CN111267637A - 动车组速度控制方法及系统 - Google Patents

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CN111267637A CN201911219767.2A CN201911219767A CN111267637A CN 111267637 A CN111267637 A CN 111267637A CN 201911219767 A CN201911219767 A CN 201911219767A CN 111267637 A CN111267637 A CN 111267637A
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赵红卫
张顺广
高枫
姚放
黄志平
孔元
穆瑞琦
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Abstract

本发明提供一种动车组速度控制方法及系统。该动车组速度控制方法包括：根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。本发明可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。

Description

动车组速度控制方法及系统
技术领域
本发明涉及动车组技术领域，具体地，涉及一种动车组速度控制方法及系统。
背景技术
高速动车组的网络控制系统相当于动车组的“大脑和神经”，承担着整个动车组的控制、监视、诊断与保护任务,负责完成列车的运行控制、监视、诊断功能，通过列车网络控制和管理列车的牵引系统、制动系统、高压系统、辅助供电、空调、行车安全设备、车门、照明等几乎所有子系统，动车组所有数据的通信、处理和显示都通过该系统实现。网络控制系统不仅可以实现高速动车组的所有控制任务，而且可以通过在线监视和诊断保障动车组安全运营，在列车运行、维护中起着极其重要的作用，是高速动车组的核心九大关键技术之一。
列车网络控制系统具备定速运行控制功能，列车定速控制功能就是列车司机给定列车运行的目标速度，由列车网络控制系统自动运行跟踪给定目标速度，从而使列车可以按司机要求速度定速运行，是动车组的一种运行控制方式，可以协助司机更好的操纵列车。
列车目标速度由司机手动设定，由列车网络控制系统根据预先制定的控制算法，不断追踪给定速度，最终达到目标速度，使列车以目标速度定速运行。现有的列车定速控制算法虽然也可以实现列车的定速控制功能，但是存在以下不足，
1、控制精度不够，定速效果不够好。特别是在低于30km/h目标速度时，或者是更低的定速目标值时,速度控制精度不够，速度追踪性能不好,很难控制列车稳定在速度目标值。目前，速度追踪指标是在定速目标值的±2km/h之内。
2、乘客的舒适度不够。过大或者过快施加牵引力/制动力，都过引起列车冲动，从而引起乘客乘坐的不舒适。
现有技术仅以列车速度差为控制对象，采用的是速度闭环控制，造成列车定速控制不稳定，动态响应慢，控制精度差。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种动车组速度控制方法及系统，以动车组的加速度为控制对象，在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种动车组速度控制方法，包括：
根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
根据加速度控制指标得到动车组控制指令；
根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。
本发明实施例还提供一种动车组速度控制系统，包括：
加速度控制指标单元，用于根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
控制指令单元，用于根据加速度控制指标得到动车组控制指令；
运行速度控制单元，用于根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现所述的动车组速度控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的动车组速度控制方法的步骤。
本发明实施例的动车组速度控制方法及系统根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标，可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中动车组速度控制方法的流程图；
图2是本发明实施例中控制动车组的运行速度的流程图；
图3是本发明实施例中动车组速度控制系统的结构框图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
鉴于现有技术仅以列车速度差为控制对象，造成列车定速控制不稳定，动态响应慢，控制精度差，本发明实施例提供一种动车组速度控制方法，以动车组的加速度为控制对象，在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例中动车组速度控制方法的流程图。如图1所示，动车组速度控制方法包括：
S101：根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标。
一实施例中，S101包括：对动车组加速度进行信号调理；对经过信号调理的动车组加速度进行滤波；根据经过滤波的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标。
其中，可以通过加速度观测器检测到动车组加速度。将加速度指标与经过滤波的动车组加速度相减，即可得到加速度控制指标。
S102：根据加速度控制指标得到动车组控制指令。
一实施例中，S102包括：对加速度控制指标进行比例积分调节处理，得到加速度控制量；根据加速度控制量得到动车组控制指令。
S103：根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。
其中，当动车组实际速度接近设定速度时，动车组的加速度会线性的逐渐减小，以令动车组实际速平稳达到设定速度。
图1所示的动车组速度控制方法的执行主体可以为计算机。由图1所示的流程可知，本发明实施例的动车组速度控制方法根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标，可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
现有的列车速度控制算法仅能控制列车电制动力的发挥，不能控制列车空气制动力，这就造成了在定速目标速度低于10km/h时，列车仅能在牵引和惰行两种工况下进行控制切换，仅依靠惰行的列车阻力使列车速度减小，因而无法稳定的运行在目标速度，比如定速目标为5km/h，控制精度差。
图2是本发明实施例中控制动车组的运行速度的流程图。如图2所示，根据动车组控制指令控制动车组的运行速度包括：
S201：判断动车组控制指令是否为制动力控制指令。
S202：当动车组控制指令为制动力控制指令时，将制动力控制指令中的制动力与预先获取的电制动力阈值进行比较。
其中，当动车组控制指令为牵引力控制指令时，根据牵引力控制指令中的牵引力生成电牵引力指令；根据电牵引力指令控制动车组的运行速度。
S203：当制动力大于电制动力阈值时，根据制动力和电制动力阈值生成电制动力指令和空气制动力指令；根据电制动力指令和空气制动力指令控制动车组的运行速度。
具体实施时，电制动力指令或电牵引力指令作用于变流器，变流器根据电制动力指令或电牵引力指令控制电机以控制动车组的运行速度。
S204：当制动力小于电制动力阈值时，根据制动力生成电制动力指令；根据电制动力指令控制动车组的运行速度。
从图2中可以看出，本发明中的制动力包括电制动力和空气制动力。由于可以控制动车组的空气制动力，因而在低于10km/h的列车速度目标下，在牵引系统的电制动力无法发挥时，通过调节动车组的空气制动力，可以精确调节动车组的加速度控制值，使动车组可以在牵引、惰行和制动的工况进行切换，提高了控制精度和稳定性，在低速度目标值时，仍然可以得到比较好的速度追踪控制效果，速度控制精度为±1km/h。
本发明实施例的流程如下：
1、对动车组加速度进行信号调理。
2、对经过信号调理的动车组加速度进行滤波。
3、根据经过滤波的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标。
4、对加速度控制指标进行比例积分调节处理，得到加速度控制量。
5、根据加速度控制量得到动车组控制指令。
6、判断动车组控制指令是否为制动力控制指令。
7、当动车组控制指令为制动力控制指令时，将制动力控制指令中的制动力与预先获取的电制动力阈值进行比较。当动车组控制指令为牵引力控制指令时，根据牵引力控制指令中的牵引力生成电牵引力指令；根据电牵引力指令控制动车组的运行速度。
8、当制动力大于电制动力阈值时，根据制动力和电制动力阈值生成电制动力指令和空气制动力指令；根据电制动力指令和空气制动力指令控制动车组的运行速度。
9、当制动力小于电制动力阈值时，根据制动力生成电制动力指令；根据电制动力指令控制动车组的运行速度。
综上，本发明实施例的动车组速度控制方法根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标，可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种动车组速度控制系统，由于该系统解决问题的原理与动车组速度控制方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图3是本发明实施例中动车组速度控制系统的结构框图。如图3所示，动车组速度控制系统包括：
加速度控制指标单元，用于根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
控制指令单元，用于根据加速度控制指标得到动车组控制指令；
运行速度控制单元，用于根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。
在其中一种实施例中，运行速度控制单元具体用于：
判断动车组控制指令是否为制动力控制指令；
当动车组控制指令为制动力控制指令时，将制动力控制指令中的制动力与预先获取的电制动力阈值进行比较；
当制动力大于电制动力阈值时，根据制动力和电制动力阈值生成电制动力指令和空气制动力指令；根据电制动力指令和空气制动力指令控制动车组的运行速度；
当制动力小于电制动力阈值时，根据制动力生成电制动力指令；根据电制动力指令控制动车组的运行速度。
在其中一种实施例中，控制指令单元具体用于：
对加速度控制指标进行比例积分调节处理，得到加速度控制量；
根据加速度控制量得到动车组控制指令。
在其中一种实施例中，加速度控制指标单元具体用于：
对动车组加速度进行信号调理；
对经过信号调理的动车组加速度进行滤波；
根据经过滤波的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标。
综上，本发明实施例的动车组速度控制系统根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标，可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时可以实现动车组速度控制方法的全部或部分内容，例如，处理器执行计算机程序时可以实现如下内容：
根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
根据加速度控制指标得到动车组控制指令；
根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。
综上，本发明实施例的计算机设备根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标，可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可以实现动车组速度控制方法的全部或部分内容，例如，处理器执行计算机程序时可以实现如下内容：
根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
根据加速度控制指标得到动车组控制指令；
根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标。
综上，本发明实施例的计算机可读存储介质根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；根据加速度控制指标得到动车组控制指令；根据动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至动车组的加速度达到加速度指标，可以在速度控制上具有更高的稳定性和控制精度，提高乘客的舒适度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元，或装置都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

Claims (10)

1.一种动车组速度控制方法，其特征在于，包括：
根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
根据所述加速度控制指标得到动车组控制指令；
根据所述动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至所述动车组的加速度达到所述加速度指标。
2.根据权利要求1所述的动车组速度控制方法，其特征在于，根据所述动车组控制指令控制动车组的运行速度包括：
判断所述动车组控制指令是否为制动力控制指令；
当所述动车组控制指令为制动力控制指令时，将所述制动力控制指令中的制动力与预先获取的电制动力阈值进行比较；
当所述制动力大于所述电制动力阈值时，根据所述制动力和所述电制动力阈值生成电制动力指令和空气制动力指令；根据所述电制动力指令和所述空气制动力指令控制所述动车组的运行速度；
当所述制动力小于所述电制动力阈值时，根据所述制动力生成电制动力指令；根据所述电制动力指令控制所述动车组的运行速度。
3.根据权利要求1所述的动车组速度控制方法，其特征在于，根据所述加速度控制指标得到动车组控制指令包括：
对所述加速度控制指标进行比例积分调节处理，得到加速度控制量；
根据所述加速度控制量得到动车组控制指令。
4.根据权利要求1所述的动车组速度控制方法，其特征在于，根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标包括：
对所述动车组加速度进行信号调理；
对经过信号调理的动车组加速度进行滤波；
根据经过滤波的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标。
5.一种动车组速度控制系统，其特征在于，包括：
加速度控制指标单元，用于根据实时获取的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标；
控制指令单元，用于根据所述加速度控制指标得到动车组控制指令；
运行速度控制单元，用于根据所述动车组控制指令控制动车组的运行速度，直至所述动车组的加速度达到所述加速度指标。
6.根据权利要求5所述的动车组速度控制系统，其特征在于，所述运行速度控制单元具体用于：
判断所述动车组控制指令是否为制动力控制指令；
当所述动车组控制指令为制动力控制指令时，将所述制动力控制指令中的制动力与预先获取的电制动力阈值进行比较；
当所述制动力大于所述电制动力阈值时，根据所述制动力和所述电制动力阈值生成电制动力指令和空气制动力指令；根据所述电制动力指令和所述空气制动力指令控制所述动车组的运行速度；
当所述制动力小于所述电制动力阈值时，根据所述制动力生成电制动力指令；根据所述电制动力指令控制所述动车组的运行速度。
7.根据权利要求5所述的动车组速度控制系统，其特征在于，所述控制指令单元具体用于：
对所述加速度控制指标进行比例积分调节处理，得到加速度控制量；
根据所述加速度控制量得到动车组控制指令。
8.根据权利要求5所述的动车组速度控制系统，其特征在于，所述加速度控制指标单元具体用于：
对所述动车组加速度进行信号调理；
对经过信号调理的动车组加速度进行滤波；
根据经过滤波的动车组加速度和预设的加速度指标得到加速度控制指标。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一项所述的动车组速度控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的动车组速度控制方法的步骤。
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