一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制系统及方法，控制方法，包括以下步骤：以两列车为例，第一列车为前车，第二列车为后车；多列车控制方法与两列车相同；根据列车运行情况、通信状态，所处位置进行状态切换；状态包括编队运行状态、独立运行状态、意外解编状态和完全解编状态；本发明专利技术考虑列车从发车到编组再到停车的全过程，考虑列车在车站、区间运行及制动的情况，全面详细的覆盖可能会遇到的跟踪情况，保证列车的运行安全，提高运输效率；不需要增加过多的设备，只需要增加车车通信，极大程度的提高了设备兼容性，减少了时间和经济成本的消耗。少了时间和经济成本的消耗。少了时间和经济成本的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，具体涉及一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着中国人口数量的增加以及人们对于美好生活的追求，高铁出行和货运的需求量逐年上涨，然而目前铁路当中的闭塞方式还是以固定闭塞和准移动闭塞为主，这虽然在极大程度上保证了列车的运行安全，却牺牲了一部分的铁路运力。而采用移动闭塞会随着列车运行速度的加快导致两车跟踪距离过长，不利于铁路运力的提升。建造新的线路也因为土地资源和资金的限制难以实现，于是引入了一种新的列车控制方式，虚拟编组。虚拟编组，顾名思义就是多列车通过虚拟的“车钩”进行编组，形成一个长的，车车间隔较小的车队的列车跟踪控制方式。而虚拟的车钩也就是指两车之间相对固定的安全距离。在该跟踪方式下，后车不仅关注于前车的尾部位置，还需根据前车的运行速度来确定跟踪距离。此时两车间的距离由移动闭塞下的绝对制动距离变成了相对制动距离，大大缩短了车车间距，也因此提高了铁路的运力。并且，由于摆脱了物理上的车钩联挂的约束，也使得多个列车可以更灵活的编队、解编，从而更好的适应不同的客流和线路情况，避免了列车资源的浪费。
[0003]通过虚拟编组可以使两车跟踪间距更短，也可以使多车灵活编队和解编，这也因此涉及到了相应的安全跟踪控制问题，以及所需要关注的虚拟编组列车的运行状态切换问题。一般来说，一列列车在编组的时候会面临多种状态，大致可分为独立运行状态、编队运行状态、意外解编状态和完全解编状态。然而目前对于这些状态何时切换，如何沟通切换，如何安全控制，以及从列车独立运行到准备编队，到编队完成，到解编，再到编队停车这一系列列车可能会在虚拟编组运行中遇到的运行状态的切换和跟踪过程的控制问题都没有一个详细和完整的研究。尤其是虚拟编组列车的安全停车问题，一直是备受关注的研究方向，有关可变跟踪距离的研究也是经常被忽视的点。与此同时，由于目前铁路大多采用CTCS
‑
2及CTCS
‑
3级列控系统控制列车运行，如何在保证系统兼容性的前提下，经过一定程度的控制策略改进，以及通讯设备的升级，在提高铁路运力的同时保证列车运行安全成了一个亟需解决的问题。
[0004]目前已有对车车通信的技术及实现方法进行的研究，这也为列车虚拟编组的实现提供了可能以及足够的安全性保障。现有研究大多考虑使用IEEE 802.11p也就是WAVE(Wireless Access in the Vehicular Environment)技术帮助实现车车通信，通信过程中两车间主要传递位置、速度、加速度等信息。一般情况下，在虚拟编组中的列车可以互相获取邻车的相关信息，后车也因此可以通过得到的前车信息进行速度和加速度的调节，从而更好地跟踪前车。
[0005]CTCS
‑
3级列控系统在保证列车运行安全方面的主要过程为：车载设备得到列车位置、前方设备状态、列车完整性和轨道电路占用情况等信息，分别通过GSM
‑
R无线通信网络传递给无线闭塞中心RBC和车站联锁系统CBI，车站联锁系统根据得到的信息建立安全进
路，为RBC提供信号授权，同时行调中心CTC将临时限速信息和调度命令等一并传递给RBC，之后RBC综合以上多个信息生成行车许可MA，并将线路参数、临时限速等信息传递给车载设备，车载设备再根据所得信息生成速度
‑
距离模式曲线，由列车自动运行系统ATO控制列车安全运行。对于CTCS
‑
4级列控系统，由于其取消了轨道电路，这势必会引发基础设备的大规模升级，时间及经济成本巨大。另外，由于CTCS
‑
3和CTCS
‑
2等级都需要轨道电路的支持，故不利于在不同列控等级下运行的列车进行等级切换，所以本专利技术依旧以CTCS
‑
3级列控系统作为设计基础，极大程度地兼顾了设备兼容性。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的问题提供一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制系统及方法。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制方法，包括以下步骤：
[0009]以两列车为例，第一列车为前车，第二列车为后车；多列车控制方法与两列车相同；
[0010]根据列车运行情况、通信状态，所处位置进行状态切换；状态包括编队运行状态、独立运行状态、意外解编状态和完全解编状态；
[0011]若两列车过站或在车站停靠，若两列车运行方向相同，通信正常；则首先出站的列车为前车，前车通过道岔后；控制后车通过道岔，同时向前车发送编队运行申请；前车接收信号后确定是否要跟后车编组；若是则后车调整速度和与前车耦合距离进入编队运行状态，否则分别进入独立运行状态；
[0012]两列车在区间运行状态下，若还未编组成功或处于独立运行状态，通信正常，前方一段距离内无道岔则后车向前车发送编队运行申请；前车接收信号后确定是否要跟后车编组；若是则后车调整速度和与前车耦合距离进入编队运行状态，否则分别进入独立运行状态；
[0013]若列车在编队运行状态下，若前方一段距离内有道岔且两车运行方向不同、通信异常、列车在极端天气下运行，则控制后车速度和与前车耦合距离进入完全解编状态；若前车和后车之间的耦合距离及速度不满足设定要求，则切换至意外解编状态；
[0014]意外解编状态下的列车，若满足编队运行条件，则后车调整速度和与前车耦合距离重新恢复编队运行状态；若不满足编队运行条件则切换至完全解编状态或独立运行状态；
[0015]完全解编状态下的列车，若满足编队运行条件，则后车调整速度和与前车距离重新恢复编队运行状态；若不满足编队运行条件则切换至独立运行状态；
[0016]若两列车到站停车或直接制动，若编队运行列车到站停车，后车调整速度，前后车依次到达停车点停车；若编队运行状态列车在运行区段内停车，则通过车车通信，后车保持与前车相同的运行状态；若编队运行状态时，前车出现意外，则向后车发送信号同时紧急制动。
[0017]进一步的，所述编队运行状态满足以下条件：
[0018]|p
A
‑
p
B
‑
S
m
|≤th
S
[0019]|v
A
‑
v
B
|≤th
v
[0020]式中：p
A
、p
B
分别为前车和后车的位置，S
m
为安全裕度，v
A
和v
B
分别为前车和后车的速度，th
S
和th
v
分别为所允许的位移差的最大余量和所允许的速度差的最大余量；
[0021]编队运行条件为两列车运行方向相同、通信正常，前后车同意编组且前方路线在一段距离内无道岔，两车速度和耦合距离满本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制方法，其特征在于，包括以下步骤：以两列车为例，第一列车为前车，第二列车为后车；多列车控制方法与两列车相同；根据列车运行情况、通信状态，所处位置进行状态切换；状态包括编队运行状态、独立运行状态、意外解编状态和完全解编状态；若两列车过站或在车站停靠，若两列车运行方向相同，通信正常；则首先出站的列车为前车，前车通过道岔后；控制后车通过道岔，同时向前车发送编队运行申请；前车接收信号后确定是否要跟后车编组；若是则后车调整速度和与前车耦合距离进入编队运行状态，否则分别进入独立运行状态；两列车在区间运行状态下，若还未编组成功或处于独立运行状态，通信正常，前方一段距离内无道岔则后车向前车发送编队运行申请；前车接收信号后确定是否要跟后车编组；若是则后车调整速度和与前车耦合距离进入编队运行状态，否则分别进入独立运行状态；若列车在编队运行状态下，若前方一段距离内有道岔且两车运行方向不同、通信异常、列车在极端天气下运行，则控制后车速度和与前车耦合距离进入完全解编状态；若前车和后车之间的耦合距离及速度不满足设定要求，则切换至意外解编状态；意外解编状态下的列车，若满足编队运行条件，则后车调整速度和与前车耦合距离重新恢复编队运行状态；若不满足编队运行条件则切换至完全解编状态或独立运行状态；完全解编状态下的列车，若满足编队运行条件，则后车调整速度和与前车距离重新恢复编队运行状态；若不满足编队运行条件则切换至独立运行状态；若两列车到站停车或直接制动，若编队运行列车到站停车，后车调整速度，前后车依次到达停车点停车；若编队运行状态列车在运行区段内停车，则通过车车通信，后车保持与前车相同的运行状态；若编队运行状态时，前车出现意外，则向后车发送信号同时紧急制动。2.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制方法，其特征在于，所述编队运行状态满足以下条件：|p
A
‑
p
B
‑
S
m
|≤th
S
|v
A
‑
v
B
|≤th
v
式中：p
A
、p
B
分别为前车和后车的位置，S
m
为安全裕度，v
A
和v
B
分别为前车和后车的速度，th
S
和th
v
分别为所允许的位移差的最大余量和所允许的速度差的最大余量；编队运行条件为两列车运行方向相同、通信正常，前后车同意编组且前方路线在一段距离内无道岔，两车速度和耦合距离满足编队运行状态条件；耦合距离如下：C
d
＝p
A
‑
p
B
‑
S
m
式中：C
d
为耦合距离，p
A
、p
B
分别为前车和后车的位置，S
m
为安全裕度。3.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的虚拟编组全状态切换控制方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德青，贾钰奇，李雪芳，秦娜，董海荣，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：