CN107219774A - 一种基于现场捕获的ato列车参数确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于现场捕获的确定列车参数的系统和方法，其中系统包括：列车；列车自动运行控制系统；以及测试系统，其中所述测试系统被配置成：对所述列车进行场景测试；捕获所述列车的实际测试数据；以及基于所述实际测试数据来确定所述列车的参数，以供所述列车自动运行控制系统控制所述列车的自动运行。

Description

一种基于现场捕获的ATO列车参数确定方法

技术领域

本发明涉及列车运行控制系统领域，具体涉及CBTC系统中ATO子系统的系统参数和车辆参数的确定。

背景技术

列车自动运行系统(Automatic Train Operation，简称ATO系统)，其主要功能是利用车载及地面信息对列车运行进行自动控制，实现列车自动驾驶并保持在最佳运行状态，完成定时、定点停车、自动开关门控制等功能，可以降低司机的劳动强度，并最大限度地节约能源。随着我国轨道交通事业的发展，ATO在城市轨道交通、城际轨道交通信号系统等领域大量运用，其重要程度日渐凸显，特别是对其系统安全性、可靠性和可用性提出了更高的要求。

在目前城市轨道交通CBTC(Communication Based Train Control，基于通信的列车控制)系统中，为了达到精确控车的目的，ATO子系统的设计实现需要了解车辆控制相关的参数，如制动响应延时、最大牵引制动力等。目前，大部分参数均由车辆生产厂商方面直接提供。然而，由车辆生产厂商方面直接提供的参数有时并不一定准确或者不够准确，不能反映列车的实际情况。因此，往往需要在厂商提供的参数的基础上根据现场调试参数进行修正，然而，这又带来了调试过程时间长、效率低等缺点。另外，随着列车的运营，列车性能也会发生改变。由于无法实时监测列车参数的变化，性能的下降很有可能需要再次调试从而保证ATO运行的精确性。

因此，需要一种新的、高效的确定用于ATO系统的系统参数、车辆参数的方法。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于现场捕获的ATO列车参数确定方法，该方法能够基于现场测试的参数确定来准确获得控车所需的全部列车参数。并且在后续正式运营中，可随时进行列车参数的调整，以保证ATO子系统控车的精确性。

根据本发明的一个实施例，提供了一种基于现场捕获的确定列车参数的系统，其中所述系统包括：

列车；

列车自动运行控制系统；以及

测试系统，其中所述测试系统被配置成：

对所述列车进行场景测试；

捕获所述列车的实际测试数据；以及

基于所述实际测试数据来确定所述列车的参数，以供所述列车自动运行控制系统控制所述列车的自动运行。

根据本发明的一个实施例，还提供了基于现场捕获的确定列车参数的方法，其中所述方法包括：

对列车进行场景测试；

捕获所述列车的实际测试数据；以及

基于所述实际测试数据来确定所述列车的参数。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明

为了能详细地理解本发明的上述特征所用的方式，可以参照各实施例来对以上简要概述的内容进行更具体的描述，其中一些方面在附图中示出。然而应该注意，附图仅示出了本发明的某些典型方面，故不应被认为限定其范围，因为该描述可以允许有其它等同有效的方面。

图1是根据本发明的一个实施例的ATO功能现场测试系统的架构图。

图2是根据本发明的一个实施例的ATO功能现场测试的流程图。

图3是示出列车在由制动变为牵引时的延时的示意图。

图4是示出列车由牵引变为制动时的延时的示意图。

图5是示出不同速度下的牵引、制动性能的示意图。

图6是示出制动施加列车响应的延时的示意图。

图7是示出制动缓解列车响应的延时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。

图1是根据本发明的一个实施例的ATO功能现场测试系统的架构图。如图1中所示，整个ATO功能现场测试系统包括ATO控制系统、列车、以及测试系统。其中，ATO控制系统和列车可以以及参数确定模是现有技术中已知的或其他任何合适的ATO控制系统和列车。测试系统可进一步包括场景运行模块、测试模块、以及参数确定模块。场景运行模块根据不同测试参数的特定测试场景生成与测试场景相关的控制信息，即列车运行曲线。这些与测试场景相关的控制信息被提供给测试模块。测试模块接收来自场景运行模块的控制信息，并根据该控制信息生成列车控制命令，以按照场景测试需求测试对应参数。所生成的列车控制命令被发送给列车，并由列车完成测试动作。同时，相应的测试参数被发送给参数确定模块。参数确定模块基于来自测试模块的测试参数以及采集到的列车的实际的反馈信息来计算相应的列车参数，并将所计算出的列车参数作为实际确定的列车参数提供给ATO控制系统。测试系统中的各模块的运行过程和细节将结合附图3－7进行描述。本领域技术人员可以理解，场景运行模块、测试模块、以及参数确定模块可以软件、硬件或软件与硬件结合的方式实现，并且这些模块既可被实现为分开的模块，也可被实现为集成的模块，或者各模块任意组合。

图2是根据本发明的一个实施例的ATO功能现场测试的流程图。该流程可根据不同的列车性能参数而设计不同的特定场景，并依据特定场景来控制列车运行，同时采集列车反馈数据，从而确定相应列车参数。以下将描述具体的测试流程。

首先，在步骤201，导入场景数据，并根据导入的场景数据生成与场景相关的控制信息。作为一个实施例，可由图1中的场景运行模块来根据导入的测试场景生成控制信息。另外，在生成控制信息的过程中，场景运行模块还需考虑相关的线路数据，例如限速信息、线路坡道等。导入的场景数据可以是例如描述测试场景、测试方案和具体的测试参数的场景文件。场景运行模块对场景文件进行分析，并结合线路数据，得出测试方案信息。根据测试场景的不同，测试的参数可包括制动施加延时、制动缓解延时、列车制动性能等各种列车参数。以下给出了一些示例性的测试场景：

测试场景1

模式转换延时测试：测试牵引/制动模式变换时，对牵引或制动命令的响应延时。

测试方案：

(a)施加80％牵引力至列车达到预设速度后，发送制动命令，施加80％的制动力，测试实际列车由牵引状态转换为制动状态并达到预计制动力的时间；

(b)列车以恒定速度运行，施加80％制动力至列车达到预设速度后，发送牵引命令，施加80％的牵引力，测试实际列车由制动状态转换为牵引状态并达到预计制动力的时间。

测试参数：列车在由制动变为牵引时的延时、列车由牵引变为制动时的延时。

图3是示出列车在由制动变为牵引时的延时的示意图。图4是示出列车由牵引变为制动时的延时的示意图。

测试场景2

不同速度下的牵引/制动性能：根据当前速度的不同确定其对应速度下的牵引制动性能。

测试方案：

(a)施加100％全牵引，记录列车不同速度下10km/h、20km/h、30km/h、40km/h、50km/h、60km/h、70km/h、80km/h的牵引力响应的反馈；

(b)列车达到最高允许限速后施加对大制动力直至停车，记录不同速度下的制动力响应的反馈。

测试参数：不同速度下的牵引/制动性能。

图5是示出不同速度下的牵引/制动性能的示意图。

测试场景3

制动缓解以及制动施加的响应时间：根据制动命令的改变测试其响应时间。

测试方案：

(a)控制列车加速至测试速度后控制列车以该速度允许运行，施加80％制动力；

(b)测试施加制动命令后，列车时间响应制动命令时间以及达到预期制动时间，以及列车制动至测试速度后施加缓解制动命令后，测试列车实际缓解制动时间。

测试参数：制动施加以及缓解命令与实际列车响应的延时。

图6是示出制动施加列车响应的延时的示意图。图7是示出制动缓解列车响应的延时的示意图。

测试场景4

动力制动与摩擦制动的转换：在从动力制动到摩擦制动转换过程中，确定制动反应的延时和特性。

测试方案：列车以最大加速度加速至最大允许速度后，以恒定的制动命令进行减速。

测试参数：由动力制动到摩擦制动转换时的延时以及制动力的变换。

测试场景5

一般速度控制过程：测试启动、加速、恒速运行、惰行和速度转换、减速和接近停车点、站台精确停车下的列车性能

测试方案：列车由一固定站台发车，控制列车启动、加速至允许速度，惰行以及减速并在相应停车点停车。

测试参数：列车启动延时、启动牵引力、精确停车误差、匀速运行制动牵引转换延时。

本领域技术人员可以理解，以上的测试场景都是示例性的。本发明的测试系统可根据任意参数性能输入对应场景测试文件进行单独测试。

现在回到图2，在对导入的场景进行了分析、处理之后，在步骤202，根据控制信息生成列车控制命令，以供列车执行相应的测试动作。例如，图1中场景运行模块将控制信息发送给测试模块，测试模块根据测试场景以及其对应的测试参数生成控制指令。其中，根据场景运行模块生成的包括诸如线路限速、停车点距离、运行曲线之类的控制信息，测试模块相应地计算牵引控制命令，并发送给列车，从而控制列车按照测试场景需求运行。如在测试制动施加响应延时时，可根据测试场景需求控制列车达到规定速度后保持列车惰行，之后施加制动命令。具体的列车控制命令是本领域技术人员已知的，在此不再具体描述。

在步骤203，在向列车发出控制命令后，测试系统可监视并采集列车响应于控制命令作出的测试动作所得到的实际测试数据。例如，如在测试制动施加响应延时时，图1中的参数确定模块可实时监测列车反馈数据，并记录实际列车响应时间以及达到预期制动力时间。同时，测试参数可被发送给参数确定模块。

在步骤204，基于得到的实际测试数据来确定列车参数。例如，图1中的参数确定模块可根据测试模块提供的测试参数确定相应算法、并根据所采集的列车实际运行获得的数据来确定被测参数。不同的被测参数可对应于相应的算法。例如，如果当前测试制动延时，则测试模块生成列车控制命令后告知参数确定模块当前测试为制动延时，参数模块就会调用测试制动延时的算法进行运算。计算结果被发送给ATO系统。作为一些其他的示例测试场景，如果测试列车速度，参数确定模块可直接采集当前列车反馈速度即可。当测试制动牵引性能时，则参数确定模块将考虑列车载重、列车实际加速度、列车功率、以及速度等来进行相应计算。测试时间时，则需要根据测试模块提供的命令时间和列车反馈的时间进行计算。作为又一示例，在制动命令响应延时测试场景中，参数确定模块根据测试模块发送的制动命令施加时间、列车制动响应时间、达到预期制动力时间来计算列车的制动命令响应延时。如图6所示，该延时分为两个阶段，可分为响应延时以及增涨延时。其中：

T_响应延时＝T_{列车制动命令响应时间}-T_{列车制动命令施加时间}；

T_增涨延时＝T_{达到预期制动力时间}-T_{列车制动命令响应时间}；

T_{总响应延时}＝T_响应延时+T_增长延时；

其中，响应延时为命令传输等引起，而增涨延时则是由列车的制动冲击率限制引起。经计算的出的响应延时、增涨延时以及总响应延时都被确定作为实际的列车参数，并被发送给ATO系统。

与现有技术中的确定用于ATO的参数的方案相比，本发明所提供的ATO参数确定方法至少具有以下优点：

1、本发明提供了一套完整的列车参数性能测试方法和系统，并且其为依据列车实际运行状态而进行的测试，使其测试获得的列车参数最大限度接近实际运行参数，而非依据仿真系统，从而提高ATO控车精度。

2、根据不同性能的测试可以任意组合测试场景以满足测试需求。随着列车长时间运行后性能的下降，可对列车重新进行测试并调整相应参数，以确保ATO自动控制的精确、高效。

3、本发明可实现为列车现有安装设备基础上的纯软件系统，不需要其他辅助设备如万用表、示波器等，使得测试更容易实施。

以上所已经描述的内容包括所要求保护主题的各方面的示例。当然，出于描绘所要求保护主题的目的而描述每一个可以想到的组件或方法的组合是不可能的，但本领域内的普通技术人员应该认识到，所要求保护主题的许多进一步的组合和排列都是可能的。从而，所公开的主题旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的所有这样的变更、修改和变化。

Claims (10)

1.一种基于现场捕获的确定列车参数的系统，其特征在于，所述系统包括：

列车；

列车自动运行控制系统；以及

测试系统，其中所述测试系统被配置成：

对所述列车进行场景测试；

捕获所述列车的实际测试数据；以及

基于所述实际测试数据来确定所述列车的参数，以供所述列车自动运行控制系统控制所述列车的自动运行。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试系统进一步包括：

场景运行模块，所述场景运行模块被配置成基于导入的场景数据生成控制信息；

测试模块，所述测试模块被配置成基于所生成的控制信息生成列车控制命令，并将所述列车控制命令发送给所述列车；以及

参数确定模块，所述参数确定模块根据监测到的所述列车执行所述列车控制命令后得到的实际测试数据来确定所述列车参数。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述场景数据是描述测试场景、测试方案、以及测试参数的场景测试文件。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述场景运行模块被配置成基于线路数据和场景数据来生成所述控制信息。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制信息是列车运行曲线。

6.一种基于现场捕获的确定列车参数的方法，其特征在于，所述方法包括：

对列车进行场景测试；

捕获所述列车的实际测试数据；以及

基于所述实际测试数据来确定所述列车的参数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，对列车进行场景测试进一步包括：

导入场景数据；

基于所述场景数据生成控制信息；

基于所生成的控制信息生成列车控制命令；以及

将所述列车控制命令发送给所述列车。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，捕获所述列车的实际测试数据进一步包括：

监测所述列车执行所述列车控制命令后得到的实际测试数据；以及

记录所述实际测试数据。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述实际测试数据来确定所述列车的参数进一步包括：

基于当前测试的参数调用相应的算法来基于所述实际测试数据计算当前测试的参数的值。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所确定的列车参数发送给列车自动控制系统，以供所述列车自动运行控制系统控制所述列车的自动运行。