【技术实现步骤摘要】
一种基于可配置制动模型的磁浮ATP系统
[0001]本专利技术涉及轨道交通
，更具体地说涉及一种基于可配置制动模型的磁浮ATP系统。
技术介绍
[0002]ATP子系统(列车自动保护系统)是确保列车运行速度不超过目标速度的安全控制系统。它是列车自动控制(ATC)系统的子系统，也是确保列车安全运行，实现超速防护的关键设备。该子系统通过设于轨旁的ATP地面设备，连续地向列车传送“目标速度”或“目标距离”等信息，以保持后续列车与先行列车之间的安全间隔距离，并监督列车车门和站台屏蔽门的开启和关闭的程序控制，确保它们的安全操作。
[0003]现有技术中，公开号为CN205971371U的中国专利，公开了一种基于卫星定位和加速度传感器的车载ATP系统。该系统包括两两之间通过通信总线连接的安全计算机、测速测距单元、列车接口单元等。
[0004]公开号为CN205906003U的中国专利，公开了一种点连式ATP系统，该系统主要应用于容易升级成CBTC系统的信号系统，包括车载子系统、联锁子系统、轨旁设备、通信子系统等子系...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于可配置制动模型的磁浮ATP系统，其特征在于，包括测速采集模块、定位采集模块、车载主运算器和车载DMI，所述车载主运算器包括ATP控制模块和测速定位处理模块；所述测速采集模块，与所述测速定位处理模块通信连接，采集磁悬浮列车的速度信息并将其发送至测速定位处理模块；所述定位采集模块，与所述测速定位处理模块通信连接，采集磁悬浮列车的位置信息并将其发送至测速定位处理模块；所述测速定位处理模块，与所述ATP控制模块通信连接，接收来自测速采集模块和定位采集模块的信息生成安全速度和安全位置，并将安全速度和安全位置信息发送至ATP控制模块；所述ATP控制模块，与所述车载DMI通信连接，接收来自轨旁的移动授权及设备状态，结合来自车载DMI的输入数据以及来自测速定位处理模块的安全速度和安全位置数据，对磁悬浮列车速度进行监控，计算得到车辆控制命令给车辆，并将列车状态信息和位置信息发送给轨旁设备。2.如权利要求1所述的磁浮ATP系统，其特征在于，所述ATP控制模块承载核心计算功能，包括用于线路地图管理、列车定位状态管理、列车超速防护、车门管理以及向轨旁发送列车状态；优选的，所述ATP控制模块的车门管理功能包括：当且仅当确定列车车身范围完全在站台范围内，且保证安全停车时，才授权允许列车开站台指定侧的车门；若列车停在车站，当车门开启时，ATP保持输出停车制动；优选的，所述ATP控制模块内存储磁浮车辆参数、线路电子地图及实时运算逻辑模块；所述车辆参数包括车长、空载车重、满载车重；所述线路电子地图包括本条线路长度、公里标、区段划分及各区段上所有的信标、道岔、信号机、坡度，以及转弯点、保护区、永久限速区信息；所述实时运算逻辑模块存储牵引制动运行学模型，根据测速定位处理模块、DMI、ZC及CBI发送来的数据，实时计算输出列车控制命令；优选的，所述ATP控制模块与ZC及CBI通信连通；列车定位后，车载设备先发起连接请求，通过通信协议与ZC建立连接；然后周期持续性发起注册请求，直到ZC回复注册成功；此后车载设备周期性向ZC发送位置报告、列车定位情况及ATP控制模块工作状态，同时监控自身与ZC的通信状态；ZC负责模拟移动授权信息、计算路径信息、临时限速信息、监控站台门状态，并通过无线通信周期性发送给ATP控制模块；当列车失去定位时，车载设备周期性持续发送注销请求，直到ZC反馈注销成功反馈信号；当列车最大安全前端运行至CBI通信区时，车载设备向CBI发送心跳帧直到CBI回复心跳帧；当车载设备判断列车安全定位与电子线路地图中CBI通信区域有交集时，车载设备向CBI发送车载控制消息，CBI回复CBI状态信息；当列车安全定位与CBI通信区无交集时，车载设备向CBI发送注销请求，直到收到CBI的注销回复信息至通信超时中断；车载设备向CBI发送的车载控制信息包括列车运行方向、列车最大安全前端所在轨道区段、站台开门码、屏蔽门控制状态及查询信号机标识，CBI则向车载设备反馈屏蔽门、信号机状态信息；优选的，所述ATP控制模块管理定位状态，所述定位状态包括：失去定位、连续信标定位
及重定位；线路的所有信标都存储在线路地图中的，当读到信标时，ATP控制模块就得知列车在实际线路中的位置；当ATP控制模块不能从测速定位处理模块获取有效安全位置时，将列车定位状态置为失去定位状态；当ATP控制模块能从测速定位处理模块获取到连续的两个信标并确认列车实际位置和运行方向时，将列车定位状态置为连续信标定位；重定位则是在列车已定位的情况下，对测速定位处理模块计算数据进行矫正；优选的，所述ATP控制模块的监控速度设定如下：列车失位情况下，以电子地图中全线路所有限制速度中最限制速度为监控速度进行防护，包括列车刚上电未定位时、列车运行途中未收到测速定位处理模块的安全速度及位置信息时；列车定位情况下，电子地图中存储的所有限制点，包括信号机、道岔、以及永久限速、保护区虚拟限制区域，每个限制点都有其固定限制速度，ATP控制模块将这些速度均作为监控速度，列车不允许超过运行前方所有限制点的限制速度；在与ZC通信正常的情况下，将ZC发送的临时限速、前方运行列车速度信息纳入监控速度范围；优选的，所述ATP控制模块的速度监控，需要利用存储的磁浮车辆参数、线路电子地图、静态配置参数和实时输入信息；优选的，所述ATP控制模块计算列车的加速度、T时间内列车位移及T时间后列车速度。3.如权利要求1所述的磁浮ATP系统，其特征在于，所述测速定位处理模块接收来自测速采集模块及定位采集模块的数据，对采集到的速度及位置信息过滤校验融合，计算得到安全位置及安全速度，并提供给ATP控制模块；优选的，所述测速定位处理模块生成安全速度和安全位置中：测速方法包括卫星定位系统、Hasler、多普勒雷达、加速度计，至少选取两种测速方式形成测速组合；定位方法则包含绝对定位和相对定位，绝对定位和相对定位各自至少选取一种定位方式形成定位组合；绝对定位包括信标定位、卫星定位系统定位，其中必选项为信标定位，其余为可选项，可选项至少选取一种；相对定位则是由初始位置及测速组合累积计算生成；测速方法组合和定位方法组合须验证其满足安全需求；若配置有卫星定位系统进行测速定位，则首先进行卫星电子地图采集，包括区段起止点、信标点、信号机、道岔及弯曲区段定位增补点关键点的经纬度信息；由测速采集模块采集速度信息传至测速定位处理模块，测速定位处理模块验证各采集速度的有效性，通过融合计算出最小速度、最大速度及运行速度给ATP控制模块；测速定位处理模块根据计算出的安全速度计算相对位移，根据列车初始位置及累计相对位移；由定位采集模块采集绝对定位信息传至测速定位处理模块；当未采集到的绝对定位信息时，测速定位处理模块根据相对位移计算安全位置，并发送给ATP控制模块；当采集到绝对定位信息时，测速定位处理模块使用绝对定位信息对相对位移进行校验，并计算安全位置发送给ATP控制模块。4.如权利要求1所述的磁浮ATP系统，其特征在于，所述测速采集模块和定位采集模块引用一种可组合复用的列车车载测速定位安全平台，对接不同传感器组合，接收来自加速度传感器、雷达或卫星传来的速度数据，实现多种传感器信息交互。
5.如权利要求1所述的磁浮ATP系统，其特征在于，所述车载DMI用于接收来自驾驶员的按钮信息，显示来自ATP控制模块发送的线路地图、列车位置、列车速度、速度防护曲线、设备状态信息，辅助司机安全驾驶。6.如权利要求1所述的磁浮ATP系统，其特征在于，所述ATP控制模块的速度监控包括以下步骤：S11、判断列车当前是处于牵引状态、惰行状态还是制动状态，并读取相应制动模型；若是牵引状态，则采用牵引状态制动模型；若是惰行状态，采用惰行状态制动模型；若是制动状态，采用制动状态制动模型；S12、根据当前制动模型对列车进行受力分析，结合列车质量，计算列车当前周期加速度；S13、利用S12步骤中的加速度，计算出本周期末的列车位置及列车速度；S14、判断S13步骤所得列车速度是否小于等于0Km/h，若是则进入S19步骤，若否则进入S15步骤；S15、断S13步骤所得列车位置是否超过移动授权，如果超出移动授权，则进入S18步骤；如果没有超出移动授权，则进入S16步骤；S16、判断该位置有无限速点或者限速区域，如果没有则继续进行下个周期计算，转至S12步骤；如果有限速点或者限速区域，则获取当前限速值并转至S17步骤；S17、判断S13步骤所得列车速度是否超过当前S16步骤所得限速值，如果超过，跳至S18步骤；如果没有，则继续进行下个周期计算，转至S12步骤；S18、超速报警；S19、结束运算。7.如权利要求6所述的磁浮ATP系统，其特征在于，所述ATP控制模块对列车运行过程进行受力分析，列车受力如下：F＝a
trac
f
trac
F
trac
+a
break
f
break
F
break
+O
air
F
air
+F
g
+O
elec
F
elec
其中，a
trac
f
trac
F
trac
为总牵引力，a
break
f
break
F
break
为总制动力，O
air
F
air
为总空气阻力，F
g
为重力，O
elec
F
elec
为总电磁阻力；列车受力公式中：F
trac
为牵引力，ATP控制模块内置了列车速度区间与列车牵引力的对应关系表，根据收到的当前速度，确定当前速度所在的列车速度区间，将该列车速度区间对应的列车牵引力作为F
trac
；a
trac
为牵引力系数，对牵引力进行一个过估，a
trac
＞1；f
trac
技术研发人员：王艺佳，李立，杨辉，周芳，王善磊，陈宜航，朱爱鹏，张辉，
申请(专利权)人：卡斯柯信号成都有限公司，
类型：发明
国别省市：
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