铁路行车调度与列车运行控制一体化方法、系统及应用技术方案

一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法，包括：信号系统在途信息感知；铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统构建；列车节时驾驶策略在线优化；虚拟编队模式下多列车驾驶策略优化；铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案生成。本发明专利技术在传统信号系统架构下，增加铁路行车调度与列车运行控制一体化决策器，用于接收各信号系统在途信息，计算一体化需求下的列车运行图和多列车目标速度曲线，降低工作强度，提升铁路运营效率；基于专家规则的列车节时驾驶策略在线优化方法，实现驾驶策略在线实时调整、预测列车在未来运行区段内的状态信息；虚拟编队模式下多列车驾驶策略优化方法实时生成铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案。一体化调整方案。一体化调整方案。

Integrated method, system and application of railway traffic dispatching and train operation control

【技术实现步骤摘要】
铁路行车调度与列车运行控制一体化方法、系统及应用


[0001]本专利技术涉及一种方法和系统，尤其是涉及一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法及系统及其应用，属于铁路信号、行车调度、列车运行控制领域。

技术介绍

[0002]目前，中国拥有全世界运营里程最长、复杂度最高、客流量最大的高铁运营网络。成网运营条件下，基础设施故障、异物侵限、客流异动等不同类型的突发事件时有发生，严重时将导致旅客滞留、线路瘫痪。当突发事件发生时，调度指挥系统、列车运行控制系统和联锁系统等信号子系统相互协作，负责列车的安全高效运行。行车调度信息、线路静态数据和列车运行状态信息等在途信息在各信号子系统之间传递，调度员凭人工经验下达调度命令和阶段调整计划，列车按照列车运行控制系统发送的车地信息，凭驾驶经验控车运行。但目前在途信息仅在各信号子系统之间存储、收发，信息的融合度和利用率较差。阶段调整计划和列车驾驶策略仍完全凭借人工经验进行决策，并未基于在途信息和计算机算法生成决策方案，自动化和智能化程度有待提高。因此，面向各信号子系统的“信息一体化”需求，展开铁路行车调度与列车运行控制一体化研究，对提升铁路的运营效率和自动化程度具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术方法针对铁路信号系统中在途信息利用率差、阶段调整计划和列车驾驶策略主要凭人工经验决策的问题，首先，面向铁路信号各子系统“信息一体化”的需求，增加铁路行车调度与列车运行控制一体化决策器，用于接收所有在途信息，计算生成一体化调整方案。之后，提出基于专家知识规则的列车节时驾驶策略在线优化方法。最后，提出虚拟编队模式下的多列车驾驶策略优化方法，计算生成一体化方法下的列车运行图和多列车目标速度曲线，分别为调度员和列车提供阶段计划调整推荐方案和辅助驾驶策略，其技术方案如下：一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法，其特征为：包括如下步骤：步骤S1：信号系统感知各种类型突发事件发生时，无线闭塞中心RBC接收由中心调度指挥系统和联锁系统发送的在途信息；步骤S2: 构建铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统，增加一体化决策器，通过无线闭塞中心RBC转发在途信息到一体化决策器；步骤S3： 列车节时驾驶策略在线优化：考虑列车运行工况与作用力之间的耦合关系，构建区域临时限速场景，基于专家知识规则在线优化列车节时驾驶策略，计算列车运行状态信息；步骤S4 虚拟编队模式下多列车驾驶策略优化：按照列车所受限速值的不同，划分列车群组，提出虚拟编队模式下的多列车驾驶策略优化方法；步骤S5 铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案生成：列车运行图发送至
中心调度指挥系统，辅助调度员调整阶段计划，多列车目标速度曲线发送至线路各列车，辅助优化驾驶策略。
[0004]本专利技术还公开一种铁路行车调度与列车运行控制一体化系统。
[0005]将上述的一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法应用于高速铁路运行过程中。
[0006]本专利技术所产生的有益效果可归结为：本专利技术在传统信号系统架构的基础上，增加铁路行车调度与列车运行控制一体化决策器，用于接收各信号系统的在途信息，计算生成一体化需求下的列车运行图和多列车目标速度曲线，分别实时辅助调度员和列车调整阶段计划和驾驶策略，降低调度员和司机的工作强度，提升铁路运营效率；本专利技术方法提出基于专家知识规则的列车节时驾驶策略在线优化方法，实现驾驶策略的在线实时调整，实时预测列车在未来运行区段内的状态信息；本专利技术方法提出虚拟编队模式下的多列车驾驶策略优化方法，通过划分列车群组，调整多列车之间的追踪间隔时间和追踪距离，实时生成铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案，并以列车运行图和多列车目标速度曲线的方式，分别发送至中心调度指挥系统和线路上各运行列车。
附图说明
[0007]图1 铁路行车调度与列车运行控制一体化方法流程示意图；图2 铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统示意图；图3 列车节时驾驶策略在线优化方法示意图；图4为虚拟编队模式下多列车驾驶策略优化流程示意图；图5为列车群组划分示意图；图6为实施例下铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案。
具体实施方式
[0008]本专利技术提出一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法及系统，方法流程示意图如图1所示。
[0009]步骤S1：信号系统感知各种类型突发事件发生时，无线闭塞中心RBC接收由中心调度指挥系统和联锁系统发送的在途信息；所述在途信息分为列车运行状态信息、线路参数、轨道电路状态和空闲进路信息；该列车运行状态信息包括列车在未来运行区段内的速度和时间等。线路参数包括坡道坡度、隧道长度、曲线半径、分相区、空气阻力和临时限速时空范围等；该步骤S1包括以下三步：步骤S1
‑
1：当各种类型（包括基础设施故障、异物侵限、客流异动等）的突发事件发生时，调度员下发阶段调整计划和调度命令至调度台管辖范围内的各列车及车站，中心调度指挥系统发送临时限速时空范围、接发车时刻、发车次序至列车运行控制系统中的无线闭塞中心（Radio Block Center，RBC）；步骤S1
‑
2：调度台管辖范围内的各列车向无线闭塞中心RBC报告列车运行位置、速
度和行车许可（MovementAuthority，MA）请求；步骤S1
‑
3：联锁系统根据RBC发送的各列车运行位置，将轨道电路状态和空闲进路等信息反馈至RBC。
[0010]步骤S2:构建铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统，增加一体化决策器，通过无线闭塞中心RBC转发在途信息到一体化决策器:一体化决策器用于生成铁路行车调度与列车运行控制一体化方法下的列车运行图和多列车目标速度曲线，分别用于实时辅助调度员和列车调整阶段计划和驾驶策略，降低工作人员的劳动强度，提升铁路运输效率。
[0011]步骤S2
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1：在公知传统铁路信号系统的架构下，增加一体化决策器，构建铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统，用于生成铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案；该最小系统包括中心调度指挥系统、RBC、联锁系统和一体化决策器，其最小系统的示意图如图2所示。
[0012]步骤S2
‑
2：RBC整合各信号子系统的所有在途信息，发送至一体化决策器。
[0013]步骤S3：列车节时驾驶策略在线优化：考虑列车运行工况与作用力之间的耦合关系，构建区域临时限速场景，基于专家知识规则在线优化列车节时驾驶策略，计算列车运行状态信息。
[0014]步骤S3
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1：列车运行工况约束构建：列车在线路上运行时，主要受到牵引力、制动力、基本阻力和附加阻力的作用，不同作用力的组合形成四种基本的列车运行工况：牵引、巡航、惰行和制动；不同工况下列车所有合力的计算公式为 （1）式中：和分别表示列车的牵引力和制动力，二者分别由牵引特性曲线和制动特性曲线计算得到。为列车基本运行阻力，包括车轮在钢轨上滚动和滑动产生的运行阻力、列车振动和轴承摩擦产生的阻力和空气阻力等。为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法，其特征为：包括如下步骤：步骤S1：信号系统感知各种类型突发事件发生时，无线闭塞中心RBC接收由中心调度指挥系统和联锁系统发送的在途信息；步骤S2: 构建铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统，增加一体化决策器，通过无线闭塞中心RBC转发在途信息到一体化决策器；步骤S3： 列车节时驾驶策略在线优化：考虑列车运行工况与作用力之间的耦合关系，构建区域临时限速场景，基于专家知识规则在线优化列车节时驾驶策略，计算列车运行状态信息；步骤S4 虚拟编队模式下多列车驾驶策略优化：按照列车所受限速值的不同，划分列车群组，提出虚拟编队模式下的多列车驾驶策略优化方法；步骤S5 铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案生成：列车运行图发送至中心调度指挥系统，辅助调度员调整阶段计划，多列车目标速度曲线发送至线路各列车，辅助优化驾驶策略。2.根据权利要求1所述的一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法，其特征为：所述步骤S1进一步包括如下内容：步骤S1
‑
1：当包括基础设施故障、异物侵限、客流异动类型的突发事件发生时，调度员下发阶段调整计划和调度命令至调度台管辖范围内的各列车及车站，中心调度指挥系统发送临时限速时空范围、接发车时刻、发车次序至列车运行控制系统中的无线闭塞中心RBC；步骤S1
‑
2：调度台管辖范围内的各列车向无线闭塞中心RBC报告列车运行位置、速度和行车许可（Movement Authority，MA）请求；步骤S1
‑
3：联锁系统根据RBC发送的各列车运行位置，将轨道电路状态和空闲进路等信息反馈至RBC。3.根据权利要求1所述的一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法，其特征为：所述步骤S2进一步包括如下内容：步骤S2
‑
1：在公知传统铁路信号系统的架构下，增加一体化决策器，构建铁路行车调度与列车运行控制一体化最小系统，用于生成铁路行车调度与列车运行控制一体化调整方案；该最小系统包括中心调度指挥系统、RBC、联锁系统和一体化决策器；步骤S2
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2：RBC整合各信号子系统的所有在途信息，发送至一体化决策器。4.根据权利要求1所述的一种铁路行车调度与列车运行控制一体化方法，其特征为：所述步骤S3进一步包括如下内容：步骤S3
‑
1：列车运行工况约束构建：不同工况下列车所有合力的计算公式为：（1）式中：和分别表示列车的牵引力和制动力，二者分别由牵引特性曲线和制动特性曲线计算得到；为列车基本运行阻力，包括车轮在钢轨上滚动和滑动产生的运行阻力、
列车振动和轴承摩擦产生的阻力和空气阻力等；为列车运行附加阻力，是由于列车在坡道运行、进入曲线和隧道区段而产生的附加阻力；步骤S3
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2：区域临时限速场景构建：发生突发事件后，调度员下达区域临时限速或者封锁等调度命令，列车需要在车站或区间限速运行，或在指定区段停车等待故障恢复；将各类突发事件对于列车运行的影响抽象为区域临时限速，其中区域封锁可理解为封锁区域的限速值为0；令第个临时限速区域的时间范围为，空间范围为；步骤S3
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3：基于专家知识规则的列车节时驾驶策略在线优化方法：令列车，车站，位置点，临时限速区域；其中，G、I、J和R分别为列车、车站、位置点和临时限速区域的总数；令列车在位置分别在计划离线驾驶策略和在线驾驶策略下的运行速度为和；步骤S3
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4：列车运行状态信息计算；计算列车...

【专利技术属性】
技术研发人员：王荣笙，张琦，张涛，袁志明，王涛，丁舒忻，
申请(专利权)人：北京华铁信息技术有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：