CN110239590B - 闭塞分区长度符合性检算方法与平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闭塞分区长度符合性检算方法与平台，该方案采用列控车载设备制动模型，自动导入新建铁路闭塞分区长度设计和坡度数据，简化仿真数据配置工作；该方案无需仿真动车组在新建铁路的运行场景，简化测试流程，缩短检算周期，及时反馈闭塞分区长度符合性检算结果；该方案自动生成新建铁路闭塞分区长度符合性检算结果，避免人工误判；该方案可直观显示闭塞分区长度设计和列控车载设备所需制动距离，导出检算结果文件。

Description

闭塞分区长度符合性检算方法与平台

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种闭塞分区长度符合性检算方法与平台。

背景技术

2004年铁道部确定了中国列车运行控制系统(CTCS，Chinese Train ControlSystem)技术体系和基本框架，发布了《CTCS技术规范总则》(科技运函〔2004〕14号)。经过十多年的发展，应用于200～250km/h线路的CTCS-2级列控系统和应用于300km/h及以上线路的CTCS-3级列控系统从无到有，逐步完善，并广泛地应用在我国高速铁路建设中。列控车载设备由最初的用于250km/h动车组的CTCS2-200C型和CTCS2-200H型列控车载设备，发展到应用于300km/h以上动车组的CTCS3-300T型、CTCS3-300S型和CTCS3-300H型车载设备。通过再创新，研发人员开发了自主CTCS-3级列控系统，已完成上道试验。

列控车载设备是动车组列车运行安全保障的关键设备，全国在用的动车组列车均装备了列控车载设备，实现超速防护功能，当列车运行速度超出速度监督曲线允许时，输出制动保证列车安全运行。生成控车曲线的控车算法是列控车载设备的核心技术，根据动车组制动性能、线路条件和移动授权等因素计算生成模式曲线，实时监控动车组运行速度，保障列车安全运行。

依据《中国铁路总公司关于明确新建铁路客运专线大于20‰坡道区段列车限速有关问题的通知》(铁总办函【2014】584号)，由于大西客专在闭塞分区长度设计过程中未检算各个型号列控车载设备的匹配性，导致在长大坡道下出现列控车载设备允许速度提前下降的问题，最终大西客专大于20‰坡道区段按局部限速方案实施。为了避免其他具有长大坡道工程特点的新建项目出现类似问题，要求列控车载设备厂家验证新建铁路客运专线的闭塞分区长度符合性。

列控车载设备厂家通过仿真验证新建铁路客运专线的闭塞分区长度符合性，目前存在如下问题：

(1)仿真数据配置工作量大。由于设计院行车专业负责闭塞分区长度划分，尚未编制仿真实验室所需的列控工程数据表，线路较长且应答器组报文的编制工作繁琐，导致仿真数据配置工作量巨大。

(2)闭塞分区长度符合性测试周期长。列控车载设备厂家需仿真动车组在新建铁路客运专线的运行场景，测试验证闭塞分区长度的符合性，由于新建线路较多并且运行里程较长，导致测试周期较长，不能及时反馈闭塞分区长度符合性检算结果。

(3)测试结果不可控。测试结果采用人工观察显示屏的方式进行评判，受个人专业技术水平影响较大，在长时间的测试过程中容易出现疲劳误判。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用列控车载设备制动模型的闭塞分区长度符合性检算方法与平台，可减少仿真数据配置和测试工作量，自动生成新建铁路闭塞分区长度符合性检算结果，避免人工误判，缩短检算周期，及时反馈闭塞分区长度符合性检算结果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种闭塞分区长度符合性检算方法，包括：

获取新建铁路的基础线路数据与相关参数并做相应的预处理；

基于基础数据与相关参数，采用列控车载设备制动模型进行列车运行仿真，计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线，进而计算列车当前位置的允许速度值；

根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求，根据判断结果生成闭塞分区长度符合性检算结果统计分析图表，并输出。

一种闭塞分区长度符合性检算平台，包括：

基础数据处理模块，用于获取新建铁路的基础线路数据与相关参数并做相应的预处理；

运行仿真模块，用于基于新建铁路的基础数据与相关参数，采用列控车载设备制动模型进行列车运行仿真，计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线，进而计算列车当前位置的允许速度值；

闭塞分区符合性检算模块，用于根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求；

统计分析模块，用于根据判断结果生成闭塞分区长度符合性检算结果统计分析图表，并输出。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，1)自动导入新建铁路闭塞分区长度设计和坡度数据，简化仿真数据配置工作。2)无需仿真动车组在新建铁路的运行场景，简化测试流程，缩短检算周期，及时反馈闭塞分区长度符合性检算结果。3)自动生成新建铁路闭塞分区长度符合性检算结果，避免人工误判。4)直观显示闭塞分区长度设计和列控车载设备所需制动距离，导出检算结果文件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种闭塞分区长度符合性检算方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种闭塞分区长度符合性检算方法的技术架构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种闭塞分区长度符合性检算平台的示意图。

具体实施方式

下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种闭塞分区长度符合性检算方法，其主要过程如图1所示，主要包括：

1、获取新建铁路的基础线路数据与相关参数并做相应的预处理。

本发明实施例中，所述新建铁路的基础线路数据与相关参数主要包括：新建铁路的闭塞分区数据与坡度数据、仿真参数和动车组制动参数。

获取上述数据与参数后，进行简单的预处理，使其可以直接应用于后续步骤。

示例性的，动车组制动参数可以采用列控车载设备制动距离较长的CRH3A型动车组制动参数。

本发明实施例中，新建铁路的闭塞分区数据和坡度数据可为预先设计的数据文件，以便于完成不同线路的仿真分析。

2、基于新建铁路的基础数据与相关参数，采用列控车载设备制动模型进行列车运行仿真，计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线，进而计算列车当前位置的允许速度值。

1)计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线。

a、根据基础线路数据，计算L5码追踪码序下闭塞分区长度之和，记为长度A，可存储在total_length变量中。

本领域技术人员可以理解，依据《机车信号信息定义及分配》(TB/T 3060-2016)，L5码表示列车运行前方至少有7个闭塞分区空闲。

示例性的，遍历闭塞分区设计文件，可计算相邻7个闭塞分区长度之和，仅有信号机类型为“逆向进站”不作为独立的闭塞分区，不需要计算相邻7个闭塞分区长度之和。

b、计算移动授权终点位置：设定站内安全距离取值为N米，区间安全距离取值为M米；当信号机类型为站内出站信号机或进路信号机时，安全距离取值为N米，否则取值为M米；由于长度A是指相邻7个闭塞分区长度之和，则移动授权终点位置为列车前方第7个闭塞分区终点位置减去安全距离，取值为长度A减去安全距离。

示例性的，可设置N＝30，M＝100。

c、计算列车位置至移动授权终点之间的线路坡度：假设列车位置取值为起始信号机位置(取值为0)，通过列车位置搜索基础线路数据，得到列车位置至移动授权终点的线路坡度；

示例性的，可将列车位置至移动授权终点之间的线路坡度保存在数组Tb_Profil_Pente中，按照坡度区段起点位置(单位：m)和坡度值(上坡为正，下坡为负，单位：‰)排列。最不利坡度值Pente_Max取值为Tb_Profil_Pente中的最小坡度值。

d、计算列车到移动授权终点之间的最限制速度曲线。

示例性的，最限制速度曲线的顶棚速度值(Tab_Vit_Mrsp)可设为250km/h，按照限速区段起点位置(单位：m)和限速值(单位：m/s)排列。

2)采用列控车载设备制动模型，结合动车组制动参数、列车位置至移动授权终点的线路坡度以及最限制速度曲线(即，最限制速度曲线的顶棚速度值)，生成紧急制动曲线(Courbe_Fu)和常用制动曲线(Courbe_Fi)。

示例性的，可以采用CTCS2-200C型列控车载设备制动模型。

3)基于紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时与测速测距误差影响，计算列车当前位置的允许速度值(Vit_Permise)。

3、根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求，根据判断结果生成闭塞分区长度符合性检算结果统计分析图表，并输出。

本发明实施例中，根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求的方式如下：

当列车允许速度不等于顶棚速度值时，闭塞分区长度设计小于列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算；

当列车允许速度等于顶棚速度值时，综合计算紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时以及测速测距误差后生成的制动起点至终点信号机的距离(brake_distance_validation)，如果该距离不大于长度A，则闭塞分区长度设计满足列控车载设备制动距离要求，否则闭塞分区长度设计不满足列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算。

根据上述判断结果，也即闭塞分区长度符合性检算结果，将相关数据及结果保存至数据库中，生成检算结果统计分析图表，并输出检算结果文件。

以上主要针对一个闭塞分区进行长度符合性检算进行介绍，其他闭塞分区的长度符合性检算方式与文中类似，不再赘述。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种闭塞分区长度符合性检算方法的技术架构示意图，其技术架构由应用层、支撑层及相应的支撑组件共同构成。

1、应用层。

在应用层中采用了三层架构风格，主要包括数据层、服务层和展现层，功能如下：

(1)展现层：用于与用户进行前端交互。采用了HTML、CSS、JavaScript和SVG可缩放矢量图形等Web前端技术及相关界面展示组件，确保用户有良好的使用体验。

(2)服务层：按照功能将各业务模块和外部接口划分为不同的服务组件，保持系统功能的清晰，降低系统模块间耦合，使系统具有较好的可扩展性。

(3)数据层：用于将业务信息、配置信息、系统运行信息等存储到数据库中，系统使用MySQL作为服务器数据库。

前述步骤1中的新建铁路的闭塞分区数据与坡度数据、仿真参数和动车组制动参数通过应用层的数据层存储至数据库中。调用支撑组件中的数组库管理备份数据库。

前述步骤2中的计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线、采用列控车载设备制动模型计算列车允许速度以及闭塞分区长度检算结果判断通过应用层的服务层实现。调用支撑组件中的仿真参数管理设置线路名称、动车组型号和列控车载设备型号。

前述步骤3中的检算结果统计分析图表通过应用层的展现层实现。调用支撑组件中的报表和数据可视化组件展现数据。

2、功能组件。

功能组件中包括了系统功能模块运行所需的支撑性功能，主要包括：

(1)报表组件：通过基于报表组件的开发，以满足业务中对报表的需求，同时也尽可能减少由于业务的变化而引起对系统的影响。

(2)数据库管理：包括与业务相关的数据库备份、更新、查询和删除等操作。

(3)数据可视化组件：提供直观，交互丰富，可高度个性化定制的数据可视化图表。

(4)仿真参数管理：用于平台所涉及的检算相关参数的变更和保存管理。

(5)界面显示管理：用于界面显示的窗口、文字、图标和颜色等元素风格的管理。

3、支撑层

支撑层指系统运行所需要的软硬件、网络环境，包括软件运行环境和硬件环境。

(1)软件运行环境：包括Koa、Vue.js、Node.js、MySQL数据库、服务器操作系统等。

(2)硬件环境：包括服务器、系统局域网和网络设备。

本发明另一实施例还提供一种闭塞分区长度符合性检算平台，如图3所示，其主要包括：

基础数据处理模块，用于获取新建铁路的基础线路数据与相关参数并做相应的预处理；

运行仿真模块，用于基于新建铁路的基础数据与相关参数，采用列控车载设备制动模型进行列车运行仿真，计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线，进而计算列车当前位置的允许速度值；

闭塞分区符合性检算模块，用于根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求；

统计分析模块，用于根据判断结果生成闭塞分区长度符合性检算结果统计分析图表，并输出。

进一步的，所述新建铁路的基础线路数据与相关参数包括：新建铁路的闭塞分区数据与坡度数据、仿真参数和动车组制动参数。

进一步的，所述计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线的方式包括：

根据基础线路数据，计算L5码追踪码序下闭塞分区长度之和，记为长度A；

计算移动授权终点位置：设定站内安全距离取值为N米，区间安全距离取值为M米；当信号机类型为站内出站信号机或进路信号机时，安全距离取值为N米，否则取值为M米；移动授权终点位置取值为长度A减去安全距离；

计算列车位置至移动授权终点之间的线路坡度：假设列车位置取值为起始信号机位置，通过列车位置搜索基础线路数据，得到列车位置至移动授权终点的线路坡度；

计算列车到移动授权终点之间的最限制速度曲线。

进一步的，采用列控车载设备制动模型，结合动车组制动参数、列车位置至移动授权终点的线路坡度以及最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线；

基于紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时与测速测距误差影响，计算列车当前位置的允许速度值。

进一步的，根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求包括：

当列车允许速度不等于顶棚速度值时，闭塞分区长度设计小于列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算；

当列车允许速度等于顶棚速度值时，综合计算紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时以及测速测距误差后生成的制动起点至终点信号机的距离，如果该距离不大于长度A，则闭塞分区长度设计满足列控车载设备制动距离要求，否则闭塞分区长度设计不满足列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算。

上述平台中各模块的原理及其相互之间协调配合工作的方式在前述实施例中已经进行了详细的介绍，不再赘述。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将平台的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种闭塞分区长度符合性检算方法，其特征在于，包括：

获取新建铁路的基础线路数据与相关参数并做相应的预处理；

基于基础线路数据与相关参数，采用列控车载设备制动模型进行列车运行仿真，计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线，进而计算列车当前位置的允许速度值；

根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求，根据判断结果生成闭塞分区长度符合性检算结果统计分析图表，并输出；

其中，根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求包括：

当列车允许速度不等于顶棚速度值时，闭塞分区长度设计小于列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算；

当列车允许速度等于顶棚速度值时，综合计算紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时以及测速测距误差后生成的制动起点至终点信号机的距离，如果该距离不大于长度A，则闭塞分区长度设计满足列控车载设备制动距离要求，否则闭塞分区长度设计不满足列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算；长度A为根据基础线路数据，计算的L5码追踪码序下闭塞分区长度之和。

2.根据权利要求1所述的一种闭塞分区长度符合性检算方法，其特征在于，所述新建铁路的基础线路数据与相关参数包括：新建铁路的闭塞分区数据与坡度数据、仿真参数和动车组制动参数。

3.根据权利要求1或2所述的一种闭塞分区长度符合性检算方法，其特征在于，计算移动授权终点位置，以及列车到移动授权终点之间的线路坡度的方式包括：

计算移动授权终点位置：设定站内安全距离取值为N米，区间安全距离取值为M米；当信号机类型为站内出站信号机或进路信号机时，安全距离取值为N米，否则取值为M米；移动授权终点位置取值为长度A减去安全距离；

计算列车位置至移动授权终点之间的线路坡度：假设列车位置取值为起始信号机位置，通过列车位置搜索基础线路数据，得到列车位置至移动授权终点的线路坡度。

4.根据权利要求3所述的一种闭塞分区长度符合性检算方法，其特征在于，

采用列控车载设备制动模型，结合动车组制动参数、列车位置至移动授权终点的线路坡度以及最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线；

基于紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时与测速测距误差影响，计算列车当前位置的允许速度值。

5.一种闭塞分区长度符合性检算平台，其特征在于，包括：

基础数据处理模块，用于获取新建铁路的基础线路数据与相关参数并做相应的预处理；

运行仿真模块，用于基于新建铁路的基础线路数据与相关参数，采用列控车载设备制动模型进行列车运行仿真，计算列车到移动授权终点之间的线路坡度和最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线，进而计算列车当前位置的允许速度值；

闭塞分区符合性检算模块，用于根据允许速度值与最限制速度曲线中的顶棚速度值，判断闭塞分区长度设计是否满足列控车载设备制动距离要求，包括：当列车允许速度不等于顶棚速度值时，闭塞分区长度设计小于列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算；当列车允许速度等于顶棚速度值时，综合计算紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时以及测速测距误差后生成的制动起点至终点信号机的距离，如果该距离不大于长度A，则闭塞分区长度设计满足列控车载设备制动距离要求，否则闭塞分区长度设计不满足列控车载设备制动距离要求，需优化延长后再进行检算；其中，长度A为根据基础线路数据，计算的L5码追踪码序下闭塞分区长度之和；

统计分析模块，用于根据判断结果生成闭塞分区长度符合性检算结果统计分析图表，并输出。

6.根据权利要求5所述的一种闭塞分区长度符合性检算平台，其特征在于，所述新建铁路的基础线路数据与相关参数包括：新建铁路的闭塞分区数据与坡度数据、仿真参数和动车组制动参数。

7.根据权利要求5或6所述的一种闭塞分区长度符合性检算平台，其特征在于，计算移动授权终点位置，以及列车到移动授权终点之间的线路坡度的方式包括：

计算移动授权终点位置：设定站内安全距离取值为N米，区间安全距离取值为M米；当信号机类型为站内出站信号机或进路信号机时，安全距离取值为N米，否则取值为M米；移动授权终点位置取值为长度A减去安全距离；

计算列车位置至移动授权终点之间的线路坡度：假设列车位置取值为起始信号机位置，通过列车位置搜索基础线路数据，得到列车位置至移动授权终点的线路坡度。

8.根据权利要求7所述的一种闭塞分区长度符合性检算平台，其特征在于，

采用列控车载设备制动模型，结合动车组制动参数、列车位置至移动授权终点的线路坡度以及最限制速度曲线，生成紧急制动曲线和常用制动曲线；

基于紧急制动曲线、常用制动曲线、制动延时与测速测距误差影响，计算列车当前位置的允许速度值。

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