一种虚拟编组列车安全防护方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种虚拟编组列车安全防护方法、装置、设备及介质，该方法包括以下步骤：步骤S1，生成并加载本车的紧急制动过程等效坡度与紧急制动过程等效时间轨迹上下界误差数据；步骤S2，在前后追踪的列车中，前车通过使用车载数据的安全侧插值计算方法，将以下信息告知后车；步骤S3，后车在车载数据中通过安全侧插值方法，获得最不利条件下，本车紧急制动，施加过程的等效坡度、紧急制动施加过程等效时间轨迹下界误差；步骤S4，后车计算最不利条件下，后车经过牵引切除过程和制动建立过程后的列车速度和列车位置等步骤。与现有技术相比，本发明专利技术具有简化了虚拟编组列车进行安全防护的计算量等优点。算量等优点。算量等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟编组列车安全防护方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及列车信号控制系统，尤其是涉及一种适用于变减速制动过程的虚拟编组列车安全防护方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]目前城市轨道交通广泛应用的基于通信的列车自动控制系统，其安全防护距离的计算基于绝对制动距离理念。即当列车前后追踪时，应保证后车输出紧急制动停车后，不超过最不利情况下前车尾部所在的位置。因此，列车追踪间隔的最小间隔，就是后车以当前速度紧急制动的停车距离加额外的安全裕量。该距离受后车的速度、列车制动能力，线路坡度等条件的影响。
[0003]随着列车控制及无线通信等技术的发展，近年来一种基于相对制动距离的安全防护方法被提出来。其理念是前后列车在线路上追踪运行时，后车制动过程中，前车也在向前移动，因此，后车可以运行的移动授权终点，并不是前车车尾当前所在的位置，而是考虑前车以最大制动力停车后所在的位置；以及需要后车保证，在前车制动但还未停车的过程中，后车不会追尾。这种基于前后车相对制动距离防护的列车控制系统，被称为“虚拟连挂”、“虚拟编组”或者“协同编队”运行系统。
[0004]经过检索，中国专利公开号CN111942433A公开了一种协同编队列车安全防护方法，具体是先根据前后列车的参数计算出它们的停车时间，根据这些时间的先后关系，划分为四种可能碰撞的场景，并给出每种场景下的后车安全速度的计算方法。
[0005]同时，中国专利公开号CN111994135A公开了一种基于迭代计算的协同编队列车安全防护方法，具体是根据虚拟连挂前后车的参数和当前状态，迭代计算后续所有时刻的后车安全防护速度。
[0006]此外，中国专利公开号CN114132366A公开了一种协同编队列车安全防护方法，具体是前后车在低速碰撞不带来危害的前提下，缩短列车间距，并根据前后车制动时间的关系划分五种场景，给出不同场景下的安全防护计算方法。
[0007]由此可见，现有公开的基于相对制动距离的安全防护方法均需要根据前后车的状态，分步骤、分场景运算，而且不同场景下往往使用不同的防护算法，较为繁琐；同时，还需要将前后车的制动过程假设为恒定减速度，而忽视了坡度与列车性能因素，与真实紧急制动过程实际列车减速度随坡度和速度变化的影响，存在一定的差异。
[0008]因此，如何考虑变减速度紧急制动过程，并能简化自动保护方法的运算量，使之成为工程上切实可行的方法，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种虚拟编组列车安全防护方法、装置、设备及介质。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种虚拟编组列车安全防护方法，该方法包括以下步骤：
[0012]步骤S1，可参与虚拟编队运行的列车，在运行前需要根据线路电子地图与列车性能，生成并加载本车的紧急制动过程等效坡度与紧急制动过程等效时间轨迹上下界误差数据；
[0013]步骤S2，在前后追踪的列车中，前车通过使用车载数据的安全侧插值计算方法，将以下信息告知后车：包括当前前车车长、车头的位置、速度、最大紧急制动减速度、紧急制动施加过程等效坡度，以及紧急制动施加过程等效时间轨迹上界误差；
[0014]步骤S3，后车根据自身车头前端位置、速度、保障紧急制动率，在车载数据中通过安全侧插值方法，获得最不利条件下，本车紧急制动，施加过程的等效坡度、紧急制动施加过程等效时间轨迹下界误差；
[0015]步骤S4，后车计算最不利条件下，后车经过牵引切除过程和制动建立过程后的列车速度和列车位置；
[0016]步骤S5，后车判断自身在制动过程中，最不利情况下经过牵引切除和制动建立过程后已经到达或越过前车车尾的位置，则认为存在发生追尾前车发生碰撞的风险，应立即输出紧急制动；否则继续步骤S6；
[0017]步骤S6，后车计算前车紧急制动施加过程后的停车点位置、后车按照保障紧急制动率施加紧急制动过程后的停车点位置；
[0018]步骤S7，如果后车判断紧急制动施加后，后车的停车点已经到达或越过前车停车时车尾的位置，则认为存在发生追尾前车发生碰撞的风险，应立即输出紧急制动；否则继续步骤S8；
[0019]步骤S8，根据前后车制动过程的等效时间轨迹以及时间等效误差上下界，计算后车车头与前车车尾经过同一位置的时间差；判断如果时间差小于后车等效时间轨迹下界误差与前车等效时间轨迹上界误差之和，则存在发生碰撞的风险，应当立即输出紧急制动,否则，无需输出紧急制动。
[0020]作为优选的技术方案，所述的步骤S1中的等效坡度具体为：
[0021]从初始位置列车制动到停车过程中，经过线路上的多个变化的坡度、或列车制动力变化导致的减速度变化，等效为从初始位置到停车点之间的一个固定坡度。
[0022]作为优选的技术方案，所述的等效坡度用于将列车制动到停车过程中受不同坡度、制动性能影响导致的变减速度运行过程，转换为受单一等效坡度影响下的匀减速过程。
[0023]作为优选的技术方案，所述的步骤S1中的等效时间轨迹上下界误差具体为：等效坡度与制动过程，与实际制动过程的列车的时间
‑
距离轨迹的最大偏差值；
[0024]其中上界误差指的是列车实际经过该位置的时刻比等效轨迹估计时刻提前时间，下界误差指的是实际列车经过该位置的时刻比等效轨迹估计时刻滞后时间。
[0025]作为优选的技术方案，根据所述的上下界误差计算出制动过程中，受坡度影响，实际列车经过某位置的时刻，比根据等效坡度计算列车经过该位置时刻的最大提前或滞后时间。
[0026]作为优选的技术方案，所述的步骤S1中的紧急制动过程等效坡度与紧急制动过程等效时间轨迹上下界误差数据，根据列车在线路上任意位置、任意速度条件下施加紧急制
动停车的停车点，及其停车过程中的等效坡度，按照设定步长，由离线计算得到并存储在电子地图中。
[0027]作为优选的技术方案，所述的步骤S2的安全侧插值方法计算的数据具体包括：
[0028]21)前车发送给后车的车长为考虑测量误差和车钩拉伸因素后的最长车长；
[0029]22)车头位置为考虑测速定位误差的最不利因素后距离后车最近的位置；
[0030]23)车辆施加紧急制动过程时能提供的最大制动力产生的减速度；
[0031]24)考虑列车定位误差、测速误差、坡度数据离散化误差后，使得制动距离最短的等效坡度，以及通过该坡度计算的时间轨迹上界误差。
[0032]作为优选的技术方案，所述的步骤S3的安全侧插值方法具体为：
[0033]在车辆能够保证的最小紧急制动力产生的减速度条件下，考虑列车定位误差、测速误差、坡度数据离散化误差后，使得制动距离最长的等效坡度，以及通过该坡度计算的时间轨迹下界误差。
[0034]作为优选的技术方案，所述的步骤S8中后车车头和前车车尾经过的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟编组列车安全防护方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1，可参与虚拟编队运行的列车，在运行前需要根据线路电子地图与列车性能，生成并加载本车的紧急制动过程等效坡度与紧急制动过程等效时间轨迹上下界误差数据；步骤S2，在前后追踪的列车中，前车通过使用车载数据的安全侧插值计算方法，将以下信息告知后车：包括当前前车车长、车头的位置、速度、最大紧急制动减速度、紧急制动施加过程等效坡度，以及紧急制动施加过程等效时间轨迹上界误差；步骤S3，后车根据自身车头前端位置、速度、保障紧急制动率，在车载数据中通过安全侧插值方法，获得最不利条件下，本车紧急制动，施加过程的等效坡度、紧急制动施加过程等效时间轨迹下界误差；步骤S4，后车计算最不利条件下，后车经过牵引切除过程和制动建立过程后的列车速度和列车位置；步骤S5，后车判断自身在制动过程中，最不利情况下经过牵引切除和制动建立过程后已经到达或越过前车车尾的位置，则认为存在发生追尾前车发生碰撞的风险，应立即输出紧急制动；否则继续步骤S6；步骤S6，后车计算前车紧急制动施加过程后的停车点位置、后车按照保障紧急制动率施加紧急制动过程后的停车点位置；步骤S7，如果后车判断紧急制动施加后，后车的停车点已经到达或越过前车停车时车尾的位置，则认为存在发生追尾前车发生碰撞的风险，应立即输出紧急制动；否则继续步骤S8；步骤S8，根据前后车制动过程的等效时间轨迹以及时间等效误差上下界，计算后车车头与前车车尾经过同一位置的时间差；判断如果时间差小于后车等效时间轨迹下界误差与前车等效时间轨迹上界误差之和，则存在发生碰撞的风险，应当立即输出紧急制动,否则，无需输出紧急制动。2.根据权利要求1所述的一种虚拟编组列车安全防护方法，其特征在于，所述的步骤S1中的等效坡度具体为：从初始位置列车制动到停车过程中，经过线路上的多个变化的坡度、或列车制动力变化导致的减速度变化，等效为从初始位置到停车点之间的一个固定坡度。3.根据权利要求1所述的一种虚拟编组列车安全防护方法，其特征在于，所述的等效坡度用于将列车制动到停车过程中受不同坡度、制动性能影响导致的变减速度运行过程，转换为受单一等效坡度影响下的匀减速过程。4.根据权利要求1所述的一种虚拟编组列车安全防护方法，其特征在于，所述的步骤S1中的等效时间轨迹上下界误差具体为：等效坡度与制动过程，与实际制动过程的列车的时间
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距离轨迹的最大偏差值；其中上界误差指的是列车实际经过该位置的时刻比等效轨迹估计时刻提前时间，下界误差指的是实际列车经过该位置的时刻比等效轨迹估计时刻滞后时间。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维旸，常鸣，崔科，吕新军，方兴，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：