下的人员安全迫在眉睫。

技术实现思路
<br/>[0005]针对现有技术中的上述不足：没有一类综合的电气化列车辅助驾驶系统，保障列车在供电正常的情况下给出优化的列车速度曲线，在供电故障的情况下给出安全操作策略以及速度曲线，保障列车巡行效率的同时保障列车故障情况下的人员安全，本专利技术提供了一种列车辅助驾驶方法、系统、设备及计算机可读存储介质。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，一种列车辅助驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取列车在复杂严苛条件下的基础数据；S2、根据基础数据判断牵引网是否故障，若正常则进入步骤S3，否则进入步骤S4；S3、根据当前状态下的基础数据获取正常状态下的节能优化速度曲线；S4、根据当前状态下的基础数据获取异常状态下的节能优化速度曲线。
[0007]进一步地，步骤S2具体为：根据运行时列车的状态信息中网压数值判断牵引网是否故障，若网压数值为非零，则牵引网为正常状态，进入步骤S3，若网压数值为零，则牵引网为异常状态，进入步骤S4。
[0008]进一步地，步骤S3具体包括以下分步骤：S31、预设列车运行时间；S32、根据当前状态下的基础数据计算列车的最大能力运行时间及最大能力运行速度曲线，其中最大能力运行时间表示为：其中，T
min
为最大能力运行时间，n为计算的总步数，为第i段路程运行的时间；S33、根据最大能力运行时间与预设列车运行时间的数值大小判断是否存在富裕时间，若存在则进行步骤S34，否则将最大能力运行速度曲线作为正常状态下的节能优化速度曲线；S34、根据最大能力运行速度曲线的曲线数据结合富裕时间进行节能优化，得到优化后的节能速度曲线，并作为正常状态下的节能优化速度曲线，其中优化后的节能速度曲线目标函数为：其中，为最小的列车能耗目标函数值，、分别为运行区间的起点位置和终点位置，为列车所受的牵引力，为列车的电制动力，为列车的再生制动能量利用率。
[0009]进一步地，步骤S4包括以下分步骤：S41、切换当前状态下列车的动力来源，并获取当前状态下列车正向运行的最低能耗及相应的速度曲线，其中，最低能耗的计算式表示为：其中，为正向运行的最低能耗，E
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为正向运行的牵引能耗，为正向运行的辅助能耗；S42、判断最低能耗与当前状态下列车的车载储能的大小，若车载储能大于最低能耗，则将当前状态下列车正向运行的速度曲线作为异常状态下的节能优化速度曲线，否则进行步骤S43；S43、以当前状态下列车的最大制动力停车，采集列车的停车信息，并进入步骤S44；S44、根据采集的列车停车信息计算反向运行的最低能耗及相应的速度曲线，其最低能耗的计算式表示为：其中，为反向运行的最低能耗，为反向运行的牵引能耗，为反
向运行的辅助能耗；S45、判断反向运行的最低能耗与当前状态下列车的车载储能大小，若当前状态下列车的车载储能大于反向运行的最低能耗，则将当前状态下列车反向运行的速度曲线作为异常状态下的节能优化速度曲线，否则进入步骤S46；S46、当前列车无法到站，并将无法到站信息反馈给车站执行人员。
[0010]进一步地，步骤S41中当前状态下列车正向运行中速度曲线的目标函数表示为：其中，为最小正向运行列车能耗目标函数值，、分别为运行区间的起点位置和终点位置，为列车正向运行所受的牵引力，为列车正向运行的电制动力，为列车的再生制动能量利用率，为列车应急运行总时长，为正向运行的辅助功率。
[0011]进一步地，步骤S44中当前状态下列车反向运行速度曲线的目标函数表示为：其中，为最小反向运行列车能耗目标函数值，、分别为运行区间的起点位置和终点位置，为列车反向运行所受的牵引力，为列车反向运行的电制动力，为列车的再生制动能量利用率，为列车应急运行总时长，为反向运行的辅助功率。
[0012]第二方面，一种列车辅助驾驶系统，包括：数据获取模块，用于获取列车在复杂严苛条件下的基础数据；故障判断模块，用于根据基础数据判断牵引网是否故障；正常状态优化速度曲线获取模块，用于根据当前状态下的基础数据获取正常状态下的节能优化速度曲线；异常状态优化速度曲线获取模块，用于根据当前状态下的基础数据获取异常状态下的节能优化速度曲线。
[0013]节能优化曲线输出模块，用于输出得到的节能优化速度曲线。
[0014]第三方面，一种列车辅助驾驶系统设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述的列车辅助驾驶方法的步骤。
[0015]第四方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的列车辅助驾驶方法的步骤。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：获取列车在复杂严苛条件下的基础数据，根据基础数据判断牵引网是否故障，若正常则根据当前状态下的基础数据获取正常状态下的节能优化速度曲线，使列车安全、平
稳、准点、节能、高效的到达前方车站，否则根据当前状态下的基础数据获取异常状态下的节能优化速度曲线，让列车安全的到达就近车站，从而得到当前状态下列车的节能优化速度曲线，本专利技术提供了一种综合的电气化列车辅助驾驶方法及系统，令列车能够适应更加复杂严苛的线路环境，在正常情况下实现节能运行，在供电异常情况下实现自我救援，在保证列车运行效率的同时保障列车故障情况下的人员安全。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提供的一种列车辅助驾驶方法的步骤流程图；图2为本专利技术中步骤S3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车辅助驾驶方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取列车在复杂严苛条件下的基础数据；S2、根据基础数据判断牵引网是否故障，若正常则进入步骤S3，否则进入步骤S4；S3、根据当前状态下的基础数据获取正常状态下的节能优化速度曲线；S4、根据当前状态下的基础数据获取异常状态下的节能优化速度曲线。2.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶方法，其特征在于，步骤S2具体为：根据运行时列车的状态信息中网压数值判断牵引网是否故障，若网压数值为非零，则牵引网为正常状态，进入步骤S3，若网压数值为零，则牵引网为异常状态，进入步骤S4。3.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下分步骤：S31、预设列车运行时间；S32、根据当前状态下的基础数据计算列车的最大能力运行时间及最大能力运行速度曲线，其中最大能力运行时间表示为：其中，T
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为最大能力运行时间，n为计算的总步数，为第段路程运行的时间；S33、根据最大能力运行时间与预设列车运行时间的数值大小判断是否存在富裕时间，若存在则进行步骤S34，否则将最大能力运行速度曲线作为正常状态下的节能优化速度曲线；S34、根据最大能力运行速度曲线的曲线数据结合富裕时间进行节能优化，得到优化后的节能速度曲线，并作为正常状态下的节能优化速度曲线，其中优化后的节能速度曲线目标函数为：其中，为最小的列车能耗目标函数值，、分别为运行区间的起点位置和终点位置，为列车所受的牵引力，为列车的电制动力，为列车的再生制动能量利用率。4.根据权利要求1所述的列车辅助驾驶方法，其特征在于，步骤S4包括以下分步骤：S41、切换当前状态下列车的动力来源，并获取当前状态下列车正向运行的最低能耗及相应的速度曲线，其中，最低能耗的计算式表示为：其中，为正向运行的最低能耗，E
T
为正向运行的牵引能耗，为正向运行的辅助能耗；S42、判断最低能耗与当前状态下列车的车载储能的大小，若车载储能大于最低能耗，则将当前状态下列车正向运行的速度曲线作为异常状态下的节能优化速度曲线，否则进行
步骤S43；S43、以当前状态下列车的最大制动力停车，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏飞，王传儒，王青元，程军舒，郑毅，宋文胜，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：