CN112744257A - 一种单元列车控制系统 - Google Patents

Abstract

一种单元列车控制系统，其包括：车‑车通信模块，其设置在单元列车上，用于与车辆的其他单元列车或是相邻车辆进行直接数据通信；列解控制模块，其与车‑车通信模块连接，用于根据车‑车通信模块所传输来的车‑车通信数据，结合单元列车的位置数据，对单元列车进行列解控制。该系统利用车‑车通信模块可以使得发车间隔比传统CBTC控制明显缩短，同时也能够使得轨旁设备配置减少，这样也就可以促进各系统的高度融合，大大提高运营效率，节约了建设成本和运营成本。

Description

一种单元列车控制系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体地说，涉及一种单元列车控制系统。

背景技术

高速铁路是国家的重要基础设施、大众化的交通工具。由于高铁具备出行经 济、快捷、安全等特征，已成为一种受广泛使用的交通运输工具。

但是，中国地域辽阔、人口众多，且资源分布不均，这样也就导致了高铁运 输从起始站到终点站往往都设置了多个中途站点，再加上每趟车前方的停靠站不 一致，就会给高铁运营带来诸多问题以及劣势。

例如，城市轨道交通列车编组固定，不能根据实际运营需求灵活编组；相邻 列车具体位置未知，且相互之间无数据通讯，阻碍列车智能控制技术的发展；若 提高全线路的运营效率，现有的单元列车不能满足实施成本低、效率高的要求。

综上所述，在现有的基础设施和运营模式下，急需解决如何提高线路运输效 率和缩短乘客的旅行时间等问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种单元列车控制系统，所述系统包括：

车-车通信模块，其设置在单元列车上，用于与车辆的其他单元列车或是相 邻车辆进行直接数据通信；

列解控制模块，其与所述车-车通信模块连接，用于根据车-车通信模块所传 输来的车-车通信数据，结合单元列车的位置数据，对所述单元列车进行列解控制。

根据本发明的一个实施例，所述列解控制模块配置为在到达预设站台前，判 断整个列车中是否存在进站单元列车，如果不存在，则继续进行通过股道线路自 动驾驶运行控制，以控制整个列车沿通过股道线路行驶。

根据本发明的一个实施例，如果存在进站单元列车，所述列解控制模块配置 为获取整个列车中的待停靠单元列车的单元列车信息，并判断整个列车距离进站 道岔的距离是否大于或等于第一预设安全距离，如果大于或等于，则对所述待停 靠单元列车进行列解控制，从而使得所述待停靠单元列车与整个列车中的其他单 元列车分离。

根据本发明的一个实施例，所述列解控制模块配置为：

根据所述待停靠单元列车在整个列车中的位置，确定解列控制模型；

根据所述解列控制模型，对整个列车进行解列控制，使得所述待停靠单元列 车驶入停站股道线路，整个列车中的其他单元列车驶入通过股道线路。

根据本发明的一个实施例，如果所述待停靠单元列车为尾部单元列车，所述 列解控制模块则配置为将所述解列控制模型确定为尾部解列控制模型；

如果所述待停靠单元列车为中部单元列车，所述列解控制模块则配置为将所 述解列控制模型确定为中部解列控制模型；

如果所述待停靠单元列车为头部单元列车，所述列解控制模块则配置为将所 述解列控制模型确定为头部解列控制模型。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

对接控制模块，其与所述车-车通信模块连接，用于根据车-车通信模块所传 输来的车-车通信数据，结合待出站单元列车的位置数据，对所述待出站单元列车 进行对接控制。

根据本发明的一个实施例，所述对接控制模块配置为获取所述待出站单元列 车的列车信息，并根据所述待出站单元列车的列车信息判断所述所述待出站单元 列车距离出站道岔的距离是否大于或等于第二预设安全距离，如果大于或等于， 则对所述待出站单元列车进行对接控制，从而使得所述待出站单元列车编组到通 过股道线路行进的整个列车中。

根据本发明的一个实施例，所述对接控制模块配置为：

根据所述待出站单元列车在对接完成后的整个列车中的位置信息，确定对接 控制模型；

根据所述对接控制模型，对整个列车进行列解对接控制，使得所述待出站单 元列车输入通过股道线路并对接入整个列车的相应位置。

根据本发明的一个实施例，所述列解控制模块与对接控制模块集成在同一器 件中。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

车头车钩缓冲器，其设置在单元列车的车头位置，用于实现单元练车的灵活 编组。

根据本发明的一个实施例，所述系统还包括：

车脑控制模块，其与所述车-车通信模块，用于根据所述车-车通信模块所传 输来的数据进行相应的列车控制。

该系统利用车-车通信模块可以使得发车间隔比传统CBTC控制明显缩短， 同时也能够使得轨旁设备配置减少，这样也就可以促进各系统的高度融合，大大 提高运营效率，节约了建设成本和运营成本。

同时，该单元列车控制系统利用列解控制模块和/或对接控制模块实现了对 单元列车的虚拟对接控制，这样也就可以实现进站列车的退出机制以及出站列车 的进入机制，同时还能够在整个列车中实现虚拟组合列车模式。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过 在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的单元列车控制系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的车-车通信模块的通信原理示意图；

图3是根据本发明一个实施例的单元列车进出站示意图；

图4是根据本发明一个实施例的存在进站单元列车时的列解控制模块的工 作流程示意图；

图5是根据本发明一个实施例的存在出站单元列车时的对接控制模块的工 作流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如 何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据 以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施 例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之 内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本 发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发 明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计 算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况 下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

为了提供线路运输效率和缩短乘客的旅行时间，现有技术中所存在的技术方 案都需要对列车结构、线路基础设施和运营模式进行改动，然而，相关基础设施 和列车结构的改造成本较高，同时运营模式的改将会严重制约后续的工程应用及 发展。

针对现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种单元列车控制系统，该系 统特别适用于对于能够自由编组的单元列车的控制。

图1示出了本实施例所提供的单元列车控制系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例所提供的单元列车控制系统优选地包括：车-车通信 模块101和列解控制模块102。其中，车-车通信模块101设置在单元列车上，用 于与车辆的其他单元列车或是相邻车辆进行直接数据通信。

发明人通过研究发现，目前国内外轨道交通网络普遍采用列车自动运行系 统，车辆运行采用车-地-车的通信链路和控制架构，两列运行车辆之间无法直接 完成信息交互，需接收和执行轨旁、中心设备的指令。

在既有系统中，当前后车追踪运行时，由于车载设备通信线路拓补图，后车 对线路前方列车状态以及线路信息的获知完全来自于地面设备。这样也就使得地 面设备承担的功能过多，从而会导致地面设备的子设备繁多，并且地面设别的接 口和系统结构复杂。同时，这种车载设备通信线路拓方式还使得列车运行对设置 于地面端的中心设备依赖大，导致建设和维护成本高。

而如图2所示，本实施例所提供的单元列车控制系统利用车-车通信模块101 可以实时地与邻车进行运行状态信息的传输。需要指出的是，根据实时需要，本 实施例中，上述车-车通信模块101还可以实现列车与本区间的地面设备之间的数 据传输。例如，当列车在区间行驶时，地面调度指挥系统发送本区间内的所有线 路信息、运行识别表、列车车次号等信息，列车也就可以利用车载的车-车通信模 块101接收上述信息。

本实施例中，车-车通信模块101可以使得发车间隔比传统CBTC控制明显 缩短，同时也能够使得轨旁设备配置减少，这样也就可以促进各系统的高度融合， 大大提高运营效率，节约了建设成本和运营成本。

如图1所示，本实施例中，列解控制模块102与车-车通信模块101连接， 其能够根据车-车通信模块101所传输来的车-车通信数据，结合单元列车的位置 数据和速度数据，对单元列车进行列解控制。

具体地，如图3所示，本实施例中，列解控制模块102配置为在到达预设站 台前，判断整个列车中是否存在进站单元列车，如果不存在，则继续进行通过股 道线路自动驾驶运行控制，以控制整个列车沿通过股道线路行驶。

而如果存在进站单元列车，列解控制模块102则优选地配置为在步骤S401 中获取整个列车中的待停靠单元列车的单元列车信息，并判断整个列车距离进站 道岔的距离是否大于或等于第一预设安全距离。其中，如果整个列车距离进站道 岔的距离大于或等于第一预设安全距离，列解控制模块102则会对上述待停靠单 元列车进行列解控制，从而使得上述待停靠单元列车与整个列车中的其他单元列 车分离。

而如果整个列车距离进站道岔的距离小于第一预设安全距离，列解控制模块 102则不会对相应单元列车进行列解控制，从而使得整个列车能够正常输入通过 过道线路。

具体地，本实施例中，如图4所示，如果存在进站单元列车，那么列解控制 模块102则优选地首先会在步骤S402中根据待停靠单元列车在整个列车中的位 置，确定出解列控制模型。在确定出列解控制模型后，列解控制模块102也就可 以在步骤S403中根据该列解控制模型来对整个列车进行解列控制，从而使得待 停靠单元列车驶入停站股道线路，而整个列车中的其他单元列车则驶入通过股道 线路。

例如，本实施例中，如果待停靠单元列车为尾部单元列车(即位于列车尾部)， 那么列解控制模块102则会将解列控制模型确定为尾部解列控制模型；如果待停 靠单元列车为中部单元列车，那么列解控制模块102则会将解列控制模型确定为 中部解列控制模型；而如果待停靠单元列车为头部单元列车，那么列解控制模块 102则会将解列控制模型确定为头部解列控制模型。

需要指出的是，本实施例中，某一单元列车在整个列车中位置可以是动态变 化的，例如，当某列列车包含四节单元列车时，作为头部单元列车的第一节单元 列车解列后，原来作为中部单元列车的第二节单元列车也就会成为新的头部单元 列车。

同时，还需要指出的是，在本发明的不同实施例中，上述第一预设安全距离 的具体取值可以根据实际需要配置为不同的合理值，本发明并不对此进行具体限 定。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，列解控制模块102还可以 采用其他合理方式来对单元列车进行列解控制。

如图1所示，本实施例中，根据实际需要，上述单元列车控制系统还可以包 括对接控制模块103。对接控制模块103同样与车-车通信模块101连接，其能够 根据车-车通信模块所传输来的车-车通信数据，结合待出站单元列车的位置数据 和速度数据，对待出站单元列车进行对接控制。

具体地，本实施例中，如图5所示，车载的对接控制模块103优选地会在步 骤S501中获取待出站单元列车的列车信息，并在步骤S502中根据该待出站单元 列车的列车信息(例如待出站单元列车的位置信息)来判断待出站单元列车距离 出站道岔的距离是否大于或等于第二预设安全距离。

其中，如果待出站单元列车距离出站道岔的距离大于或等于上述第二预设安 全距离，对接控制模块103则优选地会在步骤S503中对该待出站单元列车进行 对接控制，从而使得待出站单元列车编组到通过股道线路行进的整个列车中。

本实施例中，对接控制模块103优选地首先会根据待出站单元列车在对接完 成后的整个列车中的位置信息，来确定对接控制模型。在确定出对接控制模型后， 对接控制模型103则会根据上述对接控制模型，来对整个列车进行列解对接控制， 从而使得待出站单元列车输入通过股道线路并对接入整个列车的相应位置。

例如，本实施例中，如果待出站单元列车在对接完成后位于整个列车的尾部 布置，那么对接控制模块103则会将对接控制模型确定为尾部对接控制模型；如 果待出站单元列车在对接完成后位于整个列车的中部布置，那么对接控制模块103则会将对接控制模型确定为中部对接控制模型；如果待出站单元列车在对接 完成后位于整个列车的头部布置，那么对接控制模块103则会将对接控制模型确 定为头部对接控制模型。

需要指出的是，本实施例中，某一单元列车在整个列车中位置可以是动态变 化的。例如，当待出站单元列车的对接控制模型为头部对接控制模型时，那么对 接完成后，对接前的头部单元列车将会变成中部单元列车。

同时，还需要指出的是，在本发明的不同实施例中，上述第二预设安全距离 的具体取值可以根据实际需要配置为不同的合理值，本发明并不对此进行具体限 定。

当然，在本发明的其他实施例中，根据实际需要，对接控制模块103还可以 采用其他合理方式来对单元列车进行列解控制。

在本发明的不同实施例中，根据实际需要，上述列解控制模块102与对接控 制模块103既可以采用两个不同的器件来分别实现，也可以集成在同一器件中来 实现，本发明并不对此进行具体限定。

本实施例中，根据实际需要，上述单元列车控制系统优选地还可以包括车头 车钩缓冲器。其中，车头车钩缓冲器设置在单元列车的车头位置，其用于实现单 元练车的灵活编组。

对于单元列车的列解与对接，现有技术中通常采用车钩缓冲器、伸缩/升降 式结构，或侧向/垂向链接装置等，来进行列车的硬件连挂。这种方式带来了诸多 问题，例如：1)列车的硬件改造较大，尤其在现有轨道交通领域，需要淘汰或 改造数目庞大的列车，显然成本巨大；2)硬性链接带来的列车冲动，会影响乘 客的舒适度；3)列车载重较大，硬性链接对车钩等装置的性能要求很高，带来 了更大的维护成本。

而本发明所提供的单元列车控制系统利用列解控制模块和/或对接控制模块 实现了对单元列车的虚拟对接控制，这样也就可以实现进站列车的退出机制以及 出站列车的进入机制，同时还能够在整个列车中实现虚拟组合列车模式。

随着技术的发展，未来的每列列车都具备自身的“大脑”，即是车载计算机 系统。与普通计算机的使用场景和处理信息不同，车载计算机系统对硬件有额外 的、特殊的要求，例如符合物联网、人工智能的要求，适应车辆运行可能面临的 强震动、大温差等外部环境，提供高等级的可靠性和安全性。本实施例中，该单 元列车控制系统优选地还包括车脑控制模块。其中，车脑控制模块优选地集成有 摄像头(即图像获取设备)、车载雷达以及网络控制系统等，其能够实现诸多外 部硬件和模块相连接，提供信息传输、数据处理等服务。

本实施例中，车脑控制模块能够通过图像处理、语音识别和/或列车网络系 统传输的控制反馈信息(电压、电流、位置、速度等信息)来完成对运行环境的 识别和/或列车状态判断等工作。

同时，根据实际需要，车脑控制模块还能够权衡当前的状态信息，生成当前 控制的目标值。例如，车脑控制模块可以计算本区间各股道中本车与前后列车之 间的位置、速度、加速度等信息，并依据车次的进出站安排，来确定出本车是否 与其它车次进行解列/对接控制。

另外，车脑控制根据手机需要还可以依据可用粘着力，来进行牵引/电制动 力的动态分配，从而在保证平稳性的同时控制列车加减速运行。车脑控制模块还 可以根据实际需要，依据列车运行控制系统和决策控制结果等控制指令，将相应 的控制指令分配到列车各执行系统(例如牵引子系统、制动子系统等)

此外，本实施例中，车脑控制模块根据实际需要还可以实现对于列车的安全 防护。例如，车脑控制模块可以实时依据前后列车的运行状态，来计算异常情况 下减速所需的制动距离，从而确保相邻虚拟对接列车在安全条件下运行。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理 步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还 应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限 制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、 结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现 的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的 技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用 法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权 利要求书来限定。

Claims (11)

1.一种单元列车控制系统，其特征在于，所述系统包括：

车-车通信模块，其设置在单元列车上，用于与车辆的其他单元列车或是相邻车辆进行直接数据通信；

列解控制模块，其与所述车-车通信模块连接，用于根据车-车通信模块所传输来的车-车通信数据，结合单元列车的位置数据，对所述单元列车进行列解控制。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述列解控制模块配置为在到达预设站台前，判断整个列车中是否存在进站单元列车，如果不存在，则继续进行通过股道线路自动驾驶运行控制，以控制整个列车沿通过股道线路行驶。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，如果存在进站单元列车，所述列解控制模块配置为获取整个列车中的待停靠单元列车的单元列车信息，并判断整个列车距离进站道岔的距离是否大于或等于第一预设安全距离，如果大于或等于，则对所述待停靠单元列车进行列解控制，从而使得所述待停靠单元列车与整个列车中的其他单元列车分离。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述列解控制模块配置为：

根据所述待停靠单元列车在整个列车中的位置，确定解列控制模型；

根据所述解列控制模型，对整个列车进行解列控制，使得所述待停靠单元列车驶入停站股道线路，整个列车中的其他单元列车驶入通过股道线路。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，

如果所述待停靠单元列车为尾部单元列车，所述列解控制模块则配置为将所述解列控制模型确定为尾部解列控制模型；

如果所述待停靠单元列车为中部单元列车，所述列解控制模块则配置为将所述解列控制模型确定为中部解列控制模型；

如果所述待停靠单元列车为头部单元列车，所述列解控制模块则配置为将所述解列控制模型确定为头部解列控制模型。

6.如权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

对接控制模块，其与所述车-车通信模块连接，用于根据车-车通信模块所传输来的车-车通信数据，结合待出站单元列车的位置数据，对所述待出站单元列车进行对接控制。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述对接控制模块配置为获取所述待出站单元列车的列车信息，并根据所述待出站单元列车的列车信息判断所述所述待出站单元列车距离出站道岔的距离是否大于或等于第二预设安全距离，如果大于或等于，则对所述待出站单元列车进行对接控制，从而使得所述待出站单元列车编组到通过股道线路行进的整个列车中。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述对接控制模块配置为：

根据所述待出站单元列车在对接完成后的整个列车中的位置信息，确定对接控制模型；

根据所述对接控制模型，对整个列车进行列解对接控制，使得所述待出站单元列车输入通过股道线路并对接入整个列车的相应位置。

9.如权利要求6～8中任一项所述的系统，其特征在，所述列解控制模块与对接控制模块集成在同一器件中。

10.如权利要求1～9中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

车头车钩缓冲器，其设置在单元列车的车头位置，用于实现单元练车的灵活编组。

11.如权利要求1～10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

车脑控制模块，其与所述车-车通信模块，用于根据所述车-车通信模块所传输来的数据进行相应的列车控制。

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