CN101875361A - 列车速度调整方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速度调整方法，包括：获取目标距离和线路数据；利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度；根据所述实际控车速度对列车速度进行控制。本发明实施例还提供相应的装置。本发明技术方案由于采用预先存储一条不考虑外部阻力只考虑列车制动性能的理想控车曲线，在每个控车周期中只需要对理想控车曲线中当前控车速度进行修正得到实际控车速度，减少了计算量，缩短了控车周期，保证了列车的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域，特别涉及一种列车速度调整方法和装置。
背景技术
列车在运行过程中需要对列车的速度进行控制，因为列车运行速度控制的可靠性是列车安全行驶的保证，在高速行驶的列车上，列车会根据列车相对于前方目标(例如前方同一线路行驶的列车或轨道上的障碍物或车站等)的距离、列车自身的速度以及目标距离内的线路参数(坡度、曲线、隧道等)计算出一个实际控车速度，列车根据所述实际控车速度对列车速度进行控制以确保列车不会与前方目标相撞；所述实际控车速度和列车相对于前方目标的距离构成一个目标速度距离曲线例如图1所示，当列车当前位置的实际速度超过曲线上的控车速度时，列车将采取制动，保证列车运行在实际控车速度(允许运行的速度)以下。
现有的实时目标速度距离算法如下：
当列车收到新的目标距离，以及线路参数后，列车将在一个控车周期内将目标速度距离曲线计算出来；一个列车控车周期(所述控车周期就是控制软件的一个处理消息周期)时间大概为200ms-300ms。
在计算目标速度距离曲线的控车周期内，实时目标速度距离算法根据列车的减速度性能和获取的线路参数、目标距离，通过列车制动方程分段计算出目标速度距离曲线。例如，前方目标的目标距离10公里，计算步长为1米，那么在一个周期内计算10000次。
在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，列车控车速度曲线在一个周期内计算，由于采取分段计算，循环计算量大，导致控车周期无法满足200ms-300ms，可能会延长列车控车周期，随着列车速度的提高存在安全隐患。
发明内容
本发明实施例提供一种速度调整方法，用于缩短控车周期，保证列车的安全；本发明实施例还提供相应的装置。
一种速度调整方法，包括：
获取目标距离和线路数据；
利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度；
根据所述实际控车速度对列车速度进行控制。
一种速度调整装置，包括：
获取单元，用于获取目标距离和线路数据；
计算单元，用于利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
修正单元，用于根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度；
速度控制单元，用于根据所述实际控车速度对列车速度进行控制。
本发明实施例采用预定一目标速度距离曲线，在每个控车周期中只需要对理想控车曲线中当前控车速度进行修正得到实际控车速度，减少了计算量，缩短了控车周期，保证了列车的安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中目标速度距离曲线示意图；
图2是本发明一种速度控制方法的一个实施例的流程图；
图3是本发明一种速度控制装置的一个实施例的结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种列车速度调整方法，在减少计算量的同时缩短控车周期。本发明实施例还提供相应的装置。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种列车速度调整方法，包括：
获取目标距离和线路数据；
测量与地面设备或其他列车的距离，所述线路数据包括例如列车运行线路上的坡度、拐弯曲线、隧道等路况，根据所述线路数据可以估算出外部阻力。
利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
根据所述外部阻力和所述目标距离，对预定的目标速度距离曲线进行修正，得到当前实际控车速度；
具体的，当所述外部阻力为正时(例如列车行驶在上坡途中)，根据与前方目标的目标距离，在预定目标速度距离曲线中找到对应当前目标距离的控车速度，将所述控车速度进行修正(将所述控车速度的值调高)得到当前实际控车速度。
类似的，当所述外部阻力为负时(例如列车行驶在下坡途中)，根据与前方目标的目标距离，在预定的目标速度距离曲线中找到对应当前目标距离的控车速度，将所述控车速度进行修正(将所述控车速度的值调低)得到当前实际控车速度。
根据所述实际控车速度对列车速度进行控制。
当自身速度超过一预警值所述当前实际控车速度时(例如，当前实际控车速度为160千米每小时，当自身速度达到159千米每小时)，发出告警，提示列车操作人员判断是否提前启动制动；当自身速度大于或等于所述当前实际控车速度时，自动启动制动功能降低自身速度。
本发明实施例采用预先存储一条控车曲线，在每个控车周期中只需要对当前控车速度进行修正得到实际控车速度，减少了计算量，缩短了控车周期，保证了列车的安全运行。
实施例一、
请参阅图2为本发明一种速度控制方法的一个实施例的流程图；
根据列车制动方程可知，计算目标速度距离曲线与列车减速度性能，线路参数(外部阻力)，目标距离有关，而对于特定型号列车的减速度性能是固定的，因此可以根据此预先计算出一条理想状态的目标速度距离控车曲线作为预定目标速度距离曲线，理想状态可理解为无外部阻力下启动及运行列车，然后根据列车接收到的线路参数对预定目标速度距离曲线进行相应的修正得到当前实际控车速度，对列车进行控制。
步骤101、获取目标距离和线路数据；
列车在运行过程中不断接收前方目标信号和线路数据，并测量与前方目标的目标距离。
例如前方为标定障碍物或者另一列列车，列车在运行过程中探测到障碍物或者另一列列车后，测量与所述障碍物或者另一列列车的距离作为目标距离。
列车运行过程中线路数据包括例如列车运行线路上的坡度、拐弯曲线、隧道路况等等。线路数据由自身定位系统或列车线路上安装的提示装置提供，列车获取到所述线路数据后可以根据所述线路数据进行计算得到外部阻力。
步骤102、利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
列车获取到所述线路数据后进行计算，例如线路数据显示前方为一个坡度为10度的上坡，则可以根据这个坡度和列车自身的参数(列车重量等)计算出一个外部阻力值，因为上坡产生的外部阻力(上坡时的外部阻力是指列车受到的重力分量。)与列车运行方向相反，定义所述外部阻力为正。类似的下坡时可以计算得到一个负的外部阻力值。
步骤103、根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度；
理想状态的目标速度距离控车曲线作为预定目标速度距离曲线，所述预定目标速度距离曲线是指在不考虑外部阻力的情况下(列车运行在水平线路上)只利用自身的制动性能控制车速，形成的目标速度距离曲线即预定目标速度距离曲线为无外部阻力下启动与运行列车时目标距离与速度之间的对应关系曲线。由于同一种型号的列车制动性能大致相同，所以同一种类型的列车的预定目标速度距离曲线可以采用同一预定目标速度距离曲线。根据所述外部阻力的大小和所述目标距离，对预定的目标速度距离曲线做修正修正，得到当前实际控车速度。
具体的，当所述外部阻力为正时，根据目标距离将所述预定的目标速度距离曲线当前位置的速度值调高；
当所述外部阻力为负时，根据目标距离将所述预定的目标速度距离曲线当前位置的速度值调低。
具体的，修正可以采用如下修正公式：
V2＝V1+α*λ
所述V2为实际控车速度，所述V1是预定目标速度距离曲线中对应的速度，所述λ为外部阻力，所述α为修正系数。修正系数和列车的所处的速度区间以及铁轨的粘合系数相关，列车在不同速度区段可以设不同的调整系数，并可以结合相应的粘合系数。修正系数可以根据运行中的经验值进行优化和修改。
同时在修正的过程中，也可以考虑到外部阻力的大小，例如当列车运行在坡度为10度的上坡时修正过程中向上调节目标速度距离曲线的幅度应该比列车运行在坡度为8度的上坡时要大。
曲线的修正根据接收到的线路参数，将这些线路参数折算成外部阻力λ，当下坡时，那么外部阻力为负，对曲线做向下修正，当上坡时，外部阻力为正，对曲线做向上修正。
所述修正还可以采用另一种方式，首先根据比较典型的线路数据，计算出修正后的实际控车速度，制作成一个列表预先存储，列车运行过程中获取到前方目标距离后，通过所述目标距离查询所述列表获得当前实际控车速度。
步骤104、根据实际控车速度对列车速度进行控制。
当自身速度大于所述当前实际控车速度时，对自身速度进行控制，具体的可以是开启制动系统。
列车自身有制动系统，包括刹车装置，同时断开传动或者其他减低速度的方式。
当列车自身速度超过一预警值或等于所述实际控车速度时发出告警。例如，当前实际控车速度为160千米每小时，当自身速度达到159千米每小时，发出告警，提示列车操作人员判断是否提前启动制动；当自身速度大于或等于所述当前实际控车速度时，自动启动制动功能降低自身速度。
在列车运行过程中根据预设的周期不断的获取前方目标距离和线路数据，修正预定的目标速度距离曲线得到实际控车速度，并对列车速度进行控制。
本发明实施例采用预先存储一条控车曲线，在每个控车周期中只需要对当前控车速度进行修正得到实际控车速度，减少了计算量，缩短了控车周期，保证了列车的安全运行。
实施例二、
请参阅图3为本发明一种速度控制装置的一个实施例的结构图；
本发明实施例是采用上述实施例提供的方法的装置；因为对于特定型号列车的减速度性能是固定的，可以根据此预先计算出一条理想状态的目标速度距离控车曲线，然后根据列车接收到的线路参数对曲线进行相应的修正得到当前实际控车速度，对列车进行控制。
获取单元201，用于获取目标距离和线路数据
计算单元202，用于利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
列车运行过程中所述速度调整装置获取到所述线路数据后进行大致的计算，例如线路数据显示前方为一个坡度为10度的上坡，则可以根据这个坡度和列车自身的参数(列车重量等)计算出一个大概的外部阻力值，因为上坡产生的外部阻力与列车运行方向相反，定义所述外部阻力为正。类似的下坡时可以计算得到一个负的外部阻力值。
进一步的，所述装置还可以包含一个存储模块203，用于存储预定目标速度距离曲线，所述预定目标速度距离曲线为为无外部阻力下启动与运行列车时目标距离与速度之间的对应关系曲线；
所述预定目标速度距离曲线可以是一个型号的列车在理想环境下的目标速度距离曲线。
修正单元204，用于根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度。
具体的，所述修正单元204具体用于：
当所述外部阻力为正时(例如上坡时)，根据目标距离将所述预定和目标距离对应位置的速度值调高；
当所述外部阻力为负时(例如下坡时)，根据目标距离将所述预定和目标距离对应位置的速度值调低。
具体的，修正可以采用如下修正公式：
V2＝V1+α*λ
所述V2为实际控车速度，所述V1是预定目标速度距离曲线中对应的速度，所述λ为外部阻力，所述α为修正系数。
所述修正单元204在修正的过程中，也可以考虑到外部阻力的大小，例如当列车运行在坡度为10度的上坡时修正过程中向上调节目标速度距离曲线的幅度应该比列车运行在坡度为8度的上坡时要大。
速度控制单元205，用于根据所述实际控车速度对自身速度进行控制。
具体的，当列车自身速度大于或等于所述当前实际控车速度时启动制动，降低自身速度。
进一步的，所述速度调整装置还可以包括：
告警单元206，用于当列车自身速度超过一预警值或等于所述实际控车速度时发出告警。
本发明实施例采用存储模块预先存储一条控车曲线，在每个控车周期中只需要修正单元对当前控车速度进行修正得到实际控车速度，减少了计算量，缩短了控车周期。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：读存储(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的速度调整方法以及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种列车速度调整方法，其特征在于，包括：
获取目标距离和线路数据；
利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度；
根据所述实际控车速度对列车速度进行控制。
2.根据权利要求1所述的速度调整方法，其特征在于，所述预定目标速度距离曲线为无外部阻力下启动与运行列车时目标距离与速度之间的对应关系曲线。
3.根据权利要求2所述的速度调整方法，其特征在于，所述根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度包括：
当所述外部阻力为正时，将根据所述预定的目标速度距离曲线获得的与所述目标距离对应的速度值调高；
当所述外部阻力为负时，将根据所述预定的目标速度距离曲线获得的与所述目标距离对应的速度值调低。
4.根据权利要求2所述的速度调整方法，其特征在于，所述根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度包括：
计算公式V2＝V1+α*λ得到当前实际控车，其中所述V2为实际控车速度，所述V1是预定目标速度距离曲线中对应的速度，所述λ为外部阻力，所述α为修正系数。
5.根据权利要求1所述的速度调整方法，其特征在于，根据所述实际控车速度对列车速度进行控制包括：
当列车速度超过一预警值或等于所述当前实际控车速度时发出告警。
6.根据权利要求1或5所述的速度调整方法，其特征在于，根据所述实际控车速度对列车速度进行控制包括：
当列车速度大于所述当前实际控车速度时，启动制动。
7.一种列车速度调整装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取目标距离和线路数据；
计算单元，用于利用所述线路数据计算出当前的外部阻力；
修正单元，用于根据所述外部阻力和所述目标距离修正预定目标速度距离曲线，得到当前实际控车速度；
速度控制单元，用于根据所述实际控车速度对列车速度进行控制。
8.根据权利要求7所述的速度调整装置，其特征在于，还包括：
存储模块，用于存储预定目标速度距离曲线，所述预定目标速度距离曲线为为无外部阻力下启动与运行列车时目标距离与速度之间的对应关系曲线。
9.根据权利要求7所述的速度调整装置，其特征在于，所述修正单元进一步用于：
当所述外部阻力为正时，将根据所述预定的目标速度距离曲线获得的与所述目标距离对应的速度值调高；
当所述外部阻力为负时，将根据所述预定的目标速度距离曲线获得的与所述目标距离对应的速度值调低。
10.根据权利要求7所述速度调整装置，其特征在于，所述修正单元进一步用于：
计算公式V2＝V1+α*λ得到当前实际控车，其中所述V2为实际控车速度，所述V1是预定目标速度距离曲线中对应的速度，所述λ为外部阻力，所述α为修正系数。
11.根据权利要求7所述的速度调整装置，其特征在于，所述装置还包括：
告警单元，用于当列车速度超过一预警值或等于所述实际控车速度时发出告警。
12.根据权利要求7或11所述的速度调整装置，其特征在于，所述速度控制单元进一步用于：
当列车速度大于或等于所述实际控车速度时，启动制动。
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