CN111688768A - 一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及常导长定子磁浮运控系统领域，更具体的说，涉及一种基于磁浮系统的列车自动运行方法及系统。本发明提出基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，所述磁悬浮系统包括中央控制系统、分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统，包括以下步骤：列车的唤醒步骤；自动进路设置步骤；按时刻表/运行图自动运行步骤，根据列车自动运行系统发送的时刻表/运行图指挥行车及进路，并将列车运行状态和位置信息发送到调度员工作站进行显示；列车运行调整步骤；列车的休眠步骤。本发明实现了车辆段自动运行，将车辆段运行计划列入自动运行时刻表，实现车辆段列车自动派班、自动进路、自动运行出库等功能。

Description

一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统

技术领域

本发明涉及常导长定子磁浮运控系统领域，更具体的说，涉及一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统。

背景技术

国内绝大多数已开通运行或在建的干线铁路均为人工驾驶模式，即为由司机操控列车运行，列车运行的速度和站台停车由司机或列车自动驾驶(ATO，Automatic TrainOperation)设备控制，同时司机需要兼顾正常运行、应急及故障情况下的操作处理。

现在的人工驾驶方法存在以下问题：线路无信号机，车载控制系统不配备驾驶功能，高速列车运行如通过人工驾驶，通过司机目视行车控制列车，降低了列车运行的安全性和可靠性。

我国在轨道交通列车自动运行方面缺乏自主知识产权的核心技术，特别是在磁浮轨道交通领域相关基础理论研究领域有所欠缺，成为我国磁浮轨道交通发展需要重点突破的关键技术。

因此，需要开发列车自动运行系统和方法解决以上一系列问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统，解决人工驾驶的安全性和可靠性较低的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，所述磁悬浮系统包括中央控制系统、分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统，包括以下步骤：

列车的唤醒步骤，中央控制系统对列车进行唤醒；

自动进路设置步骤，中央控制系统根据预先设置的自动触发距离以及列车当前状态检查自动进路设置请求，并发出相应的进路指令到分区控制系统；

按时刻表/运行图自动运行步骤，分区控制系统根据列车自动运行系统发送的时刻表/运行图指挥行车及进路，并将列车运行状态和位置信息发送到调度员工作站进行显示，所述列车自动运行系统设置在中央控制系统中；

列车运行调整步骤，在列车运行偏离时刻表/运行图时，调整时刻表/运行图的运行参数，指挥列车按照调整后的时刻表/运行图运行；

列车的休眠步骤，中央控制系统对列车进行休眠。

在一实施例中，所述列车的唤醒与休眠步骤中，列车唤醒进一步包括以下步骤：

中央控制系统根据列车时刻表发出唤醒指令，各车载设备上电并自检；

车载控制系统向中央控制系统报告自检状态；

分区控制系统根据列车自检状态，完成列车登录并告知中央控制系统。

在一实施例中，所述列车的唤醒与休眠步骤中，列车休眠进一步包括以下步骤：

在列车回车辆段库内停运后，中央控制系统对其继续跟踪，并在休眠断电后保留列车位置。

在一实施例中，所述自动进路设置，进一步包括以下步骤：

中央控制系统，检测到列车进入自动触发距离范围内并满足触发条件时，发送进路指令到分区控制系统。

在一实施例中，所述按时刻表/运行图自动运行，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统，按列车预先设置好的计划时刻表/运行图发送运行计划、进路信息、列车识别号到分区控制系统，所述列车自动运行系统，设置在中央控制系统中；

分区控制系统，根据其列车运行计划信息指挥行车及进路，实现列车的自动运行和控制，将列车运行信息数据发送到调度员工作站实现监视；

列车自动运行系统，实时接收分区控制系统发送的列车位置及运行状态信息，实现与列车数据的更新，发送给调度员工作站进行显示。

在一实施例中，所述按时刻表/运行图自动运行，进一步包括以下步骤：

时刻表信息分解；

时刻表信息下发；

执行命令的检查；

时刻表执行监视。

在一实施例中，所述时刻表信息分解，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统获取存储在数据库服务器的计划时刻表信息；

列车自动运行系统根据分区区段信息对计划时刻表进行拆分，将计划时刻表信息按照分区线路运行计划进行分解；

分区控制系统接受列车在所属区段的运行计划和进路信息。

在一实施例中，所述时刻表信息下发，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统连续不断地接收列车的位置信息；

列车自动运行系统根据列车的运行位置及速度信息，提前将运行计划及进路信息实时发送到分区控制系统；

中央控制系统检查所有发给分区控制系统的命令是否被成功接收及执行。

在一实施例中，所述执行命令的检查，进一步包括以下步骤：

分区控制系统对列车自动运行系统所发送的命令进行安全防护检查，如不能通过安全检查，则反馈执行失败的原因，引导对时刻表进行修改。

在一实施例中，所述时刻表执行监视，进一步包括以下步骤：

以列表的方式查看每个时刻表信息的列车服务和车次的下发及执行状态，对正在执行的命令以消息列表中进行实时显示。

在一实施例中，所述列车运行调整，进一步包括自动调整步骤：

所述自动调整步骤，为列车默认运行步骤，当列车出现早晚点的情况且在自动调整范围内，自动实时调整时刻表的运行参数，分区控制系统根据调整后的计划指挥列车运行，直至列车实际运行与计划运行图达到一致。

在一实施例中，所述列车运行调整，进一步包括人工调整步骤：

当列车运行严重偏离计划，超过了自动调整范围，列车无法按照自动调整运行图运行时，通过时刻表/运行图管理进行人工修改时刻表，并将修改后的时刻表实时下发至分区控制系统，分区控制系统根据修改后的计划指挥列车运行，使列车按照调整后的时刻表运行。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于磁悬浮系统的列车自动运行系统，所述磁悬浮系统包括中央控制系统、分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统，其特征在于，所述列车自动运行系统，设置在中央控制系统中，与分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统配合，进行列车的唤醒和休眠、自动进路设置、按时刻表/运行图自动运行和列车运行调整。

在一实施例中，所述列车自动运行系统，通过与分区控制系统配合，实时发送列车时刻表到分区控制系统；

所述分区控制系统，分解时刻表形成运行计划，实时发送到牵引控制系统，实现列车的自动运行。

本发明提出的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统，解决了磁浮列车正线自动运行的问题，实现了车辆段自动运行，将车辆段运行计划列入自动运行时刻表，实现车辆段列车自动派班、自动进路、自动运行出库等功能。

本发明提出的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统，具体具有以下有益效果：

1)自动运行系统的服务器设置在控制中心机房，统一集中管理，具备主备冗余功能，以保障系统的安全稳定，中央集中式的列车自动运行系统，无需配备车站及车辆段服务器，从而节约了设备成本，高性能服务器提高了系统运行效率。

2)具备智能的短延时实时调整功能，无需人工干预，系统能够自动对列车进行调整，能够提高列车运行的准点率，提升运行效率。

3)中央自动运行系统包含车辆段自动运行系统，实现了车辆段无人值守。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明一实施例的基于磁悬浮系统的列车自动运行系统的工作原理图；

图2揭示了根据本发明一实施例的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法流程图；

图3揭示了根据本发明一实施例的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法的按时刻表/运行图自动运行流程图。

图中各附图标记的含义如下：

100中央控制系统；

101列车自动运行系统；

200通信网络系统；

300分区控制系统；

301分区安全控制子系统；

302分区牵引切断子系统；

303分区道岔控制子系统；

400车载控制系统。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明涉及常导长定子磁浮运控系统领域，具体涉及磁浮运控的中央控制系统(CCS)，开展磁浮列车自动运行系统研究具有重要的理论意义和现实意义。

图1揭示了根据本发明一实施例的基于磁悬浮系统的列车自动运行系统的工作原理图，如图1所示的实施例中，本发明提供了一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，通过设置在磁悬浮系统的中央控制系统中列车自动运行系统(ATO，Automatic TrainOperation)，与磁悬浮系统的各个子系统配合完成。

磁悬浮系统包括中央控制系统(CCS，Centralized Control System)、分区控制系统(DCS，Decentralized Control System)、车载控制系统(VCS，Vehicle Control System)以及通信网络系统四大子系统组成。

在图1所示的实施例中，中央控制系统100，通过通信网络系统200与分区控制系统300、车载控制系统400互联，负责整个运行线路的地面及车辆控制，管理车辆的出入库及维修任务等核心功能。

分区控制系统300，控制本分区的牵引供电系统、道岔系统、紧急停车及安全防护等。

更进一步的，分区控制系统300包括分区安全控制子系统301，分区牵引切断子系统302和分区道岔控制子系统303。

在本实施例中，分区安全控制子系统301，为分区安全控制计算机，执行紧急停车及安全防护等动作。

在本实施例中，分区牵引切断子系统302，为分区牵引切断计算机，对牵引供电系统进行控制切断。

在本实施例中，分区道岔控制子系统303，为分区道岔控制计算机，对道岔系统进行控制。

车载控制系统400，安装于车辆上，主要实现列车防护、紧急制动等功能。

列车自动运行系统101，设置在中央控制系统100中，通过与分区控制系统300配合，实现实时发送列车时刻表到分区控制系统300。

分区控制系统300，分解时刻表形成运行计划，实时发送到牵引控制系统301，实现列车的自动运行，以解决现有的自动驾驶等技术问题。

可选的，中央的自动运行服务器分配到各个车站，每个车站配置的列车自动运行系统与所属的分区控制系统实现交互，运行计划由控制中心发送到车站的列车自动运行系统，同样可以实现自动运行的功能。

因此，多个车站的列车自动运行系统服务器代替中央自动运行服务器，可以达到实施本发明技术方案的目的。

更进一步的，列车自动运行系统101连接的分区控制系统300超过上限时，可采用多个列车自动运行系统101的方式实现，达到实现本发明扩展方案的目的。

本发明提出的高速磁浮列车，均采用自动运行模式运营，其中列车自动运行系统主要作用是尽量减少操作员在操作员终端上的操作，并确保能够及时、正确地预定到列车运行时需要占用的行车进路和时刻表信息，实现列车自动运行。

另外，列车自动运行系统发送实时显示数据给操作终端系统，以进行及时更新操作显示。

图2揭示了根据本发明一实施例的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法流程图，如图2所示，为了实现上述目的，本发明提出的一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，具体包括以下步骤：

S1列车的唤醒；

S2自动进路设置；

S3按时刻表/运行图自动运行；

S4列车运行调整；

S5列车的休眠；

上述5个步骤并没有顺序的关系，根据车辆实际运行情况进行设置。

下面分别对每一步骤进行说明介绍。

S1列车唤醒步骤，进一步包括以下步骤：

中央控制系统100，根据时刻表发出唤醒指令，各车载设备上电，车载设备开始自检。

车载设备完成自检后，车载控制系统400向中央控制系统100报告自检状态。

根据列车自检情况，分区控制系统300完成列车登录，并告知中央控制系统100列车已完成登录。

更进一步的，列车车载设备自检，为一系列的测试工作，进一步包括静态测试和动态测试。

自动进路设置是列车自动运行的主要功能，主要任务是根据预先设置的数据以及系统的当前状态检查自动进路设置请求，并决定要发出哪些命令。

自动进路设置是中央控制系统100自动进路控制的核心功能。

S2自动进路设置，进一步包括以下步骤：

中央控制系统100，检测到列车进入自动触发距离范围内并满足触发条件时，将发送进路指令到分区控制系统300。

其中，自动触发距离是指列车进路触发点到进路区段始端的距离。

自动触发距离受列车速度、系统通信时延、进路排列时间及列车紧急制动时间等影响。自动触发距离的设置需综合考虑上述因素。

自动触发距离过短可能因过晚排列进路导致列车被迫减速，自动触发距离过长可能因过早排列进路从而影响有其他进路需求的列车的正常运行。

S3按时刻表/运行图自动运行，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统101，按列车预先设置好的计划时刻表/运行图发送运行计划、进路信息、列车识别号等信息到分区控制系统300；

分区控制系统300，根据其列车运行计划等信息指挥行车及进路，以实现列车的自动运行和控制，将列车运行信息等数据发送到调度员工作站实现监视；

列车自动运行系统101，实时接收分区控制系统300发送的列车位置及运行状态信息，并实现与列车相关数据的更新，发送给调度员工作站进行显示。

需要说明的是，在本发明中，时刻表和运行图是两个一致的概念，均表示列车的运行计划、进路信息、列车识别号等信息，相互之间没有区别。

图3揭示了根据本发明一实施例的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法的按时刻表/运行图自动运行流程图，如图3所示，更进一步的，S3按时刻表/运行图自动运行，包括以下步骤：

S301时刻表信息分解；

S302时刻表信息下发；

S303执行命令的检查；

S304时刻表执行监视。

所述步骤S301时刻表信息分解，更进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统101启动后，获取存储在数据库服务器的计划时刻表信息，如未有可用的计划时刻表，则系统产生报警，提示调度员立即编辑当天计划时刻表。

所述计划时刻表包含每个分区的列车运行计划及列车的进路信息。

根据分区区段信息对计划时刻表进行拆分，将计划时刻表信息按照分区线路运行计划进行分解。

分区控制系统300，只接受列车在所属区段的运行计划和进路信息。

所述步骤S302时刻表信息下发，更进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统101连续不断地接收列车的位置信息。

列车自动运行系统101根据列车的运行位置及速度信息，提前将运行计划及进路信息等实时发送到分区控制系统300。

对于所有发给分区控制系统300的命令，中央控制系统100检查是否被成功接收及执行，中央控制系统100判断在指定的时间内是否从分区控制系统300收到相应的接收确认，在指定的时间范围判断是否被成功执行，否则系统将进行重复发送，仍未收到执行成功后，系统进行报警。

所述步骤S303执行命令的检查，更进一步包括以下步骤：

分区控制系统300对列车自动运行系统101所发送的命令进行安全防护检查。

如果不能通过安全防护检查，则反馈执行失败的原因，以引导调度员对时刻表进行修改。

安全防护检查包括：进路的冲突、区段占用冲突、进路办理故障、车站占用冲突等。

所述步骤S304时刻表执行监视，更进一步包括以下步骤：

以列表的方式查看每个时刻表信息的列车服务和车次的下发及执行状态，同时对正在执行的命令以消息列表中进行实时显示。

S4列车运行调整，进一步包括自动调整和人工调整步骤：

自动调整步骤，为默认情况下系统采用的运行步骤，当列车出现早晚点的情况且在自动调整范围内，列车自动实时调整时刻表运行参数，直至列车实际运行与计划运行图达到一致，从而指挥列车运行。

当超过自动调整范围时，系统提示人工介入调整，进入人工调整步骤，自动调整范围可以设置。

人工调整步骤为，当列车运行严重偏离计划，超过了自动调整范围，列车无法按照自动调整运行图运行时，调度员可通过时刻表/运行图管理进行人工修改时刻表，并将修改后的时刻表实时下发至分区控制系统300，分区控制系统300将立即根据修改后的计划指挥列车运行，使列车尽可能按照调整后的时刻表/运行图运行。

S5列车休眠步骤，进一步包括以下步骤：

正常运营列车回车辆段库内停运后，由中央控制系统100继续对其进行跟踪，并在休眠断电后，由中央控制系统100保留列车位置。

本发明提出的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统，解决了磁浮列车正线自动运行的问题，实现了车辆段自动运行，将车辆段运行计划列入自动运行时刻表，实现车辆段列车自动派班、自动进路、自动运行出库等功能。

本发明提出的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法及系统，具体具有以下有益效果：

1)自动运行系统的服务器设置在控制中心机房，统一集中管理，具备主备冗余功能，以保障系统的安全稳定，中央集中式的列车自动运行系统，无需配备车站及车辆段服务器，从而节约了设备成本，高性能服务器提高了系统运行效率。

2)具备智能的短延时实时调整功能，无需人工干预，系统能够自动对列车进行调整，能够提高列车运行的准点率，提升运行效率。

3)中央自动运行系统包含车辆段自动运行系统，实现了车辆段无人值守。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (14)

1.一种基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，所述磁悬浮系统包括中央控制系统、分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统，其特征在于，包括以下步骤：

列车的唤醒步骤，中央控制系统对列车进行唤醒；

自动进路设置步骤，中央控制系统根据预先设置的自动触发距离以及列车当前状态检查自动进路设置请求，并发出相应的进路指令到分区控制系统；

按时刻表/运行图自动运行步骤，分区控制系统根据列车自动运行系统发送的时刻表/运行图指挥行车及进路，并将列车运行状态和位置信息发送到调度员工作站进行显示，所述列车自动运行系统设置在中央控制系统中；

列车运行调整步骤，在列车运行偏离时刻表/运行图时，调整时刻表/运行图的运行参数，指挥列车按照调整后的时刻表/运行图运行；

列车的休眠步骤，中央控制系统对列车进行休眠。

2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述列车的唤醒步骤，进一步包括以下步骤：

中央控制系统根据列车时刻表发出唤醒指令，各车载设备上电并自检；

车载控制系统向中央控制系统报告自检状态；

分区控制系统根据列车自检状态，完成列车登录并告知中央控制系统。

3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述列车的休眠步骤，进一步包括以下步骤：

在列车回车辆段库内停运后，中央控制系统对其继续跟踪，并在休眠断电后保留列车位置。

4.根据权利要求1所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述自动进路设置，进一步包括以下步骤：

中央控制系统，检测到列车进入自动触发距离范围内并满足触发条件时，发送进路指令到分区控制系统。

5.根据权利要求1所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述按时刻表/运行图自动运行，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统，按列车预先设置好的计划时刻表/运行图发送运行计划、进路信息、列车识别号到分区控制系统；

分区控制系统，根据其列车运行计划信息指挥行车及进路，实现列车的自动运行和控制，将列车运行信息数据发送到调度员工作站实现监视；

列车自动运行系统，实时接收分区控制系统发送的列车位置及运行状态信息，实现与列车数据的更新，发送给调度员工作站进行显示。

6.根据权利要求5所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述按时刻表/运行图自动运行，进一步包括以下步骤：

时刻表信息分解；

时刻表信息下发；

执行命令的检查；

时刻表执行监视。

7.根据权利要求6所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述时刻表信息分解，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统获取存储在数据库服务器的计划时刻表信息；

列车自动运行系统根据分区区段信息对计划时刻表进行拆分，将计划时刻表信息按照分区线路运行计划进行分解；

分区控制系统接受列车在所属区段的运行计划和进路信息。

8.根据权利要求6所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述时刻表信息下发，进一步包括以下步骤：

列车自动运行系统连续不断地接收列车的位置信息；

列车自动运行系统根据列车的运行位置及速度信息，提前将运行计划及进路信息实时发送到分区控制系统；

中央控制系统检查所有发给分区控制系统的命令是否被成功接收及执行。

9.根据权利要求6所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述执行命令的检查，进一步包括以下步骤：

分区控制系统对列车自动运行系统所发送的命令进行安全防护检查，如不能通过安全检查，则反馈执行失败的原因，引导对时刻表进行修改。

10.根据权利要求6所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述时刻表执行监视，进一步包括以下步骤：

以列表的方式查看每个时刻表信息的列车服务和车次的下发及执行状态，对正在执行的命令以消息列表中进行实时显示。

11.根据权利要求1所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述列车运行调整，进一步包括自动调整步骤：

所述自动调整步骤，为列车默认运行步骤，当列车出现早晚点的情况且在自动调整范围内，自动实时调整时刻表的运行参数，分区控制系统根据调整后的计划指挥列车运行，直至列车实际运行与计划运行图达到一致。

12.根据权利要求11所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行方法，其特征在于，所述列车运行调整，进一步包括人工调整步骤：

当列车运行严重偏离计划，超过了自动调整范围，列车无法按照自动调整运行图运行时，通过时刻表/运行图管理进行人工修改时刻表，并将修改后的时刻表实时下发至分区控制系统，分区控制系统根据修改后的计划指挥列车运行，使列车按照调整后的时刻表运行。

13.一种基于磁悬浮系统的列车自动运行系统，所述磁悬浮系统包括中央控制系统、分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统，其特征在于，所述列车自动运行系统，设置在中央控制系统中，与分区控制系统、车载控制系统和通信网络系统配合，进行列车的唤醒和休眠、自动进路设置、按时刻表/运行图自动运行和列车运行调整。

14.根据权利要求13所述的基于磁悬浮系统的列车自动运行系统，其特征在于，所述列车自动运行系统，通过与分区控制系统配合，实时发送列车时刻表到分区控制系统；

所述分区控制系统，分解时刻表形成运行计划，实时发送到牵引控制系统，实现列车的自动运行。

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