CN111845369B - 基于磁悬浮列车的运行控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，公开了基于磁悬浮列车的运行控制系统及方法。本发明实施例提供的一类基于磁悬浮列车的运行控制系统中的分区调度子系统先获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；在限制速度曲线中确定与列车位置信息对应的曲线速度值；若列车运行速度大于曲线速度值，则向车载控制子系统下发应急指令，以控制与车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态。可见，本发明实施例重新调整了系统框架，将列车侧的部分操作迁移至非列车来实现，提高了整体运行效率，解决了目前的磁悬浮运控系统运行效率低下的技术问题。同时，本发明实施例提供的新的运行控制系统也适应于600km/h的应用场景。

Description

基于磁悬浮列车的运行控制系统及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及基于磁悬浮列车的运行控制系统及方法。

背景技术

随着磁悬浮运控系统和磁悬浮列车的不断发展，磁悬浮运控系统和磁悬浮列车需要适应更快的列车速度。

但是，当前的高速磁悬浮运控系统存在着诸多问题，比如，当前的高速磁悬浮运控系统运行效率较为低下，相关的设备配置方式与系统框架设计均不适应于更快的列车速度。

特别地，针对未来时速超过600km/h的应用场景而言，现行的高速磁悬浮运控系统更加不适宜。

所以，可认为，目前的高速磁悬浮运控系统存在着运行效率低下的技术问题。

发明内容

为了解决磁悬浮运控系统运行效率低下的技术问题，本发明实施例提供基于磁悬浮列车的运行控制系统及方法。

第一方面，本发明实施例提供一种基于磁悬浮列车的运行控制系统，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统包括分区调度子系统与车载控制子系统；

所述分区调度子系统，用于获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；

所述分区调度子系统，还用于在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；

所述分区调度子系统，还用于若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向所述车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态。

优选地，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统还包括地面设备；

所述地面设备，用于进行列车定位，以得到列车位置信息，并将所述列车位置信息发送至所述分区调度子系统。

优选地，所述分区调度子系统，还用于根据当前供电分区的供电功率容限值、列车数量及所述当前供电分区内的磁悬浮列车的当前运行状态生成第一列车控制指令，通过所述第一列车控制指令控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态；

其中，所述第一列车控制指令对应的磁悬浮列车的累计供电功率小于所述供电功率容限值。

优选地，所述分区调度子系统，还用于在检测到第一列车的待停车区域为预设停车区域时，将所述限速速度曲线设置为第一限制速度曲线。

优选地，所述分区调度子系统，还用于在检测到第二列车在加速区域处于加速启动状态时，将所述第二列车的列车运行速度与启动限制速度值进行比较；

所述分区调度子系统，还用于在所述第二列车的列车运行速度小于所述启动限制速度值时，通过第二列车控制指令切除所述第二列车的牵引供电。

优选地，所述分区调度子系统，还用于若检测到第三列车的列车运行速度大于限制速度上限值，则向所述车载控制子系统下发涡流制动指令。

优选地，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统还包括中心调度子系统；

所述中心调度子系统，用于获取第四列车的列车位置信息、列车运行状态、电气状态、悬浮状态、蓄电池状态及车门状态，生成与所述第四列车对应的运行模式命令，向所述分区调度子系统发送所述运行模式命令；

所述分区调度子系统，还用于向所述车载控制子系统下发所述运行模式命令，以控制所述第四列车的运行模式。

优选地，所述中心调度子系统，还用于获取设备状态信息，基于预设设备故障模型对所述设备状态信息进行分析，以得到目标设备的状态曲线；

所述中心调度子系统，还用于根据所述状态曲线生成所述目标设备的保养维修计划。

优选地，所述车载控制子系统，用于在所述分区调度子系统与所述车载控制子系统之间的连接状态为中断状态时，将第五列车的当前运行状态调节为制动状态。

第二方面，本发明实施例提供一种基于磁悬浮列车的运行控制方法，包括：

获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；

在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；

若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态。

本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制系统及方法，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统包括分区调度子系统与车载控制子系统；所述分区调度子系统，用于获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；所述分区调度子系统，还用于在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；所述分区调度子系统，还用于若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向所述车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态。可见，本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制系统重新调整了系统框架，将列车侧的部分操作迁移至非列车来实现，例如，将应急指令的判断与生成交付于分区调度子系统进行处理，从而提高了整体运行效率，解决了目前的磁悬浮运控系统运行效率低下的技术问题。同时，本发明实施例提供的新的运行控制系统通过调整系统框架与设备配置也更加适应于更快的列车运行速度，比如，适应于600km/h的应用场景。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的一类系统框架图；

图4为本发明另一实施例提供的一类速度监控示意图；

图5为本发明另一实施例提供的另一类速度监控示意图；

图6为本发明实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制方法的流程图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	中心调度子系统	30	车载控制子系统
20	分区调度子系统

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1为本发明实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制系统的结构示意图，如图1所示，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统包括分区调度子系统20与车载控制子系统30；

所述分区调度子系统20，用于获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；

所述分区调度子系统20，还用于在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；

所述分区调度子系统20，还用于若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向所述车载控制子系统30下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统30对应的磁悬浮列车的运行状态。

本实施例中，为了优化磁悬浮运控系统的设备配置方式，以提高系统的运行效率，本发明实施例可交付于分区调度子系统20侧进行速度防护行为，并自主地向列车下发应急指令，以达到保护列车安全的技术效果。

其中，分区调度子系统20将部署于车站，可简记为MDCS，用于进行分区控制操作。

其中，M代指高速磁浮，DCS表示分散控制系统(Distributed Control System)。

其中，车载控制子系统30将部署于磁悬浮列车上，可简记为MVCS，用于进行车载控制操作。

其中，VCS表示车辆控制系统(Vehicle Control System)。

具体地，就此速度防护行为而言，分区调度子系统20在获取到磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息后，可基于预先获取的限制速度曲线查询当前对应的曲线速度值。

进一步地，可见，限制速度曲线中记录有列车位置信息与曲线速度值的对应关系，不同的列车位置可对应不同的曲线速度值。

其中，列车位置信息用于记录某个磁悬浮列车当前所处的位置点，为一绝对位置点。

接着，若列车当前的运行速度大于对应的曲线速度值，则可由分区调度子系统20下发应急指令，由分区调度子系统20直接控制磁悬浮列车的运行状态。

比如，应急指令可为紧急制动指令，从而紧急制动磁悬浮列车。

当然，应急指令也包括其他类型的指令。

进一步地，就现行的磁悬浮运控系统的设备配置方式而言，针对列车的操作一半由列车侧自行控制，一半由非列车侧进行控制，但是，此类设备配置方式运行效率不高。本发明实施例通过优化目前的设备配置方式，将大部分针对列车的操作交付于非列车侧进行控制，更加基于地面进行列车控制，例如，本发明实施例将应急指令的判断与生成交付于分区调度子系统20进行处理，从而释放了列车侧的运行资源，也提高了整体运行效率。

进一步地，需注意磁悬浮列车与常规列车的区别性，磁悬浮列车的供电轨可通过供电来影响列车的运行状况，而不一定非得由列车自身来控制列车的运行状况。

本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制系统，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统包括分区调度子系统20与车载控制子系统30；所述分区调度子系统20，用于获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；所述分区调度子系统20，还用于在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；所述分区调度子系统20，还用于若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向所述车载控制子系统30下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统30对应的磁悬浮列车的运行状态。可见，本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制系统重新调整了系统框架，将列车侧的部分操作迁移至非列车来实现，例如，将应急指令的判断与生成交付于分区调度子系统20进行处理，从而提高了整体运行效率，解决了目前的磁悬浮运控系统运行效率低下的技术问题。同时，本发明实施例提供的新的运行控制系统通过调整系统框架与设备配置也更加适应于更快的列车运行速度，比如，适应于600km/h的应用场景。当然，也适应于列车运行速度大于600km/h的应用场景。

本发明又一实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制系统，本发明又一实施例可基于上述图1所示的实施例。

本实施例中，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统还包括地面设备；

所述地面设备，用于进行列车定位，以得到列车位置信息，并将所述列车位置信息发送至所述分区调度子系统20。

可以理解的是，本发明实施例可由地面设备主动进行所有列车的安全定位行为，可不通过列车自身。

进一步地，分区调度子系统20在获得列车位置信息后，可再通过车地无线通信网络传输给车载控制子系统30。

进一步地，此处可给出一类更具体的列车位置信息的获取方式，以实现多源融合下的定位操作。

例如，基于磁悬浮列车的运行控制系统还可包括一类多源融合定位系统，该多源融合定位系统可包括全线铺设的无线感应回线定位系统，固定位置铺设的基于图像识别的定位模块以及位于分区调度子系统20的定位数据融合处理单元。

其中，无线感应回线定位系统可获取列车的实时位置，存在着一定的误差。

其中，基于图像识别的定位模块可获取列车的绝对位置，以实现在各固定位置处对列车的实时位置进行校正，以得到校正后的后续实际使用的列车位置信息。

在上述实施例的基础上，优选地，所述分区调度子系统20，还用于根据当前供电分区的供电功率容限值、列车数量及所述当前供电分区内的磁悬浮列车的当前运行状态生成第一列车控制指令，通过所述第一列车控制指令控制与所述车载控制子系统30对应的磁悬浮列车的运行状态；

其中，所述第一列车控制指令对应的磁悬浮列车的累计供电功率小于所述供电功率容限值。

可以理解的是，本发明实施例除了可调整现行运控系统的系统框架以提高运行效率外，还可在单一供电分区内同时行驶多个磁悬浮列车。

需知，传统的供电站一般一次只能给一辆列车供电，鉴于单一供电站的供电功率一般都大于一辆列车的供电功率，所以，不存在对于供电功率的分配问题。

但是，本发明实施例可在单一供电分区内同时行驶多个磁悬浮列车，故而，同时也将智能化地进行供电功率的分配行为。

其中，供电功率容限值可为变电站供电功率容限值。

例如，若当前供电分区的供电站的供电功率容限值为120个单位，当前供电分区对应的列车数量为3个，可在保证多辆列车在本供电分区内运行时列车供电功率的总和小于供电功率容限值的前提下，智能化分配供电功率。

其中，列车供电功率的总和即为上述的累计供电功率。

比如，第一列车控制指令可指定某一列车启动，也可指定某一列车加速，也可指定某一列车静止等。

本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制系统，通过智能化分配供电功率，可在同一供电分区上同时运行多辆列车。

进一步地，注意区别本发明实施例提及的第一列车控制指令与上文出现的应急指令，应急指令将下达至列车侧由列车自身进行控制，但是，第一列车控制指令无需下达至列车侧仅由分区调度子系统20进行控制即可。

鉴于磁悬浮列车的特殊性，通过控制轨道也可控制列车的运行状态。

进一步地，分区调度子系统20还可根据该供电分区对应的变电站功率和本供电分区范围内所有列车的蓄电池电量数据进行分析，以实时计算出每一列车对应的最大牵引供电功率，并根据该限制值合力分配每一列车的牵引供电量，从而确保本供电分区内所有列车都能正常追踪运行。

从技术原理角度进行分析，当列车车体悬浮起来后，车体可自己给自己的线圈供电。

但是，若时间过长，可能列车的蓄电池供电不够，只能在有供电轨的位置停车。

本发明再一实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制系统，本发明再一实施例可基于上述图1所示的实施例。

本实施例中，所述分区调度子系统20，还用于在检测到第一列车的待停车区域为预设停车区域时，将所述限速速度曲线设置为第一限制速度曲线。

可以理解的是，可使用的限速速度曲线存在着多种类型，比如，最小限制速度曲线、固定限速速度曲线及最大限制速度曲线。

其中，第一限制速度曲线可为最小限制速度曲线。第二限制速度曲线可为最大限制速度曲线。

在具体实现中，若列车因为车载蓄电池容量或其他原因只能在辅助停车区域或站台区域进行停车，可使用最小限制速度曲线进行速度防护，以实现在辅助停车区域或站台区域进行停车的停车行为。

其中，预设停车区域包括辅助停车区域与站台区域。

进一步地，若第一列车可支持在任何区域停车，则不需将限制第一列车的限速速度曲线设置为最小限制速度曲线。

进一步地，最小限制速度曲线还可进行细分，比如，可细分为安全悬浮曲线、最低限制级曲线和牵引打开曲线。

其中，安全悬浮曲线为，列车在完全依靠势能滑行时刚好停在下一个辅助停车区的速度曲线。

其中，最低限制级曲线为，安全悬浮曲线上浮一个安全逾量形成的曲线。当列车低于该曲线速度时，可为切断列车所在轨道的牵引供电。

其中，牵引打开曲线为，最低限制级曲线再上浮一个安全逾量形成的曲线。当处于牵引切断的列车的列车速度大于该牵引打开速度时，分区调度子系统20将重新打开列车所在轨道的牵引供电。

在上述实施例的基础上，优选地，所述分区调度子系统20，还用于在检测到第二列车在加速区域处于加速启动状态时，将所述第二列车的列车运行速度与启动限制速度值进行比较；

所述分区调度子系统20，还用于在所述第二列车的列车运行速度小于所述启动限制速度值时，通过第二列车控制指令切除所述第二列车的牵引供电。

具体地，通过切断第二列车的牵引供电，可确保第二列车停在有供电轨的加速区域。

进一步地，可通过切断第二列车的牵引供电以及涡流制动，确保第二列车停在有供电轨的加速区域。

在上述实施例的基础上，优选地，若磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息满足步进当前停车点的预设条件，可自动执行与当前停车点适配的步进切换动作，从而将列车的当前停车点步进到下一个辅助停车区或者步进到车站的停车点。

在上述实施例的基础上，优选地，若因牵引故障或其他原因导致列车运行速度小于最小限制速度，可自动切除该车所在轨道的牵引供电，列车依靠惯性滑行。

在上述实施例的基础上，优选地，所述分区调度子系统20，还用于若检测到第三列车的列车运行速度大于限制速度上限值，则向所述车载控制子系统30下发涡流制动指令。

具体地，若检测到列车的列车运行速度大于限制速度上限值，即大于最大限制速度，则可立即通过车地无线通信网络通知列车实施涡流制动。此时，列车可按照最大涡流制动级别实施制动行为。

在上述实施例的基础上，优选地，若因牵引故障或其他原因导致列车运行速度大于最大限制速度，可自动切除该车所在轨道的牵引供电，并立即控制列车执行涡流制动。

进一步地，若检测到列车的列车运行速度小于等于限制速度上限值，但是，列车此时不能满足停车点步进的预设条件，则可控制列车按照合适的涡流制动级别继续制动直至控制列车停在下一个停车点上。

其中，上文提及的列车均为磁悬浮列车。

图2为本发明另一实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制系统的结构示意图，本发明另一实施例基于上述图1所示的实施例。

本实施例中，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统还包括中心调度子系统10；

所述中心调度子系统10，用于获取第四列车的列车位置信息、列车运行状态、电气状态、悬浮状态、蓄电池状态及车门状态，生成与所述第四列车对应的运行模式命令，向所述分区调度子系统20发送所述运行模式命令；

所述分区调度子系统20，还用于向所述车载控制子系统30下发所述运行模式命令，以控制所述第四列车的运行模式。

具体地，就列车自动监控功能而言，可通过实时的列车位置信息、列车运行状态、电气状态、悬浮状态、蓄电池状态及车门状态等信息调整列车的运行模式。

其中，列车的运行模式包括列车上电、自检、初始定位以及设置运行曲线等模式性操作。

其中，中心调度子系统10将部署于调度中心，可简记为MCCS，用于进行中心调度操作。比如，可进行列车运行前的准备测试操作。

其中，CCS表示调度控制系统(Coordinated Control System)。

在上述实施例的基础上，优选地，所述中心调度子系统10，还用于获取设备状态信息，基于预设设备故障模型对所述设备状态信息进行分析，以得到目标设备的状态曲线；

所述中心调度子系统10，还用于根据所述状态曲线生成所述目标设备的保养维修计划。

可以理解的是，中心调度子系统10处可设置有面向全线系统的智能运维功能。

具体地，中心调度子系统10处可采集全线系统中的全线设备的设备状态信息，例如，全线的分区调度子系统20、车载控制子系统30等中的设备的设备状态信息。

接着，可通过大量的设备故障模型实时分析并预测关键设备的状态曲线，并图形化地生成全线各设备的历史、当前及未来状态信息，智能生成各设备的保养维修计划。

进一步地，就保养维修计划而言，可为每个设备设置一个疲劳度，疲劳度越高该设备出现故障的几率越高。可在疲劳度处于某一范围时，对该设备进行保养行为。

在上述实施例的基础上，优选地，所述车载控制子系统30，用于在所述分区调度子系统20与所述车载控制子系统30之间的连接状态为中断状态时，将第五列车的当前运行状态调节为制动状态。

可以理解的是，从安全防护角度出发，可通过车地无线通信网络联结分区调度子系统20与车载控制子系统30。若二者断开，则可立即制动当前列车即第五列车，以将第五列车的当前运行状态调节为制动状态或静止状态。

其中，本文提及的第一列车中的第一、第二列车中的第二均仅作名称区别，可为同一列车，也可为不同列车。此处不作限制。其他类似情况，以此类推。

此处可提供一类更为具体的实施场景，可参见下文。

就系统框架而言，该基于磁悬浮列车的运行控制系统可包括中心调度子系统10、分区调度子系统20、车地无线通信网络及车载控制子系统30。

其中，可参见图3所示的一类系统框架图。

其中，中心调度子系统10可称为运行控制中心，记为MCCS。

其中，分区调度子系统20可称为分区控制系统，记为MDCS1、MDCS2及MDCS3。

其中，车载控制子系统30可记为，MVCS1、MVCS2及MVCS3。

就数据传输而言，中心调度子系统10通过骨干传输网络传输信息给分区调度子系统20，分区调度子系统20通过车地无线通信网络传输信息给车载控制子系统30。

明显地，本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制系统，更多地基于地面进行列车控制，提供了更为安全高效的控制功能。同时，本发明实施例还支持在一个供电分区内运行多辆车，且兼容有辅助停车区和无辅助停车区的不同线路条件。同时，还具备了全线全自动无人驾驶功能，并且，还有着控制设备小型化、模块化及集中化等优点。

进一步地，就中心调度子系统10而言，可设计为云平台架构，所有的控制逻辑和后台运算可都部署在云服务器上，用户操作终端均与云服务器相连。

同时，中心调度子系统10具备列车自动监控功能、列车自动运行功能及全线系统智能运维功能。

进一步地，就分区调度子系统20而言，将具备有牵引供电系统的控制、向列车提供牵引力和制动力、列车安全防护曲线的计算与防护、道岔的控制与防护、轨道防护、列车定位、停车点步进及车地无线通信等功能。

进一步地，就车载控制子系统30而言，车载控制子系统30可安装于列车首尾端上，且在首尾端上均由主备两套冗余设备组成。

同时，中心调度子系统10可具备车地无线通信、列车悬浮控制与防护、制动控制、车门控制与防护等功能。

进一步地，就车载控制子系统30而言，车载控制子系统30可的核心设备可为车载安全计算机，车载安全计算机的主要功能为执行列车的悬浮安全防护、车门安全防护、紧急制动等功能。

其中，车载安全计算机主要通过车载无线电处理单元获取从分区调度子系统20发送来的列车控制命令，包含有列车悬浮、降落、开门、关门和紧急制动等指令，还可在列车安全逻辑运算后执行相关的操作，同时，通过车载无线电处理单元向分区调度子系统20发送列车状态信息。

进一步地，本发明实施例还可进行列车准备测试。

测试内容包括，涡流制动测试、悬浮测试及关闭最小速度曲线测试等。

进一步地，本发明实施例还可在列车开始运行前，先自动获取列车的位置和当前方向，并由列车所在分区的分区调度子系统20进行列车完整性检查，通过后即完成列车登录操作。

进一步地，本发明实施例还可在列车完成登录操作后，自动控制列车进行插入运行的操作。列车依照程序依次向前向后运行，并两次经过固定位置的图像定位装置，准确确定列车位置后，列车在分区调度子系统20中的位置状态转为安全状态。

此外，列车可先进行试运行，即，按照固定运行曲线，控制列车不载客全线运行一遍。

此外，列车可在紧急停车后自启动。

具体地，根据列车运行计划，可在确保列车具备安全启动的条件后自动发起列车重新启动的指令，并调整运行曲线，控制列车逐步恢复计划运行。

相较于现行的高速磁悬浮运控系统而言，其一，现行的高速磁悬浮运控系统只支持在一个供电分区内运行一辆车，限制了全线运量，同时也提高了建设成本。

其二，列车在任何情况下停车时只能在停车点停车，这大大增加了列车控制的难度，同时也带来一定的安全隐患。

其三，列车控制和安全防护的设备繁多且分布在列车和全线，这降低了可靠性，同时也增加了维护成本。

进一步地，就中心调度子系统10而言，可采用云平台的架构设计，由一个云服务器集合和多个用户终端组成，大大降低了设备复杂度和建设维护成本，有利于智能运维的应用，同时便于用户终端的配置。

其中，用户终端包含用户操作终端和智能运维操作终端，所有的用户终端都通过特定的接口与云服务器连接，向服务器发送相关控制指令并实时从服务器获取信息。

其中，云服务器通过网络交换节点与全线运行控制核心网络连接，并通过运行控制核心网与各分区调度子系统20交换信息。

进一步地，就分区调度子系统20而言，分区调度子系统20中可包括有牵引供电模块。

具体地，牵引供电模块可给列车所在轨道的轨旁电缆供电或切除供电，并根据供电的相位值和电流值控制给列车施加的牵引力。换言之，牵引供电模块可具体执行列车的牵引和常规制动功能。

牵引供电模块，可根据当前供电分区内所有列车的位置信息和状态信息，实时计算并分配给各列车最大的牵引供电功率，并从分区控制系统平台获取列车的牵引制动指令，在列车最大牵引供电功率的限制范围内执行对列车所处轨道执行牵引供电施加操作。

牵引供电模块，还可从分区控制系统平台获取列车切除牵引的指令。在任何情况下，牵引供电模块接收到某指定列车的切除牵引指令，将立即切除该车所处轨道的牵引供电。

进一步地，就分区调度子系统20而言，分区调度子系统20中可包括有道岔控制与防护模块。

道岔控制与防护模块，可具体执行道岔的控制与防护功能。

更具体地，道岔控制与防护模块可通过分区控制系统平台从核心网获取本供电分区内所有道岔的状态信息，并向所有道岔发送控制命令。

在一处援例中，道岔控制与防护模块可对道岔进行锁闭与解锁的控制，在道岔进入锁闭状态后防止任何情况下的解锁和道岔移动。

还可接收从中心调度子系统10传输到分区调度子系统20的人工控制道岔转换的命令，根据当前道岔锁闭状态响应人工命令。

进一步地，道岔防护逻辑至少包含以下逻辑：

道岔动作时，道岔必须处在解锁状态；

道岔转换到位并经确认后，才能执行道岔锁闭；

道岔锁闭后，不得以任何方式改变道岔原有位置，其中，道岔锁闭包括进路锁闭、区域锁闭及单独道岔锁闭；

超过规定时间道岔转换不到位时，应有报警信息；

道岔设备故障时，应有故障报警信息。

进一步地，轨道防护模块，可为高速磁浮列车分配轨道并防护。

具体地，轨道防护模块可根据列车的运行模式和进路请求信息，检查请求进路的可行性，并将满足防护条件的轨道区段进行进路设置，同时对已经设置进路的轨道区段进行防护。

此外，轨道防护模块可根据人工划分或者物理划分的形式将全线轨道划分为若干相连的区段，根据列车定位信息确定列车所属区段。

进一步地，若列车定位信息丢失，则列车所属区段及列车运行方向后方相邻区段、列车运行方向前方直到下一个停车点所在区段均可设置为占用状态。

在一处援例中，轨道防护模块还可在列车切换分区时进行轨道防护。

具体地，当列车从一个分区跨过与相邻分区的一个分界点进入相邻分区时，可先针对本分区范围内轨道的牵引供电执行安全切断，与分区切换有关的控制和防护可以以非交互方式进行。

其中，轨道安全防护至少包含以下逻辑：

列车驶入轨道之前，该轨道必须处于没有车占用且已经方向锁闭的状态；

轨道锁闭之前，轨道关联的道岔必须处于正确的位置并处于锁闭状态；

轨道锁闭必须只针对指定列车，其他任何列车不能进入该轨道的任何区域；

只有满足解锁条件的情况下才能自动或人工解锁轨道。

进一步地，就分区调度子系统20而言，分区调度子系统20中可包括有列车管理模块。

列车管理模块，可具备列车的状态管理功能。

具体地，列车管理模块可通过车地无线通信网络获取列车的状态信息和列车状态请求，根据列车的当前状态进行逻辑管理。

进一步地，还可参见图4所示的一类速度监控示意图，横轴s表示列车位置，竖轴v表示速度。A、B及D点表示坐标点。

若线路配置有辅助停车区，高速磁悬浮列车运行采用停车点步进的方式，在停车点未步进时，假设第i个停车点为当前停车点，速度曲线监控功能根据第i个停车区的危险点的最大速度曲线对列车速度进行监控。

若列车系统出现故障，则列车在第i个停车区的最大速度曲线监控下到第i个停车点停车。否则的话，当列车速度大于到第i+1个停车区的最小速度值时，停车点功能控制停车点步进，根据第i+1个停车区的的最小速度曲线对列车进行监控。即要保证如果列车不停靠在前方第i个停车点上，其也足以使之在第i+1个停车点停靠，避免列车停靠在两个停车点之间。

进一步地，还可具备行驶方向监督功能。

具体地，线路可预留规定了列车的行驶方向。列车反向移动只允许在一定的范围内，防止列车离开预留的线路。

当列车反向移动时，其速度及距离均受限制，速度相应于消磁悬浮速度，预留线路限制了反向移动的距离。

如果超过这些限值，列车立即消磁悬浮而下降。

进一步地，车载控制子系统30可采用冗余设计，主系统和备用系统均通过串行方式连接列车的车载控制单元和车辆控制台。

正常情况下，主系统获得控制权；当主系统发生故障时备用系统立刻获得控制权，并立即实施制动，控制列车在当前停车点停车。

可见，本发明实施例提供的基于地面控制的高速磁浮运控系统在性能、可靠性和成本方面有一定优势；同时也能有效适应时速600km/h的高速磁浮运输系统，能有效适应于基于辅助停车区的线路条件以及没有辅助停车区的线路条件；能支持一个供电分区进入多辆列车，有效提高线路运行容量并降低建设成本。

此处，可具体分析本发明实施例提供的新的运行控制系统的优势。

其一，运算效率更高。

具体地，中心调度子系统10可采用云服务计算，分区调度子系统20可采用集成的小型化硬件平台，同时列车安全防护和控制均由地面统一计算，无需通过车地无线通信网络从列车侧获取定位信息和速度信息，运算和控制效率更高。

其二，设备配置更加优化，建设维护成本更低。

具体地，中心调度子系统10可采用云服务器和用户终端的架构，避免了大量的服务器配置。另外，分区调度子系统20可采用小型化硬件平台，避免了更多的运算服务器的配置。同时，车载控制子系统30去除了列车安全防护运算模块。

总体而言，中心调度子系统10向云服务器集成，列车安全控制和防护设备向分区调度子系统20集成，车载控制子系统30更加简化。

其三，系统适应性更强。

具体地，系统既能适应于以德国高速磁浮为代表的配置有辅助停车区的常导长定子电磁式高速磁浮运输系统，也能适应与以日本高速磁浮为代表的无辅助停车区的超导排斥型电动式高速磁浮运输系统。

其四，系统运输能力更强。

具体地，系统支持一个供电分区进入多辆列车，允许列车在一个供电分区内追踪运行，甚至在远期也能支持多辆列车以协同编队的形式高速运行，进一步缩短列车之间的追踪距离。

相比于既有的高速磁浮运输系统，本发明实施例能大大提升系统的运输能力。同时一个供电分区允许进入多辆列车，也能进一步延长一个供电分区的长度，减少供电分区的数量，进一步精简分区控制系统设备，减少建设维护成本。

可见，本发明实施例有利于向更快的超高速磁悬浮运输系统发展，是高速超高速磁悬浮运输控制系统的发展方向。

进一步地，列车运行状态可分为三种状态，分别为“运行状态”、“停止状态”和“存车状态”。

运行状态表示，列车所在轨道已经有牵引供电，同时列车已经预订了进路，此时列车可以悬浮并开始行车；

停车状态表示，系统已经为列车锁闭好轨道，列车已经准备运行或刚刚终止运行的状态。

进一步地，本发明实施例中的分区调度子系统20还可包括速度监视及防护模块。

速度监视及防护模块，具备有停车点步进计算、最大允许速度监控、最小速度监控、速度防护和行驶方向监督等功能。

其中，若线路没有设置辅助停车区，则停车点步进功能和最小速度监控自动失效。

其中，停车点步进计算功能具体为，当列车开始运行时，将进路中第一个停车区中的停车点设为当前停车点，计算相应的速度曲线，并以此监控列车运行。

在列车运行过程中，分区调度子系统20中的速度监视及防护模块可检查系统是否满足停车点步进条件。若满足，则可以将进路中的下一个停车区中的停车点作为当前停车点。通过不断的停车点步进使列车安全到达最终的停车点。

其中，允许停车点步进中的一个重要条件为无强制停车请求。若列车在当前停车点有强制停车请求，则禁止进行停车点步进，列车将在该停车点停车。

其中，最大允许速度监控功能具体为，避免列车超出安全制动曲线，安全制动曲线是由速度限制最小重叠计算而得。速度限制包括最大允许线路速度、速度限制段、车辆最大速度、当至危险点处时的安全制动曲线及当至限速段处时的制动曲线等。

进一步地，还可参见图5所示的另一类速度监控示意图，横轴s表示列车位置，竖轴v表示速度。A、B、C及D点表示坐标点。

可见，异常情况下列车从牵引曲线上的点加速后运行到最大速度曲线上的点之后，如果列车继续加速运行，系统检测到列车超速则立即切断牵引供电、引发涡流制动。实际上，信息传输、数据处理及设备动作等要花费一定时间，列车运行到安全制动曲线上的点时涡流制动才起作用。

其中，最小速度监控功能具体为，当磁浮系统出现故障时，例如当牵引系统故障导致列车速度大幅度降速时，最小速度监控功能可保证车辆保持悬浮到达当前停车点。

如果列车减速过快，牵引系统将被安全切断，启动列车紧急制动程序，列车将依靠自身动能和势能滑行至停车点。

同样地，磁浮列车的安全速度防护下限曲线主要包括安全悬浮曲线和最小速度曲线。

安全悬浮曲线保证列车依靠惯性就可以停到指定的停车区。

图6为本发明实施例提供的一种基于磁悬浮列车的运行控制方法的流程图，如图6所示，该方法包括：

S1，获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；

S2，在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；

S3，若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态。

其中，本发明实施例的执行主体可为分区调度子系统。

本发明实施例提供的基于磁悬浮列车的运行控制方法，先获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态。可见，本发明实施例将列车侧的部分操作迁移至非列车来实现，例如，将应急指令的判断与生成交付于分区调度子系统进行处理，从而提高了整体运行效率，解决了目前的磁悬浮运控系统运行效率低下的技术问题。同时，本发明实施例通过调整系统框架与设备配置也更加适应于更快的列车运行速度，比如，适应于600km/h的应用场景。

本发明实施例提供的方法实施例是为了实现上述基于磁悬浮列车的运行控制系统的各系统实施例的，具体流程和详细内容请参照上述装置实施例，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于磁悬浮列车的运行控制系统，其特征在于，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统包括分区调度子系统与车载控制子系统；

所述分区调度子系统，用于获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；

所述分区调度子系统，还用于在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；

所述分区调度子系统，还用于若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向所述车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态;

所述分区调度子系统，还用于根据当前供电分区的供电功率容限值、列车数量及所述当前供电分区内的磁悬浮列车的当前运行状态生成第一列车控制指令，通过所述第一列车控制指令控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态；

其中，所述第一列车控制指令对应的磁悬浮列车的累计供电功率小于所述供电功率容限值；

所述分区调度子系统生成所述第一列车控制指令，并直接对所述磁悬浮列车的运行状态进行控制；

所述应急指令由分区调度子系统下达至列车侧，再由列车自身进行控制；

所述分区调度子系统，还用于在检测到第一列车的待停车区域为预设停车区域时，将所述限制速度曲线设置为第一限制速度曲线；

所述第一限制速度曲线为最小限制速度曲线；

所述分区调度子系统，还用于在检测到第二列车在加速区域处于加速启动状态时，将所述第二列车的列车运行速度与启动限制速度值进行比较；

所述分区调度子系统，还用于在所述第二列车的列车运行速度小于所述启动限制速度值时，通过第二列车控制指令切除所述第二列车的牵引供电。

2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮列车的运行控制系统，其特征在于，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统还包括地面设备；

所述地面设备，用于进行列车定位，以得到列车位置信息，并将所述列车位置信息发送至所述分区调度子系统。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的基于磁悬浮列车的运行控制系统，其特征在于，所述分区调度子系统，还用于若检测到第三列车的列车运行速度大于限制速度上限值，则向所述车载控制子系统下发涡流制动指令。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的基于磁悬浮列车的运行控制系统，其特征在于，所述基于磁悬浮列车的运行控制系统还包括中心调度子系统；

所述中心调度子系统，用于获取第四列车的列车位置信息、列车运行状态、电气状态、悬浮状态、蓄电池状态及车门状态，生成与所述第四列车对应的运行模式命令，向所述分区调度子系统发送所述运行模式命令；

所述分区调度子系统，还用于向所述车载控制子系统下发所述运行模式命令，以控制所述第四列车的运行模式。

5.根据权利要求4所述的基于磁悬浮列车的运行控制系统，其特征在于，所述中心调度子系统，还用于获取设备状态信息，基于预设设备故障模型对所述设备状态信息进行分析，以得到目标设备的状态曲线；

所述中心调度子系统，还用于根据所述状态曲线生成所述目标设备的保养维修计划。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的基于磁悬浮列车的运行控制系统，其特征在于，所述车载控制子系统，用于在所述分区调度子系统与所述车载控制子系统之间的连接状态为中断状态时，将第五列车的当前运行状态调节为制动状态。

7.一种基于权利要求1所述基于磁悬浮列车的运行控制系统的运行控制方法，其特征在于，包括：

获取磁悬浮列车的列车运行速度和列车位置信息；

在限制速度曲线中确定与所述列车位置信息对应的曲线速度值；

若所述列车运行速度大于所述曲线速度值，则向车载控制子系统下发应急指令，以控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态；

根据当前供电分区的供电功率容限值、列车数量及所述当前供电分区内的磁悬浮列车的当前运行状态生成第一列车控制指令，通过所述第一列车控制指令控制与所述车载控制子系统对应的磁悬浮列车的运行状态；

在检测到第一列车的待停车区域为预设停车区域时，将所述限制速度曲线设置为第一限制速度曲线；所述第一限制速度曲线为最小限制速度曲线；

在检测到第二列车在加速区域处于加速启动状态时，将所述第二列车的列车运行速度与启动限制速度值进行比较；

在所述第二列车的列车运行速度小于所述启动限制速度值时，通过第二列车控制指令切除所述第二列车的牵引供电。

Images