CN108725518A - 重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统，属于轨道交通领域。该方法包括：基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度；针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置；根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。本发明可以更准确、更贴近实际情况地计算列车追踪间隔。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通，具体地涉及重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统。
背景技术
目前移动闭塞技术主要应用城市轨道交通，在重载领域无实际工程应用。目前城市轨道交通中，基于移动闭塞的正线追踪间隔的计算方法主要有两种：
1、公式计算与传统动力学仿真结合
设计人员通常采用公式法结合传统动力学仿真结果进行计算，不仅工作量大，且没有考虑信号系统控车模型对能力的影响，使得列车实际运行间隔与设计间隔存在很大差异，降低了运营效率、占用了提升运输能力的空间，给将来的运营管理带来一定的困难。
2、基于单车仿真及作图解析
参考列车模型相关标准建立精确的列车动力学模型，根据基于通信的列车控制系统CBTC下的列车超速防护系统ATP控车模型以及自动驾驶系统ATO驾驶策略建立列车控车模型，进行单车运行仿真，生成具有预设发车间隔的前车车尾和后车车头的速度/时间-距离曲线、后车车头时间-安全距离曲线，进而通过解析法计算出后车车头的速度曲线上各点对应的最小正线追踪间隔，生成正线追踪间隔曲线。
然而重载铁路与城市轨道交通在列车性能和线路条件上有很大不同。主要体现在制动力不连续、循环制动以及无控车模型。所以城市轨道交通中的计算追踪间隔的方法并不适用于重载铁路。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统，该重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统可以更准确、更贴近实际情况地计算列车追踪间隔。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法，重载列车包括前车和后车，该方法包括：基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度；针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置；根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
优选地，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置包括：根据所述后车的运行速度和所述初制动加速度计算所述后车施加初制动到停车行走的距离；根据所述距离与所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置。
优选地，从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间为从所述后车的车头位置行走到所述前车的车尾的安全临界位置的时间与从所述前车的车尾的安全临界位置行走到所述前车的车头的安全临界位置的时间的和。
优选地，该方法还包括：当所计算的追踪间隔为多个时，取最大的追踪间隔为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
优选地，基于所述列车运行监控记录装置能够读取所述后车的实际运行曲线，所述实际运行曲线记录有所述后车的车头位置、所述后车的运行速度以及所述后车从一位置行走到目标位置的时间。
本发明实施例还提供一种基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置，重载列车包括前车和后车，该装置包括：处理单元和计算单元，其中，所述处理单元用于基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度；所述计算单元用于针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置；所述处理单元还用于根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头的安全临界位置行走到所述前车的车头位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
优选地，所述计算单元还用于：根据所述后车的运行速度和所述初制动加速度计算所述后车施加初制动到停车行走的距离；根据所述距离与所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置。
优选地，从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间为从所述后车的车头位置行走到所述前车的车尾的安全临界位置的时间与从所述前车的车尾的安全临界位置行走到所述前车的车头的安全临界位置的时间的和。
优选地，所述处理单元还用于：当所计算的追踪间隔为多个时，取最大的追踪间隔为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
本发明实施例还提供一种基于移动闭塞的重载铁路系统，该系统包括上文所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置。
通过上述技术方案，采用本发明提供的重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统，基于列车运行监控记录装置读取列车的状态信息，并根据列车的状态信息进行模拟，从而得到前车的车尾的安全临界位置保证两车不相撞，最后基于列车运行监控记录装置读取列车实际行走到模拟出的前车的车头位置的时间作为前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。本发明利用列车运行监控记录装置记录的列车实际运行数据，并通过模拟计算，可以更准确、更贴近实际情况地计算列车追踪间隔。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的流程图；
图2是本发明另一实施例提供基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的流程图；
图3是本发明一实施例提供的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的原理图；
图4是本发明一实施例提供的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的结果图；
图5是本发明一实施例提供的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置的结构示意图。
附图标记说明
1 处理单元 2 计算单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
重载铁路与城市轨道交通在列车性能和线路条件上有很大不同。重载铁路主要有以下特点：
1、制动力不连续，列车制动力不连续，在不考虑电制动时，制动系统无法提供列车惰行和施加初制动产生的制动力之间的制动力。
2、循环制动，列车在长大下坡地段运行时，需要进行循环制动。列车需要反复进行排风制动与充风缓解，速度也呈波浪状。
3、无控车模型，目前尚无与实际情况高度相符的理论控车模型和理论行车曲线，司机主要依据长期驾驶总结出的规律完成驾驶操纵。
因此，本申请提出一种基于实际行车曲线而不依赖理论控车模型和理论行车曲线的重载列车追踪间隔的计算方法，以便用于准确指导移动闭塞系统的列车运行，提高运行效率。
图1是本发明一实施例提供基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的流程图。如图1所示，重载列车包括前车和后车，该方法包括：基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度(步骤S11)；针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置(步骤S12)；根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔(步骤S13)。
在闭塞线路的同一区间内，同方向运行两列车以闭塞分区为间隔运行，称为追踪运行。追踪运行的两列车在运行过程中相互不受干扰的最小间隔时间称为追踪列车间隔时间。例如：追踪间隔时间7分钟就是比如站在铁路边上一个地方，看到一列列车驶来后，到同方向下一趟列车驶来的时间间隔最少7分钟。
列车运行监控记录装置(LKJ)是保证列车运行安全为主要目的列车速度监控装置。该装置在实现列车速度安全控制的同时，采集记录与列车安全运行有关的各种机车运行状态信息，促进了机车运行管理的自动化。基于列车运行监控记录装置能够读取列车的实际运行曲线，实际运行曲线能够完全体现列车全程运行的情况，记录有位置(从而可以得到车头位置)、运行速度以及从一位置行走到目标位置的时间。
根据实际运行曲线得到每个时刻的后车的车头位置和运行速度，并针对每个时刻，均模拟对后车施加初制动，可以利用位移公式得到在后车位于此位置具有此运行速度的情况下，施加初制动后的停车位置，由于后车在此停下，因此不会与比该停车位置更远的前车相撞，该位置就是前车的车尾的安全临界位置。后车在与前车保持从施加初制动的位置到停车位置的安全距离时，可以保证即使前车发生突发情况停车时也有充足的时间和空间刹车以避免危险。在通过模拟找到安全距离之后，实际运行过程中两辆车应当保持该安全距离运行，因此从列车运行监控记录装置读取后车实际从此位置行走到前车的车头的安全临界位置实际所用的时间，即为前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。使用上述方法，由于对每个时刻的后车均进行计算，因此可以得到重载铁路正线每一位置的追踪间隔。
图2是本发明另一实施例提供基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的流程图。如图2所示，该方法包括：基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度(步骤S21)；针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度和所述初制动加速度计算所述后车施加初制动到停车行走的距离(步骤S22)；根据所述距离与所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置(步骤S23)；根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔(步骤S24)。
本实施例中，详细描述了前车的车尾的安全临界位置的计算方式。即，使用位移公式，根据后车的运行速度和初制动加速度，可以计算后车施加初制动到停车行走的距离。接着，在后车的车头位置可以从LKJ中得到的情况下，与后车行走的距离结合可以得到后车停车的位置，即前车的车尾的安全临界位置。
另外，前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔是后车从后车的车头位置行走到前车的车头位置的时间，即从后车的车头位置行走到前车的车尾的安全临界位置的时间与从前车的车尾的安全临界位置行走到前车的车头的安全临界位置的时间的和。
图3是本发明一实施例提供的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的原理图。如图3所示，由于列车的速度有上下波动，特别是在循环制动工况下，速度波动幅度会比较大，所以按照上述方法计算线路上每个位置的追踪间隔时，会出现同一位置对应不止一个追踪间隔的情况。出现这种情况时，取最大的追踪间隔作为该位置的追踪间隔。
在图3中示出了该特殊情况，后车从制动曲线与实际运行曲线重合的位置出发开始施加初制动，由于速度不同，但是均按照同一制动曲线行进，因此可能均停车到同一位置。于是，使用本发明上述方法可以得到T1、T2和T3三个追踪间隔的结果。此时为了安全起见，使用最大的追踪间隔，即T3为前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
图4是本发明一实施例提供的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法的结果图。图4展示了后车的速度距离曲线、后车的时间距离曲线、前车的车尾的时间距离曲线和追踪间隔的时间距离曲线。如图4后车的速度距离曲线和追踪间隔的时间距离曲线可以看出，循环制动时速度最低点附近是追踪间隔较大的位置。通过本方法，可找到重载移动闭塞正线通过能力的瓶颈点，进而为优化驾驶策略进一步提高正线通过能力提供理论支持。
图5是本发明一实施例提供的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置的结构示意图。如图5所示，重载列车包括前车和后车，该装置包括：处理单元1和计算单元2，其中，所述处理单元1用于基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度；所述计算单元2用于针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置；所述处理单元1还用于根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头的安全临界位置行走到所述前车的车头位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
优选地，所述计算单元2还用于：根据所述后车的运行速度和所述初制动加速度计算所述后车施加初制动到停车行走的距离；根据所述距离与所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置。
优选地，从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间为从所述后车的车头位置行走到所述前车的车尾的安全临界位置的时间与从所述前车的车尾的安全临界位置行走到所述前车的车头的安全临界位置的时间的和。
优选地，所述处理单元1还用于：当所计算的追踪间隔为多个时，取最大的追踪间隔为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
本发明实施例还提供一种基于移动闭塞的重载铁路系统，该系统包括上文所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置。
通过上述技术方案，采用本发明提供的重载列车追踪间隔计算方法、装置和重载铁路系统，基于列车运行监控记录装置读取列车的状态信息，并根据列车的状态信息进行模拟，从而得到前车的车尾的安全临界位置保证两车不相撞，最后基于列车运行监控记录装置读取列车实际行走到模拟出的前车的车头位置的时间作为前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。本发明利用列车运行监控记录装置记录的列车实际运行数据，并通过模拟计算，可以更准确、更贴近实际情况地计算列车追踪间隔。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例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，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法，重载列车包括前车和后车，其特征在于，该方法包括：
基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度；
针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置；
根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
2.根据权利要求1所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法，其特征在于，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置包括：
根据所述后车的运行速度和所述初制动加速度计算所述后车施加初制动到停车行走的距离；
根据所述距离与所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置。
3.根据权利要求1所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法，其特征在于，从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间为从所述后车的车头位置行走到所述前车的车尾的安全临界位置的时间与从所述前车的车尾的安全临界位置行走到所述前车的车头的安全临界位置的时间的和。
4.根据权利要求1所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法，其特征在于，该方法还包括：
当所计算的追踪间隔为多个时，取最大的追踪间隔为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
5.根据权利要求1所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算方法，其特征在于，基于所述列车运行监控记录装置能够读取所述后车的实际运行曲线，所述实际运行曲线记录有所述后车的车头位置、所述后车的运行速度以及所述后车从一位置行走到目标位置的时间。
6.一种基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置，重载列车包括前车和后车，其特征在于，该装置包括：
处理单元和计算单元，其中，
所述处理单元用于基于列车运行监控记录装置读取每个时刻的所述后车的车头位置和运行速度；
所述计算单元用于针对所述每个时刻，模拟对所述后车施加初制动，根据所述后车的运行速度、所述初制动加速度以及所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置；
所述处理单元还用于根据所述前车的车尾的安全临界位置，基于所述列车运行监控记录装置读取所述后车从所述后车的车头的安全临界位置行走到所述前车的车头位置所用的时间以作为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
7.根据权利要求6所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置，其特征在于，所述计算单元还用于：
根据所述后车的运行速度和所述初制动加速度计算所述后车施加初制动到停车行走的距离；
根据所述距离与所述后车的车头位置计算所述前车的车尾的安全临界位置。
8.根据权利要求6所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置，其特征在于，从所述后车的车头位置行走到所述前车的车头的安全临界位置所用的时间为从所述后车的车头位置行走到所述前车的车尾的安全临界位置的时间与从所述前车的车尾的安全临界位置行走到所述前车的车头的安全临界位置的时间的和。
9.根据权利要求6所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置，其特征在于，所述处理单元还用于：
当所计算的追踪间隔为多个时，取最大的追踪间隔为所述前车的车尾的安全临界位置的追踪间隔。
10.一种基于移动闭塞的重载铁路系统，其特征在于，该系统包括权利要求6-9所述的基于移动闭塞的重载列车追踪间隔计算装置。
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