CN107972698B - 一种列车ato超速安全防范方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车ATO超速安全防范方法，其根据高速限制以及低速限制，对原始列车自动驾驶运行速度曲线进行优化调整；追踪沿优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行的列车的实际运行速度；确认列车出现超速趋势时，根据高速限制值实时调整制动档位，直至列车重新按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行；确认列车超速时，基于列车实际运行速度与安全防护曲线的差值和临界阈值的比较结果对列车采取相应的制动措施，直至列车实际运行速度趋于优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线后，继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。本发明能够分阶段对列车超速实施多重安全防护，使得列车安全性能更加得以保障。

Description

一种列车ATO超速安全防范方法

技术领域

本发明涉及铁路运输调度领域，尤其是涉及一种列车ATO(Automatic TrainOperation，自动驾驶)超速安全防范方法。

背景技术

铁路机车作为常见交通工具，具有运输量巨大、速度较快、运输距离长等特点。随着各地区之间的人员流动量和货物流动量的快速增长，对机车驾驶提出了更加安全、稳定、节能的要求。对于非自动化驾驶的铁路机车，存在行驶平均速度低、安全性差、停车不准等缺点，且司机的驾驶技术严重影响列车运行状况。司机驾驶技术依靠长期实践、不断积累经验而来，且仅习惯于在一条线路上驾驶，难以达到最优的控制效果。因此，针对现有状况，实现铁路机车自动驾驶的需求越来越迫切。

城际铁路相对于城市轨道交通，环境因素更为复杂多变，行驶距离更长，线路调度更为复杂，因而实现铁路机车的自动驾驶难度更大。而且，列车自动驾驶中安全性更为重要，更需要重点关注并进行防护。列车安全性的一个重要指标是列车运行速度达到要求，严格不允许超速，因此在铁路机车的自动驾驶控制中，如何进行超速安全防范是重中之重。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种列车ATO超速安全防范方法，其能够在列车不同运行阶段对列车超速实施多重安全防护，使得列车自动驾驶运行的安全性能更加得以保障。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种列车ATO超速安全防范方法，其包括：

步骤S10，根据速度限制，对ATO系统生成的原始列车自动驾驶运行速度曲线进行优化调整，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线；

步骤S20，当列车沿优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行时，追踪列车运行过程中的实际运行速度；

步骤S30，根据实际运行速度和高速限制确认列车实际运行速度出现超速趋势时，则根据实际运行速度和高速限制值实时调整制动档位，直至列车重新按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行；

步骤S40，根据列车ATO系统维护的安全防护曲线确认列车自动驾驶时超速，则基于列车实际运行速度与安全防护曲线的差值和临界阈值的比较结果对列车采取相应的制动措施，直至列车实际运行速度等于当前时刻优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度，则列车继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

更优选地，所述步骤S10包括：

步骤S1011，找寻坡段或高速限制结束位置，以该高速限制结束位置作为坐标原点，用高速限制值减去安全阈值，得到位于高速限制结束位置纵向坐标上的第一调整点C；从该第一调整点C开始，在原始档位基础上加2档作为初始档位，以此初始档位为基点进行正向求解，在正向求解过程中不断寻找使列车加速的期望档位，直到通过期望档位加速使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线相交，得到第一相交点D，连接第一调整点C和第一相交点D，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段，同时记录该CD段对应的期望档位序列；

步骤S1012，从该第一调整点C开始，在原始档位基础上增加2档位作为初始档位，并此初始档位为基点进行反求操作，在反求过程中，不断寻找使列车运行速度低于高速限制值减去安全阈值之差以下的期望档位，直到得到位于高速限速起始位置B1纵向坐标上的第二调整点B，连接第一调整点C和第二调整点B，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的BC段，同时记录BC段对应的期望档位序列；

步骤S1013，从第二调整点B开始，通过档位寻找，找到使列车运行加速度大于0的档位，并使用这个档位进行反求操作，在反求过程中，不断寻找使列车运行速度加速的期望档位，直到使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线相交，得到第二相交点A，连接第二调整点B和第二相交点A，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的AB段，同时记录AB段对应的期望档位序列；

步骤S1014，将优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段、BC段和AB段以及各段对应的期望档位序列进行合并，得到完整的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列。

更优选地，所述步骤S10包括：

步骤S1021，以原始列车自动驾驶运行速度曲线与低速限制线相交的末端分界点C2为坐标原点，将低速限制值加上安全阈值，得到位于低速限制末端分界点纵向坐标上的第一调整点C点，从此第一调整点C为起始点，根据列车牵引力和阻力模型计算使当前列车保持匀速的期望档位g，以档位g为基准降2档作为初始档位，并以此初始档位为基点进行正向求解，在正向求解过程中不断寻找使列车降速的期望档位，直到通过期望档位降速使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线相交，得到第一相交点D点，连接第一调整点C与第一相交点D，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段，同时记录CD段对应的期望档位序列；

步骤S1022，以第一调整点C为起始点，以档位g为基准降2档作为初始档位，并以此初始档位为基点进行反求操作，在反求过程中，寻找使列车运行速度保持在低速限制值加上安全阈值之和以上的期望档位，直到计算到第二调整点B，该第二调整点位于原始列车自动驾驶运行速度曲线与低速限制线相交的首端分界点B2的纵向坐标上，连接第二调整点B与第一调整点C，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的BC段，同时记录BC段对应的期望档位序列；

步骤S1023、从第二调整点B开始，通过档位寻找，找到加速度小于0的档位，并将此档位作为初始档位，并以此初始档位为基点进行反求，不断寻找使列车运行速度减速的期望档位，直到使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线相交于第二相交点A，连接第二调整点B与第二相交点A，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的AB段，同时记录AB段对应的期望档位序列；

步骤S1024，将优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段、BC段和AB段以及各段对应的期望档位序列进行合并，得到完整的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列。

更优选地，所述步骤S30包括：

步骤S301，判断实际运行速度与高速限制的差值是否小于设定速度阈值，若是，则表示列车出现了超速趋势，于是执行步骤S302，即根据实际运行速度和高速限制值启动相应的制动档位进行制动，然后执行步骤S303；否则，继续跟踪列车实际运行速度，并转入步骤S301；

步骤S303，监测实际运行速度是否恢复到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线，若是，则执行步骤S304，即提示司机已经降到安全速度下，并在当前时刻按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行；否则，继续执行步骤S302。

更优选地，所述步骤S30中的制动档位通过如下公式计算得到：

其中，g_b为制动档位，α为系数，v_r为实际运行速度，v_l为高速限制值，g_min为最大制动档位。

更优选地，所述步骤S40包括：

步骤S401，判断列车当前实际运行速度是否超过安全防护曲线，当列车当前实际运行速度超过安全防护曲线时，则执行步骤S402；否则继续步骤S401；

步骤S402，停止牵引并触发声光报警；

步骤S403，对列车采取相应的制动措施；

步骤S404，判断常规制动设定时间是否到达，若没有，则继续返回步骤S403；否则，执行步骤S405；

步骤S405，判断列车当前实际运行速度是否下降到安全防护曲线以下，若是，则执行步骤S406，即提示司机缓解制动；否则执行步骤S407，即将制动方式改为紧急制动，然后继续转入步骤S405；

步骤S407，当列车实际运行速度等于当前时刻优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度时，列车继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

更优选地，在所述步骤S403之前，还包括：

根据列车实际运行速度与安全防护曲线的差值以及临界阈值判断在当前行驶状态下应采用常规制动还是紧急制动，如果差值在临界阈值以内则确定采用常规制动；如果差值超过临界阈值，则确定使用紧急制动。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：

本发明根据高速限制以及低速限制，对ATO系统生成的原始列车自动驾驶运行速度曲线进行优化调整，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线，实现了在列车运行前的安全防范；

本发明通过在确认实时跟踪的列车实际运行速度出现超速趋势时实时调整制动档位，实现了列车运行过程中预超速情况下的安全防范；

本发明通过安全防护曲线确认列车超速时启动相应地制动，最终使列车运行速度曲线趋于优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线，实现了列车运行过程中超速情况下的安全防范。

可见本发明针对列车行驶过程的不同情况进行了安全防护操作，使得列车行驶更加有安全保障。而且从优化调整列车自动驾驶运行速度曲线到列车行驶的整个过程都进行了安全防护，实现了多重防护，使得列车自动驾驶运行的安全性能更加得以保障。

附图说明

图1为本发明列车ATO超速安全防范方法的流程图；

图2为本发明中的列车超高速限制时的安全防护调整策略示意图；

图3为本发明中的列车速度低于低速限制时的安全防护策略示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。

本发明提供一种列车ATO超速安全防范方法，其首先根据高速限制以及低速限制，对ATO系统生成的原始列车自动驾驶运行速度曲线进行优化调整，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线；然后在机车依据优化后的列车自动驾驶运行速度曲线运行过程中，对列车运行速度进行实时跟踪，当确认列车当前运行速度出现超速趋势时，则实时调整制动；并在运行过程中根据当前列车的速度限制因素维护一条安全防护曲线，并当确认当前列车运行速度超过安全防护曲线时，则认为列车超速，并启动相应地制动，最终使列车运行速度曲线趋于优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线。通过此控制，可以使得列车行驶更加有安全保障。

本发明的一种列车ATO超速安全防范方法的具体实施过程如图1所示，包括如下步骤：

步骤S10，根据高速限制以及低速限制，对ATO系统生成的原始列车自动驾驶运行速度曲线进行优化调整，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线。

当列车ATO系统预规划完成列车的操纵档位后，可得到原始列车自动驾驶运行速度曲线；当原始列车自动驾驶运行速度曲线超出要求的高速限制时，通过改变档位使得列车运行速度下降到高速限制以下；当原始列车自动驾驶运行速度曲线低于低速限制(如20km/h)时，通过改变列车档位使列车运行速度上升到低速限制加上安全阈值(如8km/h)之上。通过如此调整，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线。该步骤S10的具体实施过程分如下两种情况分别实施：

第一种情况：当原始列车自动驾驶运行速度曲线超出要求的高速限制时的安全防护调整。

具体结合如下面图2所示的超高速限制的安全防护调整策略示意图进行说明：

如图2所示，实线表示的曲线为原始列车自动驾驶运行速度曲线1，用实线表示的直线为高速限制线2，用虚线表示的折线为优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线3，B1为高速限制起始位置，C1为高速限制结束位置。

列车原始列车自动驾驶运行速度曲线超高速限制时的安全防护调整的过程如下：

步骤S1011，找寻坡段或高速限制结束位置(如图2中C1点)，以该高速限制结束位置作为坐标原点，用高速限制值减去安全阈值(如8km/h)，得到位于高速限制结束位置纵向坐标上的第一调整点(图2中的C点)；从该第一调整点(C点)开始，在原始档位基础上加2档作为初始档位，以此初始档位为基点进行正向求解，在正向求解过程中不断寻找使列车加速的期望档位，直到通过期望档位加速使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线1相交，得到第一相交点(图2中的D点)，连接第一调整点(图2中的C点)和第一相交点(图2中的D点)，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段，同时记录该CD段对应的期望档位序列。

步骤S1012，从该第一调整点(图1中的C点)开始，在原始档位基础上增加2档位作为初始档位，并此初始档位为基点进行反求操作(反求操作是使用列车的牵引计算模型，从后往前计算的一种方式)，在反求过程中，不断寻找使列车运行速度低于高速限制值减去安全阈值之差以下的期望档位，直到得到位于高速限速起始位置(图2中的B1点)纵向坐标上的第二调整点(即图2中的B点)，连接第一调整点(图2中的C点)和第二调整点(图2中的B点)，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的BC段，同时记录BC段对应的期望档位序列。

步骤S1013，从第二调整点(图2中的B点)开始，通过档位寻找，找到使列车运行加速度大于0的档位，并使用这个档位进行反求操作，在反求过程中，不断寻找使列车运行速度加速的期望档位，直到使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线1相交，得到第二相交点(如图2中的A点)，连接第二调整点(B点)和第二相交点(A点)，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的AB段，同时记录AB段对应的期望档位序列。

步骤S1014，将优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段、BC段和AB段以及各段对应的期望档位序列进行合并，得到完整的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列。

经过如上步骤S1011至步骤S1014的过程可以看出，原始列车自动驾驶运行速度曲线超出高速限制后，通过正向求解与反向求解相结合，针对原始列车自动驾驶运行速度曲线1超出高速限制范围的部分进行分段，对分段的各个部分进行单独的调整，最后合并起来，得到最终满足高速限制要求的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线与期望档位序列。

第二种情况：当原始列车自动驾驶运行速度曲线低于低速限制时的安全防护调整。

通常情况下，当列车实际运行速度低于低速限制(如20km/h)时，则认为列车有停车的风险。为了防止列车在运行过程中因速度过低而停车，本发明通过改变列车档位使列车运行速度曲线上升到低速限制值加上安全阈值(如8km/h)之上，以此来进行安全防护调整。该第二种情况的安全防护调整过程具体结合下面图3所示的列车速度低于低速限制时的安全防护策略示意图进行说明：

图3中，用实线表示的曲线为列车原始列车自动驾驶运行速度曲线1，用实线表示的直线为低速限制(如20km/h)线4，用虚线表示的折线为调整后的列车自动驾驶运行速度曲线3；B2为原始列车自动驾驶运行速度曲线1与低速限制线4相交的首端分界点(简称低速限速首端分界点)，C2为原始列车自动驾驶运行速度曲线1与低速限制线4相交的末端分界点(简称低速限速末端分界点)。

该第二种情况下的列车原始列车自动驾驶运行速度曲线低于低速限制(如20km/h)时的安全防护调整安全防护调整过程具体如下：

步骤S1021，以原始列车自动驾驶运行速度曲线1与低速限制线4相交的末端分界点(如图3中的C2点)为坐标原点，将低速限制值加上安全阈值(如8km/h)，得到位于低速限制末端分界点纵向坐标上的第一调整点(如图3中的C点)，从此第一调整点(C点)为起始点，根据列车牵引力和阻力模型计算使当前列车保持匀速的期望档位(记为g档)，以该g档为基准降2档作为初始档位，并以此初始档位为基点进行正向求解，在正向求解过程中不断寻找使列车降速的期望档位，直到通过期望档位降速使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线1相交，得到第一相交点(如图3中的D点)，连接第一调整点(C点)点与第一相交点(D点)，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段，同时记录CD段对应的期望档位序列。

步骤S1022，以第一调整点(C点)为起始点，以该g档为基准降2档作为初始档位，并以此初始档位为基点进行反求操作，在反求过程中，寻找使列车运行速度保持在低速限制值加上安全阈值之和以上的期望档位，直到计算到第二调整点(B点)，该第二调整点位于原始列车自动驾驶运行速度曲线1与低速限制线相交的首端分界点(B2点)的纵向坐标上，连接第二调整点(B点)与第一调整点(C点)，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线3的BC段，同时记录BC段对应的期望档位序列。

步骤S1023、从第二调整点(B点)开始，通过档位寻找，找到加速度小于0的档位，并将此档位作为初始档位，并以此初始档位为基点进行反求，不断寻找使列车运行速度减速的期望档位，直到使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线1相交于第二相交点(如图3中的A点)，连接第二调整点(B点)与第二相交点(A点)，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线3的AB段，同时记录AB段对应的期望档位序列。

步骤S1024，将优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段、BC段和AB段以及各段对应的期望档位序列进行合并，得到完整的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列。

由上面步骤可以看出，列车速度过低时的安全防护过程与超高速限制时的安全防护过程均使用正向求解与反向求解相结合的方法，通过对整个异常区域进行分段求解，并进行验证调整，最后合成得到能够满足约束条件的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列。

上述两种情况可以分别使用，也可以同时使用，同时使用时二者不分先后。通过上述过程，可以得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线。之后，列车可以按照此优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线来运行。

在列车实际运行过程中，由于测量精度存在误差以及各种外界的干扰因素，实际的列车运行速度曲线和优化调整的列车运行速度曲线会存在偏差。因此当列车实际运行时，对实际的列车运行速度进行控制追踪，监督列车运行状况。当发现列车运行速度存在超速隐患时进行提前制动调整；当发现列车运行速度超高速限制后提示司机，根据紧急状态启动常规制动或紧急制动，使列车恢复正常行驶状态。具体如下步骤实现：

步骤S20，当列车沿优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行时，追踪列车运行过程中的实际运行速度。

步骤S30，根据实际运行速度和高速限制确认列车实际运行速度出现超速趋势时，则根据实际运行速度和高速限制值实时调整制动档位，直至列车重新按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

该步骤S30的执行过程具体包括如下步骤：

步骤S301，判断实际运行速度与高速限制的差值是否小于设定速度阈值(如5km/h)，若是，则表示列车出现了超速趋势，于是执行步骤S302，即根据实际运行速度和高速限制值启动相应的制动档位进行制动，然后执行步骤S303；否则，转入步骤S20。

制动档位通过如下公式计算得到：

其中，g_b为制动档位，α为系数，v_r为实际运行速度，v_l为高速限制值，g_min为最大制动档位。

由该公式可以看出，当实际的列车运行速度与高速限制越接近时，制动档位越接近于最大制动档位。

启动制动档位后还进一步向司机发出警报，提示司机降低列车运行速度，以达到安全防护的目标。

步骤S303，监测实际运行速度是否恢复到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线，若是，则执行步骤S304，即提示司机已经降到安全速度下，并重新按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行；否则，继续执行步骤S302。

由于列车运行过程会随时有临时状况的发生，这些临时状况容易导致列车运行出现超速情况，在这种情况下，需要启动列车自动驾驶超速后的安全防护措施。具体如下面步骤：

步骤S40，根据列车ATO系统维护的安全防护曲线确认列车自动驾驶时超速，则基于列车实际运行速度与安全防护曲线的差值和临界阈值的比较结果对列车采取相应的制动措施，直至列车实际运行速度等于当前时刻优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度，则列车继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

在列车运行过程中，列车ATO系统实时获取当前列车的各种速度限制因素，如线路允许速度、模式限制速度、列车构造速度(包括列车允许运行的最高速度和最低速度)、临时限制速度，取这些限制速度的最低值，并根据路线信息、车辆信息即得到当前列车在该条路线运行时的安全防护曲线。列车在运行过程中根据实时情况不断计算和维护着安全防护曲线，并基于该安全防护曲线确认列车自动驾驶时是否超速，并在超速时采取相应的制动措施以保证列车安全运行。

步骤S401，判断列车当前实际运行速度是否超过安全防护曲线，当检测到列车当前实际运行速度超过安全防护曲线时，则执行步骤S402；否则继续步骤S401。

步骤S402，停止牵引并触发声光报警；

步骤S403，对列车采取相应的制动措施。

在对列车进行制动前，根据列车实际运行速度与安全防护曲线的差值，并根据该差值与临界阈值(如8km/h)判断在当前行驶状态下应采用常规制动还是紧急制动，如果差值在临界阈值以内则确定采用常规制动；如果差值超过临界阈值，则确定使用紧急制动。

由于列车制动期间会使列车运行速度下降，但也不能一直制动，于是执行如下步骤：

步骤S404，判断常规制动设定时间(如1分钟)是否到达，若没有，则继续返回步骤S403；否则，执行步骤S405；

步骤S405，判断列车当前实际运行速度是否下降到安全防护曲线以下(即进入安全速度区域)，若是，则执行步骤S406，即提示司机缓解制动；否则执行步骤S407，即将制动方式改为紧急制动，然后继续转入步骤S405，直至列车实际运行速度回到安全速度区域后，再提醒司机缓解制动。

经过司机紧急和缓解制动后，列车实际运行速度逐渐接近当前位置处对应的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度。

步骤S407，当列车实际运行速度等于当前时刻优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度时，列车继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (6)

1.一种列车ATO超速安全防范方法，其特征在于，所述列车ATO超速安全防范方法包括：

步骤S10，根据速度限制，对ATO系统生成的原始列车自动驾驶运行速度曲线进行优化调整，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线；当原始列车自动驾驶运行速度曲线超出要求的高速限制时，所述步骤S10包括：

步骤S1011，找寻坡段或高速限制结束位置，以该高速限制结束位置作为坐标原点，用高速限制值减去安全阈值，得到位于高速限制结束位置纵向坐标上的第一调整点C；从该第一调整点C开始，在原始档位基础上加2档作为初始档位，以此初始档位为基点进行正向求解，在正向求解过程中不断寻找使列车加速的期望档位，直到通过期望档位加速使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线(1)相交，得到第一相交点D，连接第一调整点C和第一相交点D，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段，同时记录该CD段对应的期望档位序列；

步骤S1012，从该第一调整点C开始，在原始档位基础上增加2档位作为初始档位，并此初始档位为基点进行反求操作，在反求过程中，不断寻找使列车运行速度低于高速限制值减去安全阈值之差以下的期望档位，直到得到位于高速限速起始位置B1纵向坐标上的第二调整点B，连接第一调整点C和第二调整点B，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的BC段，同时记录BC段对应的期望档位序列；

步骤S1013，从第二调整点B开始，通过档位寻找，找到使列车运行加速度大于0的档位，并使用这个档位进行反求操作，在反求过程中，不断寻找使列车运行速度加速的期望档位，直到使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线(1)相交，得到第二相交点A，连接第二调整点B和第二相交点A，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的AB段，同时记录AB段对应的期望档位序列；

步骤S1014，将优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段、BC段和AB段以及各段对应的期望档位序列进行合并，得到完整的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列；

步骤S20，当列车沿优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行时，追踪列车运行过程中的实际运行速度；

步骤S30，根据实际运行速度和高速限制确认列车实际运行速度出现超速趋势时，则根据实际运行速度和高速限制值实时调整制动档位，直至列车重新按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行；

步骤S40，根据列车ATO系统维护的安全防护曲线确认列车自动驾驶时超速，则基于列车实际运行速度与安全防护曲线的差值和临界阈值的比较结果对列车采取相应的制动措施，直至列车实际运行速度等于当前时刻优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度，则列车继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

2.根据权利要求1所述的一种列车ATO超速安全防范方法，其特征在于，当原始列车自动驾驶运行速度曲线低于低速限制时，所述步骤S10包括：

步骤S1021，以原始列车自动驾驶运行速度曲线(1)与低速限制线(4)相交的末端分界点C2为坐标原点，将低速限制值加上安全阈值，得到位于低速限制末端分界点纵向坐标上的第一调整点C点，从此第一调整点C为起始点，根据列车牵引力和阻力模型计算使当前列车保持匀速的期望档位g，以档位g为基准降2档作为初始档位，并以此初始档位为基点进行正向求解，在正向求解过程中不断寻找使列车降速的期望档位，直到通过期望档位降速使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线(1)相交，得到第一相交点D点，连接第一调整点C与第一相交点D，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段，同时记录CD段对应的期望档位序列；

步骤S1022，以第一调整点C为起始点，以档位g为基准降2档作为初始档位，并以此初始档位为基点进行反求操作，在反求过程中，寻找使列车运行速度保持在低速限制值加上安全阈值之和以上的期望档位，直到计算到第二调整点B，该第二调整点位于原始列车自动驾驶运行速度曲线(1)与低速限制线相交的首端分界点B2的纵向坐标上，连接第二调整点B与第一调整点C，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的BC段，同时记录BC段对应的期望档位序列；

步骤S1023、从第二调整点B开始，通过档位寻找，找到加速度小于0的档位，并将此档位作为初始档位，并以此初始档位为基点进行反求，不断寻找使列车运行速度减速的期望档位，直到使列车运行速度与原始列车自动驾驶运行速度曲线(1)相交于第二相交点A，连接第二调整点B与第二相交点A，得到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的AB段，同时记录AB段对应的期望档位序列；

步骤S1024，将优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线的CD段、BC段和AB段以及各段对应的期望档位序列进行合并，得到完整的优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线和期望档位序列。

3.根据权利要求1所述的一种列车ATO超速安全防范方法，其特征在于，所述步骤S30包括：

步骤S301，判断实际运行速度与高速限制的差值是否小于设定速度阈值，若是，则表示列车出现了超速趋势，于是执行步骤S302，即根据实际运行速度和高速限制值启动相应的制动档位进行制动，然后执行步骤S303；否则，继续跟踪列车实际运行速度，并转入步骤S301；

步骤S303，监测实际运行速度是否恢复到优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线，若是，则执行步骤S304，即提示司机已经降到安全速度下，并在当前时刻按照优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行；否则，继续执行步骤S302。

4.根据权利要求1所述的一种列车ATO超速安全防范方法，其特征在于，所述步骤S30中的制动档位通过如下公式计算得到：

其中，g_b为制动档位，α为系数，v_r为实际运行速度，v_l为高速限制值，g_min为最大制动档位。

5.根据权利要求1所述的一种列车ATO超速安全防范方法，其特征在于，所述步骤S40包括：

步骤S401，判断列车当前实际运行速度是否超过安全防护曲线，当列车当前实际运行速度超过安全防护曲线时，则执行步骤S402；否则继续步骤S401；

步骤S402，停止牵引并触发声光报警；

步骤S403，对列车采取相应的制动措施；

步骤S404，判断常规制动设定时间是否到达，若没有，则继续返回步骤S403；否则，执行步骤S405；

步骤S405，判断列车当前实际运行速度是否下降到安全防护曲线以下，若是，则执行步骤S406，即提示司机缓解制动；否则执行步骤S407，即将制动方式改为紧急制动，然后继续转入步骤S405；

步骤S407，当列车实际运行速度等于当前时刻优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线上的速度时，列车继续沿着优化调整后的列车自动驾驶运行速度曲线运行。

6.根据权利要求5所述的一种列车ATO超速安全防范方法，其特征在于，在所述步骤S403之前，还包括：

根据列车实际运行速度与安全防护曲线的差值以及临界阈值判断在当前行驶状态下应采用常规制动还是紧急制动，如果差值在临界阈值以内则确定采用常规制动；如果差值超过临界阈值，则确定使用紧急制动。