CN112721748B - 城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质 - Google Patents

城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN112721748B
CN112721748B CN201910974020.1A CN201910974020A CN112721748B CN 112721748 B CN112721748 B CN 112721748B CN 201910974020 A CN201910974020 A CN 201910974020A CN 112721748 B CN112721748 B CN 112721748B
Authority
CN
China
Prior art keywords
train
dead zone
micro
passing
mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910974020.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112721748A (zh
Inventor
李宁
徐绍龙
王雨
余昌瑾
李爽
王兴安
蒋明睿
段静
黄文静
刘鹏翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Original Assignee
Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd filed Critical Zhuzhou CRRC Times Electric Co Ltd
Priority to CN201910974020.1A priority Critical patent/CN112721748B/zh
Publication of CN112721748A publication Critical patent/CN112721748A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112721748B publication Critical patent/CN112721748B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/04—Arrangements for cutting in and out of individual track sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通列车自动过无电区方法、装置及介质，通过获取列车的状态信息和即将要进入的无电区的区间信息；根据列车的状态信息和无电区的区间信息，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。本发明还公开了一种系统，包括无电区标识、标识识别单元和控制单元；无电区标识内置有对应无电区的区间信息；标识识别单元用于识别无电区标识并读取区间信息发送至控制单元；控制单元用于读取牵引系统中列车的状态信息，并与无电区的区间信息相结合，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区。本发明具有提高列车通过无电区的安全可靠性等优点。

Description

城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质
技术领域
本发明主要涉及过分相技术领域，特指一种城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质。
背景技术
城市轨道交通列车是指地铁、城市轻轨等轨道交通车辆。目前，城市轨道交通列车的工作能量大多数来源于供电网，供电网示意图如图1所示，由于客观因素的制约，城市轨道交通列车的运营线路上常会出现长短不一的无电区，尤其是在第三轨供电的列车线路上更加常见，当列车经过这些无电区时，若不采取相应措施对列车进行供电，则会出现如下问题：
(1)辅助供电设备停机，导致空调、供暖等负载设备停机，影响乘坐舒适性；
(2)会引发牵引系统停机、电负载停机、变流器故障、主电路故障等诸多负面问题，给司机带来困扰，甚至会影响列车运行。
因此，轨道交通列车如何通过无电区，才能够避免上述问题，是轨道交通车辆控制技术的重要研究方向。
目前城市轨道交通列车过无电区常用的方法有如下几种：
(1)司机手动过无电区。通过在线路上设置无电区标识，司机观察到无电区标识时，手动断开高速断路器，通过无电区后，司机手动闭合高速断路器，该方法需要司机频繁操作，对司机要求较高，同时并未解决无电区区间失电导致的辅助供电设备停机，空调、供暖等负载设备停机的问题，所以该方法目前基本已经不再使用。
(2)采用贯穿直流母线技术。该方法是在城市轨道交通列车运营线路上的无电区长度限制(几米至几十米之间)基础上，将列车各动车的供电电路通过一个与供电网相连的直流母线连接起来，并使首尾两个受流设备间的距离大于无电区长度，这样列车在通过无电区时便能保证至少有一个动车的受流设备可以从供电网取得电力供给，且整条母线上的每一个车厢都能从这个受流设备上分享到电量，该方法存在如下问题：
1、无电区长度大于所架设的直流母线长度时该方案不适用；
2、分电区直流母线很难穿过动车间的车勾，这使得直流母线技术在城市轨道交通列车需灵活编组时并不适用；
3、分电器两段电压不平衡时，电压高的一侧会有大的电流经过直流母线流向电压低的一侧以达到平衡，这就给直流母线带来巨大的压力与风险；
4、在列车上布设直流母线，占用了列车的布线空间，增加列车重量，提高了安装维护成本；
(3)基于过分相/无电区装置的方法。该方法是在线路上进出分相区处地面安装有磁钢，在列车上安装有过分相车载检测装置，当列车到达分相区磁钢处时，车载检测装置接收地面磁钢信该信息并送入列车牵引控制系统，牵引控制系统延时断开列车主断路器，使列车惰行进入分相区，当过分相车载检测装置再次检测到地面磁钢信息，则表示列车已通过分相区，列车牵引控制系统将再次闭合主断路器使牵引变流器重新投入工作，使列车恢复正常运行。
该方法存在如下问题：
1、车载要加装过分相检测装置，占用了列车的布线空间，增加列车重量，提高了安装维护成本；
2、过分相/无电区装置只能传递简单信号，车辆对于无电区的长度、坡道、后端电压等信息一无所知，无法采用最优化的过无电区方法。
(4)基于网压检测和微制动技术的过无电区方法(参考专利201210227923.1)。该方法通过网压变化，检测进入无电区的进入和退出情况，检测到进入无电区后，采用微制动的控制方法，让车辆进入微制动的模式，牵引变流器进入发电模式，将车辆动能转换为电能，给辅助变流设备供电，并维持中间电压的稳定。该方法成本低、且解决了无电区辅助供电设备空调、供暖等负载设备供电问题，成为目前应用最广的方法，但是该方法仍然存在如下问题：
1、该方法无电区的检测较为滞后，在进入无电区后才能够检测到，当车辆当前负载输出功率很大时，牵引变流器的能量可能在进入微制动模式前过度消耗，导致欠压；
2、该方法在无电区运行过程中采用微制动，会降低车辆速度，而基于网压检测无电区的方式无法提前预知无电区的长度和坡度，无法预知会带来的速度损失，为了防止无法通过无电区，一般会根据最长无电区的情况，设置一个固定进入微制动模式的速度门槛，这导致进入一些长度较短的无电区时，如果速度小于该速度门槛，即使速度能够在微制动模式下顺利通过无电区，系统也不会进入微制动模式；
3、该方法无法预知无电区后端网压，如果后端网压和当前网压相差过大，当采用该方法通过无电区后，电网和牵引变流器之间会出现比较大的电压差，会对中间电容形成冲击，损害中间电容并引发其它并发故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种安全可靠，提高列车行驶安全可靠性的城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种城市轨道交通列车自动过无电区方法，包括步骤：
S01、获取列车的状态信息和即将要进入的无电区的区间信息；
S02、根据列车的状态信息和无电区的区间信息，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无电区的区间信息包括无电区警示信息、无电区长度Lw、无电区坡道Rw、后端网压Uw和车头距离无电区的距离Dp。
作为上述技术方案的进一步改进，所述列车的状态信息包括列车当前速度Vin、当前网压Uin和整车载荷Min。
作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤S02的具体步骤为：
S21、判断当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值是否大于预设差值Vth；当两者差值大于预设差值Vth，则控制列车进入自动断开模式；否则进入步骤S22；
S22、预测列车进入无电区后未消耗列车动能，列车做加速运动或者恒速运动，则控制列车进入微制动模式；否则进入步骤S23；
S23、当列车进入无电区前的初始能量大于预设值，控制列车进入微制动模式，否则进入自动断开模式。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S22中，当Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin≤0，则预测列车进入无电区后未消耗列车动能；
其中Pf为所有辅助负载功率和运行过程中功率损耗之和，属于预设参数；
Fvin为列车进入无电区时的基本阻力，Fvin＝a+b×Vin+c×Vin2，其中a、b、c为预设参数；
Fs为坡道阻力，Fs＝Min×G×Rw，其中G为重力加速度。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S23中，当Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin>0且Eout＝Ein-Ef-Ev-Es>0，则判断列车进入无电区前的初始能量大于预设值；
其中Ein为列车进入无电区时的能量，
Figure BDA0002233029860000031
Eout为列车完全通过无电区时能量，
Figure BDA0002233029860000032
Ef为列车通过无电区过程中辅助负载和列车功率损耗消耗的能量，
Figure BDA0002233029860000041
Ev为列车通过无电区过程中基本阻力消耗的能量，根据力的做功定律
Figure BDA0002233029860000042
其中ds表示对无电区长度的积分；
Es为列车通过无电区过程中坡道消耗的能量，Es＝Fs×Ls＝Min×G×Rw。
作为上述技术方案的进一步改进，在列车轨道交通线路上预置有图像标识，所述图像标识内置有无电区的区间信息；通过拍摄所述图像标识以获取无电区的区间信息。
作为上述技术方案的进一步改进，所述图像标识为二维码图像。
作为上述技术方案的进一步改进，所述车头距离无电区的距离Dp为车头与图像标识之间的水平距离
Figure BDA0002233029860000043
其中Lp＝Wp*Fp/Pp，Hp为拍摄图像标识的摄像头安装高度；Wp为图像标识宽度,Fp为摄像头焦距；Pp为摄像头拍摄图像标识的像素宽度。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S02中，当Dp<Dth时，启动自动断开模式或者微制动模式；其中Dth为预设值。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S02之后，在列车启动自动断开模式或者微制动模式后，根据列车运行速度计算列车行进距离
Figure BDA0002233029860000044
当St>Lw+Dth时，判断列车通过无电区，退出自动断开模式或者微制动模式。
作为上述技术方案的进一步改进，所述微制动模式的过程为：
根据当前的中间直流电压采样值与预设目标中间直流电压之间的偏差值，计算微制动请求力矩；
根据所述微制动请求力矩生成相对应的脉冲宽度调制PWM信号；
根据所述PWM信号生成与所述微制动请求力矩对应的驱动电流，将所述驱动电流传送给牵引电机；
所述牵引电机根据所述驱动电流所承载的微制动请求力矩信息进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，整流为直流电，通过所述直流电对所述动车的用电负载进行供电。
本发明还公开了一种城市轨道交通列车自动过无电区系统，包括无电区标识、标识识别单元和控制单元；所述无电区标识安装于列车轨道交通线路上，内置有对应无电区的区间信息；所述标识识别单元安装于列车上，用于识别无电区标识并读取区间信息发送至控制单元；所述控制单元用于读取牵引系统中列车的状态信息，并与无电区的区间信息相结合，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无电区标识为二维码图像标识，所述标识识别单元为摄像机；所述摄像机用于拍摄二维码图像标识以读取无人区信息。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无电区标识与标识识别单元之间无线通讯连接。
本发明进一步公开了一种城市轨道交通列车自动过无电区装置，包括
获取模块，用于获取列车的状态信息和即将要进入的无电区的区间信息；
控制模块，用于根据列车的状态信息和无电区的区间信息，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置、介质及设备，提前获取无电区的区间信息和列车的状态信息，从而提前对列车进入无电区的模式进行选择，保障列车后续行驶的可靠性；具体地，通过当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值判断，如果后端网压和当前网压相差过大，采用自动断开模式，避免通过无电区后，电网和牵引变流器之间出现比较大的电压差，对中间电容形成冲击，损害中间电容并引发其它并发故障，提高列车行驶的安全可靠性；在当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值不大于预设差值Vth，采用微制动的控制方法，让车辆进入微制动的模式，牵引变流器进入发电模式，将车辆动能转换为电能，给辅助变流设备供电，并维持中间电压的稳定。
本发明的城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置、介质及设备，通过二维码识别的方式对无电区的区间信号进行获取，识别可靠性高；基于视觉检测技术，在轨道上放置过无电区图像标识，过无电区图像标识包含了无电区进入预告、无电区长度等信息，车辆上安装图像识别设备，能够识别过无电区图像标识上的信息，并综合无电区信息和车辆信息，选择最优化的过无电区方案。
本发明能够全自动通过无电区，并且通用性更强，能够适用轨道交通线路供电电网存在多个电压等级的情况；本发明进入微制动模式的速度根据运行状况综合判断，相对于固定进入微制动门槛的方式，既能够最大限度地采用微制动模式，让列车通过无电区过程中维持辅助设备不断电，同时又避免了车辆停在无电区；本发明通过无电区的模式不是采用固定的模式，而是根据无电区的信息、车辆运行信息综合选择最优的过无电区的模式，更加的灵活和有效。
附图说明
图1为现有技术中城市轨道交通供电结构示意图。
图2为本发明实施例中的方法流程图。
图3为本发明实施例中模式选择流程图。
图4为本发明实施例中图像标识识别方法流程图。
图5为本发明实施例中二维码图像标识示意图。
图6为本发明中系统在具体应用时的实施例图之一。
图7为本发明中系统在具体应用时的实施例图之二。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图2所示，本实施例的城市轨道交通列车自动过无电区方法，包括步骤：
S01、获取列车的状态信息和即将要进入的无电区的区间信息；
S02、根据列车的状态信息和无电区的区间信息，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
本实施例中，无电区的区间信息包括无电区警示信息、无电区长度Lw、无电区坡道Rw、后端网压Uw和车头距离无电区的距离Dp；列车的状态信息包括列车当前速度Vin、当前网压Uin和整车载荷Min。当然，上述区间信息和状态信息也可以为其中一种或多种组合。
如图2所示，本实施例中，步骤S02的具体步骤为：
S21、当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值是否大于预设差值Vth；当两者差值大于预设差值Vth，则控制列车进入自动断开模式；否则进入步骤S22；
S22、预测列车进入无电区后未消耗列车动能，列车做加速运动或者恒速运动，则控制列车进入微制动模式；否则进入步骤S23；
S23、当列车进入无电区前的初始能量大于预设值，控制列车进入微制动模式，否则进入自动断开模式。
本发明的城市轨道交通列车自动过无电区方法，提前获取无电区的区间信息和列车的状态信息，从而提前对列车进入无电区的模式进行选择，保障列车后续行驶的可靠性；具体地，通过当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值判断，如果后端网压和当前网压相差过大，采用自动断开模式，避免通过无电区后，电网和牵引变流器之间出现比较大的电压差，对中间电容形成冲击，损害中间电容并引发其它并发故障，提高列车行驶的安全可靠性；在当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值不大于预设差值Vth，采用微制动的控制方法，让车辆进入微制动的模式，牵引变流器进入发电模式，将车辆动能转换为电能，给辅助变流设备供电，并维持中间电压的稳定。
本实施例中，在步骤S22中，当Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin≤0，则预测列车进入无电区后未消耗列车动能；
其中Pf为所有辅助负载功率和运行过程中功率损耗之和，属于预设参数；
Fvin为列车进入无电区时的基本阻力，Fvin＝a+b×Vin+c×Vin2，其中a、b、c为预设参数；
Fs为坡道阻力，Fs＝Min×G×Rw，其中G为重力加速度。
本实施例中，在步骤S23中，当Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin>0且Eout＝Ein-Ef-Ev-Es>0，则判断列车进入无电区前的初始能量大于预设值；
其中Ein为列车进入无电区时的能量，
Figure BDA0002233029860000071
Eout为列车完全通过无电区时能量，
Figure BDA0002233029860000072
Ef为列车通过无电区过程中辅助负载和列车功率损耗消耗的能量，
Figure BDA0002233029860000073
Ev为列车通过无电区过程中基本阻力消耗的能量，根据力的做功定律
Figure BDA0002233029860000074
其中ds表示对无电区长度的积分；
Es为列车通过无电区过程中坡道消耗的能量，Es＝Fs×Ls＝Min×G×Rw。
如图5和图6所示，在列车轨道交通线路上预置有图像标识，图像标识内置有无电区的区间信息；通过拍摄所述图像标识以获取无电区的区间信息。具体地，图像标识为二维码图像。
如图6所示，本发明还公开了一种城市轨道交通列车自动过无电区系统，包括无电区标识、标识识别单元和控制单元；无电区标识安装于列车轨道交通线路上，内置有对应无电区的区间信息；标识识别单元安装于列车上，用于识别无电区标识并读取区间信息发送至控制单元；控制单元用于读取牵引系统中列车的状态信息，并与无电区的区间信息相结合，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
如图5所示，本实施例中，无电区标识为二维码图像标识，标识识别单元为摄像机；摄像机用于拍摄二维码图像标识以读取无人区信息。当然，在其它实施例，无电区标识与标识识别单元之间无线通讯连接，如图7所示，采用数据传输装置与数据获取装置无线通讯连接。
本实施例中，微制动模式能够轻微的实时自动地调节大小的电制动，在判断列车进入微制动模式时，根据当前的中间直流电压采样值与系统需求的中间直流电压目标值的偏差，计算微制动请求力矩，将包含微制动请求力矩的信息发送给电机驱动系统，电机驱动系统生成与微制动请求力矩对应的脉冲宽度调制PWM信号，将PWM信号发送给牵引逆变器；牵引逆变器根据PWM信号生成与微制动请求力矩对应的驱动电流，将驱动电流传送给牵引电机；牵引电机根据驱动电流所承载的微制动请求力矩信息进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，将转换后的交流电传送给牵引逆变器；牵引逆变器将交流电整流为直流电，将直流电传送给主电路；主电路通过直流电对列车的用电负载进行供电。
下面将本发明的系统与方法进行结合以对本发明做进一步说明：
地面过无电区图像标识放置在轨道交通线路上的图像标识，该标识至少包含以下信息：
进入无电区警示信息：该信息说明即将进入无电区；
无电区长度：该信息标识即将进入的无电区长度Lw；
无电区坡道：该信息标识即将进入的无电区的平均坡道Rw；
后端网压：该信息标识了通过无电区后的电网电压Uw；
为了提高图像的识别率，地面过无电区图像标识采用二维码编码方式，如图5所示；将以上信息通过二维码编码形成二维码图像，放置在轨道交通线路的无电区前段，识别可靠性高。
标识识别单元，包含摄像装置(如摄像头)和图像识别系统。摄像头安装在车辆的车头位置，用于捕获无电区图像标识，摄像头要求摄像速度100帧/s。图像识别系统用于对捕获的图像进行识别和解码，并计算距离无电区的距离。图像识别系统工作的步骤如图4所示，
图像识别系统实时识别捕获图像，分析图像中是否存在二维码信息，如果不存在二维码信息，则进行下一帧图像识别；如果存在二维码信息，则识别二维码信息是否为无电区图像标识，如果不是地面过无电区图像标识，则进行下一帧图像识别；如果是无电区图像标识，则对二维码进行解码，提取二维码信息；
对无电区图像标识的距离进行识别：目前基于摄像头测定距离的方法有单目测距和双目测距，本发明对于测定距离采用的方法不做限制，为了方便理解，采用单目测距的方法进行说明，方法如下：
假设摄像头安装高度为Hp，地面过无电区图像标识宽度为Wp,摄像头焦距为Fp,摄像头拍摄到的地面过无电区图像标识的像素宽度为Pp。其中Hp、Wp、Fp、Pp四个参数可以提前测定。
根据图像成像原理，摄像头距离无电区图像标识的直线距离Lp＝Wp*Fp/Pp，车头距离地面过无电区图像标识的水平距离
Figure BDA0002233029860000091
将无电区的信息(包括进入无电区警示信息、无电区长度Lw、无电区坡道Rw、后端网压Uw和无电区距离Dp信息)发送给过控制单元。
重复上述步骤。
控制单元用于选择最优化的过无电区模式，无电区模式控制器采集车载无电区图像识别系统传递的无电区警示信息、无电区长度Lw、无电区坡道Rw、后端网压Uw和无电区距离Dp信息，并通过牵引控制系统获取车辆的当前速度Vin,当前网压Uin,整车载荷Min，并根据获取信息进行过无电区模式选择，流程如下：
(1)判断车载图像识别系统发送的过无电区警示信息是否有效，如果过无电区警示信息无效则等待下一帧数据，如果过无电区警示信息有效，则进入步骤(2)；
(2)判断当前网压和无电区后端网压差值Uw是否过大。如果当前网压与无电区后端网压的差值Uw差值大于Vth时(Vth根据具体项目的牵引系统电路中电容抗冲击能力确定)，则认为如果不断开电容前段断路器会对中间电容产生较大损害，设置过无电区模式为模式1(即自动断开模式：断开断开牵引主电路中的高速断路器、充电接触器和短接接触器)；然后进入步骤(4)；如果当前网压与无电区后端网压之间的差值Uw小于Vth，则认为不断开电容前端断路器对中间电容产生损害较小，则进入步骤(3)；
(3)判断能否采用微制动模式通过无电区。根据当前的速度、无电区的长度、无电区坡度、负载功率判断是否满足微制动的方式通过无电区的条件，如果满足条件，设置过无电区模式为模式2(即微制动模式)，进入步骤(5)。如果不满足微制动的方式通过无电区的条件，设置过无电区模式为模式1(自动断开模式)，进入步骤4；是否满足微制动方式通过无电区的条件判断方法如下，为方便说明，相关设定如下：
Vout:通过无电区后的速度；
Min：当前整车载荷，过无电区模式控制器从牵引控制系统获取的数据；
Vin：当前列车速度，过无电区模式控制器从牵引控制系统获取的数据；
Lw：无电区长度，过无电区模式控制器从车载图像识别系统获取的数据；
Rw：无电区坡道，过无电区模式控制器从车载图像识别系统获取的数据；
Uin：当前网压，过无电区模式控制器从牵引控制系统获取的数据；
T：通过无电区所需时间；为简化计算过程，假定列车通过无电区过程中加速度恒定，则
Figure BDA0002233029860000101
Pf:所有辅助负载功率和运行过程中功率损耗之和，属于控制单元的参数，根据车辆的负载和控制特性提前设定；
Fv:列车运行过程中基本阻力，基本阻力模型，Fv＝a+b×v+c×v2，其中a、b、c为控制单元内预设参数，这些参数通过实验可以提前确定；
Fvin:列车进入无电区时的基本阻力，Fvin＝a+b×Vin+c×Vin2；
Fs:坡道阻力，Fs＝Min×G×Rw，G为重力加速度；
根据能量守恒定律：
Eout＝Ein-Ef-Ev-Es
Eout:列车完全通过无电区时能量，
Figure BDA0002233029860000102
Ein:列车进入无电区时的能量，
Figure BDA0002233029860000103
Ef：列车通过无电区过程中辅助负载和列车功率损耗消耗的能量，
Figure BDA0002233029860000104
Ev：列车通过无电区过程中基本阻力消耗的能量，根据力的做功定律
Figure BDA0002233029860000111
(ds表示对距离的积分)；
Es：列车通过无电区过程中坡道力消耗(或产生)的能量，Es＝Fs×Ls＝Min×G×Rw；
如果Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin≤0，则说明列车进入无电区后未消耗列车动能，列车在做加速运动或者恒速运动，则判定列车满足微制动的方式通过无电区的条件，设置过无电区模式为模式2；
如果Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin>0，则说明列车进入无电区后消耗列车动能，列车在做减速运动，则Vin>Vout，Fvin>Fv；为保证列车能够顺利通过无电区，列车完全通过无电区时的速度要大于0，即列车完全通过无电区后的能量要大于0，即
Eout＝Ein-Ef-Ev-Es>0；
为简化计算，设定
Figure BDA0002233029860000112
则Ef'≥Ef，设定
Figure BDA0002233029860000113
则Ev'≥Ev；
因此Eout＝Ein-Ef-Ev-Es≥Ein-Ef'-Ev'-Es；
如果Ein-Ef'-Ev'-Es>0判定列车满足微制动方式通过无电区的条件，设置过无电区模式为模式2。
综上，如果过无电区模式控制器判断Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin≤0，或者Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin>0且Ein-Ef'-Ev'-Es>0，则判定列车满足微制动的方式通过无电区的条件，设置过无电区模式为模式2；否则判定列车不满足微制动的方式通过无电区的条件，设置过无电区模式为模式1；
(4)判断是否启动无电区模式。实时判断距离无电区警示标识的距离，当距离Dp<Dth时，判断启动无电区模式，将无电区模式信号和过无电区启动信号发送给牵引控制系统；其中Dth为预设值；
(5)判断是否通过了无电区。过无电区控制器根据速度，计算启动过无电区模式后的列车行进距离
Figure BDA0002233029860000114
当St>Lw+Dth时，判断列车已经通过无电区，发送退出无电区模式信号给牵引控制系统。
本发明无电区识别方法采用的是基于视觉技术的无电区识别方法，相对于目前常用无电区识别方法，成本低，安装简单，可靠性高，并且能够提前识别无电区，同时能够传递更多的无电区信息数据，为控制系统提供更多的数据；
本发明能够全自动通过无电区，并且通用性更强，能够适用轨道交通线路供电电网存在多个电压等级的情况；
本发明进入微制动模式的速度根据运行状况综合判断，相对于固定进入微制动门槛的方式，既能够最大限度地采用微制动模式，让列车通过无电区过程中维持辅助设备不断电，同时又避免了车辆停在无电区；
本发明通过无电区的模式不是采用固定的模式，而是根据无电区的信息、车辆运行信息综合选择最优的过无电区的模式，更加的灵活和有效。
本发明还进一步公开了一种城市轨道交通列车自动过无电区装置，包括
获取模块，用于获取列车的状态信息和即将要进入的无电区的区间信息；
控制模块，用于根据列车的状态信息和无电区的区间信息，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
本发明实施例还公开了一种计算机可读储存介质，其上储存有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法的步骤。同时，本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法的步骤。本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，包括步骤：
S01、获取列车的状态信息和即将要进入的无电区的区间信息；
S02、根据列车的状态信息和无电区的区间信息，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接；
所述无电区的区间信息包括无电区警示信息、无电区长度Lw、无电区坡道Rw、后端网压Uw和车头距离无电区的距离Dp；
所述列车的状态信息包括列车当前速度Vin、当前网压Uin和整车载荷Min；
所述步骤S02的具体步骤为：
S21、判断当前网压Uin与无电区后端网压Uw之间的差值是否大于预设差值Vth；当两者差值大于预设差值Vth，则控制列车进入自动断开模式；否则进入步骤S22；
S22、预测列车进入无电区后未消耗列车动能，且列车做加速运动或者恒速运动，则控制列车进入微制动模式；否则进入步骤S23；
S23、当列车进入无电区前的初始能量大于预设值，控制列车进入微制动模式，否则进入自动断开模式；其中初始能量为列车进入无电区时的能量。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，在步骤S22中，当Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin≤0，则预测列车进入无电区后未消耗列车动能；
其中Pf为所有辅助负载功率和运行过程中功率损耗之和，属于预设参数；
Fvin为列车进入无电区时的基本阻力，Fvin＝a+b×Vin+c×Vin2，其中a、b、c为预设参数；
Fs为坡道阻力，Fs＝Min×G×Rw，其中G为重力加速度。
3.根据权利要求2所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，在步骤S23中，当Pf+Fvin×Vin+Fs×Vin>0且Eout＝Ein-Ef-Ev-Es>0，则判断列车进入无电区前的初始能量大于预设值；
其中Ein为列车进入无电区时的能量，
Figure FDA0003865202060000011
Eout为列车完全通过无电区时能量，
Figure FDA0003865202060000012
Ef为列车通过无电区过程中辅助负载和列车功率损耗消耗的能量，
Figure FDA0003865202060000013
其中T表示列车通过无电区所用的时间；
Ev为列车通过无电区过程中基本阻力消耗的能量，根据力的做功定律
Figure FDA0003865202060000021
其中ds表示对无电区长度的积分；v表示列车速度；
Es为列车通过无电区过程中坡道消耗的能量，Es＝Fs×Lw＝Min×G×Rw；其中Lw表示无电区的长度。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，在列车轨道交通线路上预置有图像标识，所述图像标识内置有无电区的区间信息；通过拍摄所述图像标识以获取无电区的区间信息。
5.根据权利要求4所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，所述图像标识为二维码图像。
6.根据权利要求4所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，所述车头距离无电区的距离Dp为车头与图像标识之间的水平距离
Figure FDA0003865202060000022
其中Lp＝Wp*Fp/Pp，Lp表示摄像头与无电区图像标识之间的直线距离，Hp为拍摄图像标识的摄像头安装高度；Wp为图像标识宽度,Fp为摄像头焦距；Pp为摄像头拍摄图像标识的像素宽度。
7.根据权利要求6所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，在步骤S02中，当Dp<Dth时，启动自动断开模式或者微制动模式；其中Dth为预设值。
8.根据权利要求7所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，在步骤S02之后，在列车启动自动断开模式或者微制动模式后，根据列车运行速度计算列车行进距离
Figure FDA0003865202060000023
当St>Lw+Dth时，判断列车通过无电区，退出自动断开模式或者微制动模式。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，所述微制动模式的过程为：
根据当前的中间直流电压采样值与预设目标中间直流电压之间的偏差值，计算微制动请求力矩；
根据所述微制动请求力矩生成相对应的脉冲宽度调制PWM信号；
根据所述PWM信号生成与所述微制动请求力矩对应的驱动电流，将所述驱动电流传送给牵引电机；
所述牵引电机根据所述驱动电流所承载的微制动请求力矩信息进行微制动，将释放的动能转换为交流电能，整流为直流电，通过所述直流电对所述列车的用电负载进行供电。
10.一种城市轨道交通列车自动过无电区系统，用于执行如权利要求1～9中任意一项所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法，其特征在于，包括无电区标识、标识识别单元和控制单元；所述无电区标识安装于列车轨道交通线路上，内置有对应无电区的区间信息；所述标识识别单元安装于列车上，用于识别无电区标识并读取区间信息发送至控制单元；所述控制单元用于读取牵引系统中列车的状态信息，并与无电区的区间信息相结合，控制列车采用自动断开模式或者微制动模式通过无电区；其中自动断开模式为断开列车供电网与牵引主电路之间的连接。
11.根据权利要求10所述的城市轨道交通列车自动过无电区系统，其特征在于，所述无电区标识为二维码图像标识，所述标识识别单元为摄像机；所述摄像机用于拍摄二维码图像标识以读取无电区的区间信息。
12.根据权利要求11所述的城市轨道交通列车自动过无电区系统，其特征在于，所述无电区标识与标识识别单元之间无线通讯连接。
13.一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1至9中任意一项所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法的步骤。
14.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1至9中任意一项所述的城市轨道交通列车自动过无电区方法的步骤。
CN201910974020.1A 2019-10-14 2019-10-14 城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质 Active CN112721748B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910974020.1A CN112721748B (zh) 2019-10-14 2019-10-14 城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910974020.1A CN112721748B (zh) 2019-10-14 2019-10-14 城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112721748A CN112721748A (zh) 2021-04-30
CN112721748B true CN112721748B (zh) 2022-11-22

Family

ID=75588527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910974020.1A Active CN112721748B (zh) 2019-10-14 2019-10-14 城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112721748B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114179628A (zh) * 2021-12-06 2022-03-15 中铁工程机械研究设计院有限公司 一种悬挂式轨道车辆穿越道岔无电区方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614796A (en) * 1994-07-06 1997-03-25 Abb Patent Gmbh Method for providing continuous power to electrical rail vehicle systems when rail power is interrupted
CN102723906A (zh) * 2012-07-03 2012-10-10 南车株洲电力机车研究所有限公司 在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法及系统
CN107187322A (zh) * 2017-06-14 2017-09-22 中车株洲电力机车有限公司 一种过分相弓网保护方法及装置
CN109050580A (zh) * 2018-08-28 2018-12-21 株洲中车时代电气股份有限公司 一种机车自动过分相过程中的机车动力卸载方法及装置
CN109624793A (zh) * 2018-12-17 2019-04-16 北京交通大学 一种智能化自动过分相的方法
CN110091765A (zh) * 2018-01-31 2019-08-06 株洲中车时代电气股份有限公司 基于电子标签的过分相方法、电子标签、阅读器及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614796A (en) * 1994-07-06 1997-03-25 Abb Patent Gmbh Method for providing continuous power to electrical rail vehicle systems when rail power is interrupted
CN102723906A (zh) * 2012-07-03 2012-10-10 南车株洲电力机车研究所有限公司 在无电区维持城市轨道交通列车不间断工作的方法及系统
CN107187322A (zh) * 2017-06-14 2017-09-22 中车株洲电力机车有限公司 一种过分相弓网保护方法及装置
CN110091765A (zh) * 2018-01-31 2019-08-06 株洲中车时代电气股份有限公司 基于电子标签的过分相方法、电子标签、阅读器及系统
CN109050580A (zh) * 2018-08-28 2018-12-21 株洲中车时代电气股份有限公司 一种机车自动过分相过程中的机车动力卸载方法及装置
CN109624793A (zh) * 2018-12-17 2019-04-16 北京交通大学 一种智能化自动过分相的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
主辅变一体牵引变流器动车组自动通过分相区的控制方法;黄浩等;《机车电传动》;20151110(第6期);第30-52页 *
基于图像识别的电力机车车载自动过分相装置;陈棣湘等;《工业仪表与自动化装置》;20070405(第2期);第75-77页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112721748A (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9381897B2 (en) Method for operating a vehicle and driver assistance device
CN101138967B (zh) 车辆驱动系统
EP2444272B1 (en) Driving system for railroad vehicle
JP5174999B1 (ja) 列車情報管理装置および機器制御方法
JP4723612B2 (ja) 定位置自動停止制御手段を備えた電気車両の制御装置
EP2650186B1 (en) Drive system and control method of train
CN110780665B (zh) 车辆无人驾驶控制方法及装置
EP2305509B1 (en) Control system of electric vehicle
CN109050580B (zh) 一种机车自动过分相过程中的机车动力卸载方法及装置
CN107672626B (zh) 基于时间间隔保持的轨道车辆防碰撞系统及方法
JP2012106652A (ja) 車両制御装置
CN108053659B (zh) 一种基于有轨电车的路口交通信号控制方法、装置及系统
US20120187875A1 (en) Electric power converter of electric rolling stock
CN112721748B (zh) 城市轨道交通列车自动过无电区方法、系统、装置及介质
CN105835914A (zh) 去除不必要牵引的列车节能运行控制方法
CN107848438A (zh) 列车控制装置
CN110733515A (zh) 用于轨道车辆的至少一个储能器充能的方法和装置
CN112339795A (zh) 车辆紧急牵引方法、装置、电子设备及存储介质
KR20220101351A (ko) 전기차의 순차 충전 제어시스템
CN112550343A (zh) 一种适用于货运列车的自动挂车方法及装置
WO2021135238A1 (zh) 一种救援车的牵引制动控制方法、系统及设备
CN107839488A (zh) 一种纯电动车受电弓升降控制方法及装置
CN115214747A (zh) 一种列车自动驾驶系统及自动驾驶控制方法
CN110745006B (zh) 一种无轨电车自动分线控制方法及装置
CN106183898A (zh) 车载超级电容控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant