CN113911171B - 基于供电能力的轨道交通列车控制方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法、设备及介质，该方法通过实时采集供电及车辆的数据，实时分析供电方式的变化，并根据当前的负载情况，实时动态计算当前供电臂上允许运行的最大列车数；当供电臂上运行列车数达到了最大允许列车数，则进行后续列车自动扣车，暂缓进入本供电臂；当发生阻塞模式，根据列车的启动曲线，同一供电臂内列车错时启动，避免同时启动对供电系统造成冲击。与现有技术相比，本发明具有避免了因为在同一供电臂上列车过多造成故障跳闸，从而带来严重的运营故障的问题等优点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号系统，尤其是涉及一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法、设备及介质。
背景技术
轨道交通线路的牵引供电设施支持列车运行数量具有上限，如果一个供电臂内进入列车数量过多，超过了供电臂的负荷上限，会因为负荷电流过大而引起电力开关跳闸，并造成很大的故障影响。此现象在超大城市繁忙线路中表现尤为明显。特别是当前续列车发生故障情况下，由于地铁线路单线运行的特点，后续列车很容易越挤越密，造成一个供电臂上的列车数量过多，从而超过供电负荷，引起更大范围的故障。既有的信号系统无法掌握供电系统的实时供电情况，无法建立供电和行车的关联关系，无法进行自动控制。调度人工难以做到实时一直关注每个供电臂上的列车数量。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法、设备及介质，用于防范多列车拥挤在同一供电臂内而引发电力故障。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明第一方面，提供了一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，该方法通过实时采集供电及车辆的数据，实时分析供电方式的变化，并根据当前的负载情况，实时动态计算当前供电臂上允许运行的最大列车数；
当供电臂上运行列车数达到了最大允许列车数，则进行后续列车自动扣车，暂缓进入本供电臂；当发生阻塞模式，根据列车的启动曲线，同一供电臂内列车错时启动，避免同时启动对供电系统造成冲击。
作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：
步骤S1、通过PSCADA接口，获取PSCADA直流开关状态；
步骤S2、通过供电公里标和轨道公里标的严格对应，找出供电臂绝缘节锚段和轨道区段的对应关系，并在绘制ATS站场图时严格按照比例进行，做到供电臂绝缘节锚段和轨道区段的精确对应；
步骤S3、实时获取列车运行位置信息；
步骤S4、通过列车速度、加速度与均载、空载以及满载的取流曲线，以及实时获取列车称重信息、加速制动状态、当前速度与消耗的线电流信息，绘制当前列车运行的取流曲线；
步骤S5、根据接触网网络组成和开关分合位置信息，自动分析当前直流供电部分运行方式；
步骤S6、结合供电臂直流开关的实时电流监测以及预测的未来几秒之内可能的取流，与直流开关的过流保护定值进行比较，判定是否可能引起跳闸；
步骤S7、结合供电臂过流保护定值、触网当前运行方式、列车取流，推导出当前触网允许的动态最大列车数；
步骤S8、当供电臂列车数等于最大允许列车数时，则后续列车自动扣车，暂缓进入本供电臂，同时通过报警提示调度；恢复的时候自动取消扣车；
步骤S9、当某些特殊情况下，造成供电臂列车数大于最大允许列车数(比如供电臂因为故障突然从双边供电变成单边供电)，通过卡控列车的错时启动，来避免过流跳闸。
作为优选的技术方案，所述步骤S1具体包括：
步骤S11、获取直流母线电压；
步骤S12、获取直流开关过流保护定值；
步骤S13、获取直流开关、小车、隔离闸刀位置信息；
步骤S14、获取直流开关的实时电流。
作为优选的技术方案，所述步骤S4具体包括：
步骤S41、通过对车辆的测试，获取列车速度、加速度与均载、空载以及满载情况下的取流曲线；
步骤S42、实时获取列车称重信息和列车线电流，并通过历史数据分析绘制不同称重下的取流曲线；
步骤S43、结合计划运行图以及当前列车运行位置及速度信息，绘制当前列车的取流曲线。
作为优选的技术方案，所述取流曲线包括未来几秒范围内的预测值。
作为优选的技术方案，所述步骤S5具体为：
步骤S51、实时采集直流母线电压，采集直流触网部分开关及闸刀的分合闸状态；
步骤S52、根据母线电压、开关及闸刀位置判定接触网是否带电；
步骤S53、根据接触网组成、开关及越区闸刀位置，判定接触网当前运行方式，其中运行方式包括单边、双边、大双边；
步骤S54、将接触网无电、单边供电、双边供电以及大双边供电作为供电能力变化的基础数据。
作为优选的技术方案，所述步骤S6具体为：
步骤S61、实时获取列车位置信息，并判定当前供电臂上运行了哪些列车，以及哪些列车即将进入及驶出当前供电臂；
步骤S62、对当前供电臂运行列车取流曲线进行叠加，求出当前供电臂未来几秒可能消耗的取流；
步骤S63、对当前供电臂直流开关实时电流进行监测，并结合未来几秒可能的供电臂取流，判定当前开关未来几秒可能的取流；
步骤S64、当前开关未来几秒可能的取流与过流保护定值进行比较，判定是否可能引起开关跳闸。
作为优选的技术方案，所述步骤S7具体为：
步骤S71、根据供电臂过流保护定值、触网当前运行方式判定当前供电臂所允许的负载；
步骤S72、根据列车当前称重、取流曲线以及当前线电流，结合列车位置、加速制动状态、运行速度，判定将来几秒每列车可能消耗的电流；
步骤S73、判定每个供电臂当前允许的动态最大列车数。
根据本发明第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
根据本发明第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明首次实现了通过对供电臂负荷能力的分析，进行行车卡控的目的，避免了因为在同一供电臂上列车过多造成故障跳闸，从而带来严重的运营故障的问题；
2、本发明采取了对直流供电方式的动态分析，根据供电方式的不同动态进行最大列车数卡控；
3、本发明实时获取列车称重信息，并通过历史数据分析绘制不同称重下的取流曲线，取流曲线包括未来几秒范围内的预测值；
4、本发明对当前供电臂直流开关实时电流进行监测，并结合未来几秒可能的供电臂取流，判定当前开关未来几秒可能的取流；
5、本发明结合供电臂过流保护定值、触网当前运行方式、列车取流，推导出当前触网允许的动态最大列车数；
6、本发明当供电臂列车数等于最大允许列车数时，则后续列车自动扣车，暂缓进入本供电臂，同时通过报警提示调度。恢复的时候自动取消扣车；
7、本发明当某些特殊情况下，造成供电臂列车数大于最大允许列车数(比如供电臂因为故障突然从双边供电变成单边供电)，通过卡控列车的错时启动，来避免过流跳闸。
8、本发明整个控制过程，是一个动态控制过程，既保证了不因列车追踪过密造成供电跳闸故障，又保证了不因本方法的实施而影响运营效率。
附图说明
图1为供电臂负载能力计算图；
图2为车辆消耗负载能力计算图；
图3为本发明根据负载能力的行车动态卡控图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
参考图1-3，说明本发明的技术方法，首先，参考图1，介绍供电臂的负载能力的计算方法。其次，参考图2，说明列车在不同称重下，所需要的供电负载大小的计算方法。再次，参考图3，说明列车在信号系统的控制下运行过程中，根据供电臂负载能力进行动态卡控列车数量及动态控制列车驾驶的方法。
首先参考图1，介绍本发明中供电臂的负载能力的计算方法，包括如下步骤：
步骤100，采集供电相关数据，包括直流母线电压、接触网开关及闸刀状态、直流馈线开关电流、直流馈线开关过流保护定值、接触网公里标等关键数据；
步骤101，根据接触网电压及开关和闸刀分合闸状态，判断接触网是否带电；
步骤102，根据接触网带电状态、开关及闸刀分合闸状态、接触网网络图判断当前供电方式：单边、双边、大双边；
步骤103，根据接触网是否带电、当前的供电方式、直流馈线开关过流保护定值，核定当前供电臂的负载能力；
步骤104，计算出当前供电臂的负载能力。
参考图2，介绍本发明中列车在不同称重下，所需要的供电负载大小的计算方法。
步骤105，获取车辆相关数据，包括车辆速度、加速度在均载、空载、满载情况下的取流曲线；车辆实时称重；车辆实时线电流等数据；
步骤106，根据列车取流曲线，计算出列车当出现最大电流时所达到的速度，以及出现的时间；
步骤107，根据列车的典型的取流曲线，通过历史数据的分析，自动绘制不同称重下的取流曲线；
步骤108，结合列车当前位置，当列车跨供电臂运行时，分析两个供电臂的取流情况；
步骤109，计算出每列车在不同称重下，所需的供电负载大小。
参考图3，介绍本发明中列车在信号系统的控制运行过程中，根据供电臂负载能力进行动态卡控列车数量及动态控制列车驾驶的方法。
步骤110，获取信号系统计划运行图、列车实时位置、轨道公里标、列车驾驶曲线等数据，以及轨道区间长度、坡度、曲率半径等数据；
步骤111，轨道公里标和供电公里标的严格对应；
步骤112，根据计划运行图，结合实际列车位置，判断某一供电臂上可能的行车密度；
步骤113，考虑轨道区间长度、坡度、曲率半径等对每一供电臂负载的影响；
步骤114，根据列车的取流曲线，结合列车当前驾驶曲线，加速制动状态，预测未来几秒列车的取流；
步骤115，计算出当前供电臂允许的最大动态列车数；
步骤116，当供电臂列车数等于最大允许列车数时，则后续列车自动扣车，恢复的时候自动取消扣车；
步骤117，当某些特殊情况下，供电臂列车数大于最大允许列车数，通过卡控本供电臂内的列车驾驶曲线，比如错时启动、错时加速制动等，避免过流跳闸。
本发明电子设备包括中央处理单元(CPU)，其可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。
设备中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理单元执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法S1～S9。例如，在一些实施例中，方法S1～S9可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行时，可以执行上文描述的方法S1～S9的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，CPU可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法S1～S9。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)等等。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，该方法通过实时采集供电及车辆的数据，实时分析供电方式的变化，并根据当前的负载情况，实时动态计算当前供电臂上允许运行的最大列车数；
当供电臂上运行列车数达到了最大允许列车数，则进行后续列车自动扣车，暂缓进入本供电臂；当发生阻塞模式，根据列车的启动曲线，同一供电臂内列车错时启动，避免同时启动对供电系统造成冲击；
该方法具体包括以下步骤：
步骤S1、通过PSCADA接口，获取PSCADA直流开关状态；
步骤S2、通过供电公里标和轨道公里标的严格对应，找出供电臂绝缘节锚段和轨道区段的对应关系，并在绘制ATS站场图时严格按照比例进行，做到供电臂绝缘节锚段和轨道区段的精确对应；
步骤S3、实时获取列车运行位置信息；
步骤S4、通过列车速度、加速度与均载、空载以及满载的取流曲线，以及实时获取列车称重信息、加速制动状态、当前速度与消耗的线电流信息，绘制当前列车运行的取流曲线；
步骤S5、根据接触网网络组成和开关分合位置信息，自动分析当前直流供电部分运行方式；
步骤S6、结合供电臂直流开关的实时电流监测以及预测的未来几秒之内可能的取流，与直流开关的过流保护定值进行比较，判定是否可能引起跳闸；
步骤S7、结合供电臂过流保护定值、触网当前运行方式、列车取流，推导出当前触网允许的动态最大列车数；
步骤S8、当供电臂列车数等于最大允许列车数时，则后续列车自动扣车，暂缓进入本供电臂，同时通过报警提示调度；
步骤S9、当供电臂因为故障突然从双边供电变成单边供电，造成供电臂列车数大于最大允许列车数，通过卡控列车的错时启动，来避免过流跳闸。
2.根据权利要求1所述的一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S11、获取直流母线电压；
步骤S12、获取直流开关过流保护定值；
步骤S13、获取直流开关、小车、隔离闸刀位置信息；
步骤S14、获取直流开关的实时电流。
3.根据权利要求1所述的一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
步骤S41、通过对车辆的测试，获取列车速度、加速度与均载、空载以及满载情况下的取流曲线；
步骤S42、实时获取列车称重信息和列车线电流，并通过历史数据分析绘制不同称重下的取流曲线；
步骤S43、结合计划运行图以及当前列车运行位置及速度信息，绘制当前列车的取流曲线。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，所述取流曲线包括未来几秒范围内的预测值。
5.根据权利要求1所述的一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：
步骤S51、实时采集直流母线电压，采集直流触网部分开关及闸刀的分合闸状态；
步骤S52、根据母线电压、开关及闸刀位置判定接触网是否带电；
步骤S53、根据接触网组成、开关及越区闸刀位置，判定接触网当前运行方式，其中运行方式包括单边、双边、大双边；
步骤S54、将接触网无电、单边供电、双边供电以及大双边供电作为供电能力变化的基础数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：
步骤S61、实时获取列车位置信息，并判定当前供电臂上运行了哪些列车，以及哪些列车即将进入及驶出当前供电臂；
步骤S62、对当前供电臂运行列车取流曲线进行叠加，求出当前供电臂未来几秒可能消耗的取流；
步骤S63、对当前供电臂直流开关实时电流进行监测，并结合未来几秒可能的供电臂取流，判定当前开关未来几秒可能的取流；
步骤S64、当前开关未来几秒可能的取流与过流保护定值进行比较，判定是否可能引起开关跳闸。
7.根据权利要求1所述的一种基于供电能力的轨道交通列车控制方法，其特征在于，所述步骤S7具体为：
步骤S71、根据供电臂过流保护定值、触网当前运行方式判定当前供电臂所允许的负载；
步骤S72、根据列车当前称重、取流曲线以及当前线电流，结合列车位置、加速制动状态、运行速度，判定将来几秒每列车可能消耗的电流；
步骤S73、判定每个供电臂当前允许的动态最大列车数。
8.一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。
9.一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，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的方法。
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