CN114104048A - 一种高速磁浮地面控制系统、方法、装置及集中控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速磁浮地面控制系统、方法、装置、集中控制设备及计算机可读存储介质，该系统包括：变电站和相邻的两个变电站之间的定子开关站，每个变电站包括：集中控制设备和变流器控制单元；其中，目标变电站中的集中控制设备用于控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；本发明通过变电站中集中控制设备的设置，打破了传统的运控与牵引分工明确的特征，由集中控制设备实现分区运控和分区牵引的管理功能，使分布式控制系统变为集中控制系统，减少了控制难度，并且减少了系统架构上的设备构成，节约成本，提高了系统控制的可靠性、可用性和安全性。

Description

一种高速磁浮地面控制系统、方法、装置及集中控制设备

技术领域

本发明涉及磁浮交通领域，特别涉及一种高速磁浮地面控制系统、方法、装置、集中控制设备及计算机可读存储介质。

背景技术

磁浮铁路是依靠电磁场“同性相斥、异性相吸”的特性将列车整体托起，悬浮在线路轨道上，基本原理是基于直线同步电机驱动技术，车体相当于同步电机的转子，轨道相当于同步电机的定子。高速磁浮交通，牵引系统完全下移到地面，轨道上的定子段构成牵引直线电机，供电的区段成为牵引分区，一个分区内只允许一列车运行。运控系统大部分车载安全监督功能也下移到地面分区控制系统，因为不再由传统的信号机、应答器等形成严格意义上的闭塞区间，所以为了按闭塞的方式实现列车的追踪，仍然需要在物理位置上规定分区，那么根据供电特性，运控分区与牵引分区则一一对应，就形成如图1所示的磁浮交通的分区以及分区控制的概念。

现有技术中的高速磁浮地面控制系统，是一种高度集中的分布式自动化控制系统。但是基于处理器性能和传统轮轨交通专业职责划分限制，现有技术中的高速磁浮地面控制系统如图2所示，分区对应的变电站中设置运控系统的分区控制计算机DDC和安全切断计算机DPS、牵引控制系统的电机控制单元MCU以及复杂的传输网络，看似分工明确，职责清晰，但造成了系统结构复杂，控制设备数量众多，引起传输时间长，从发起至执行完成，过程繁琐复杂，尤其是分区切换交接及控制尤其明显，反而不利于高速运行下的精确控制，整个链路中传输、处理或者任一设备本身故障均会引起不必要的停车，显然对可靠性要求非常高，使得运输效率较为低下。

因此，如何能够减少高速磁浮地面控制系统中不必要的中间环节，减少系统架构上的设备构成，节约成本且减少控制难度，提高运输效率，是现今急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速磁浮地面控制系统、方法、装置、集中控制设备及计算机可读存储介质，以减少系统架构上的设备构成，节约成本且减少控制难度，提高运输效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速磁浮地面控制系统，包括：变电站和相邻的两个所述变电站之间的定子开关站，每个所述变电站包括：集中控制设备和变流器控制单元；

其中，目标变电站中的所述集中控制设备用于控制目标定子开关站和所述目标变电站中的所述变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；所述目标变电站为任一所述变电站，所述目标定子开关站为所述目标变电站与相邻的所述变电站之间的所述定子开关站。

可选的，每个所述变电站中的所述集中控制设备包括第一集中控制设备和第二集中控制设备；

其中，每个所述变电站中的所述第一集中控制设备与所述第二集中控制设备通讯连接，所述目标变电站的所述第一集中控制设备和所述第二集中控制设备均与所述目标变电站的所述变流器控制单元通讯连接，所述目标变电站的所述第二集中控制设备与下一变电站的所述第一集中控制设备通讯连接。

可选的，每个所述变电站中的所述第一集中控制设备与所述第二集中控制设备通过以太网连接，所述目标变电站的所述第一集中控制设备和所述第二集中控制设备均与所述目标变电站的所述变流器控制单元通过光纤连接，所述目标变电站的所述第二集中控制设备与下一变电站的所述第一集中控制设备通过光纤环网连接并采用网络安全协议进行通讯。

可选的，所述目标变电站中的所述集中控制设备的安全输入输出接口与所述目标变电站中的所述变流器控制单元和牵引主电路连接，用于向对应的变流器控制单元发送封逆变指令和切断对应的牵引主电路中的牵引主断路器，实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

可选的，每个所述集中控制设备具体为二乘二取二安全计算机或三取二安全计算机。

本发明还提供了一种高速磁浮地面控制方法，应用于如上述所述的高速磁浮地面控制系统，包括：

集中控制设备获取控制数据；其中，所述控制数据包括中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据；

根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；其中，所述目标变电站为所述集中控制设备所在的变电站，所述目标定子开关站为所述目标变电站与相邻的所述变电站之间的所述定子开关站。

可选的，所述根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制、牵引管理和牵引切断功能，包括：

根据所述控制数据中的切断判断数据，判断是否满足符合预设切断条件；

若是，则通过安全输入输出接口向所述目标变电站中对应的变流器控制单元发送封逆变指令，并向所述目标变电站中对应的牵引主电路发送牵引主断路器切断指令，以实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

可选的，所述根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制、牵引管理和牵引切断功能，包括：

根据所述控制数据中的牵引管理数据，计算防护条件下的牵引力分配结果；

根据所述牵引力分配结果，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现所述牵引管理功能。

可选的，所述根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制、牵引管理和牵引切断功能，包括：

根据所述控制数据中的运行控制数据，确定所述被控列车的运行模式；

根据所述运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能。

可选的，所述集中控制设备具体为所述目标变电站中的第一集中控制设备或第二集中控制设备，所述集中控制设备为所述目标变电站中的所述第一集中控制设备时，所述控制数据还包括所述目标变电站中的所述第二集中控制设备发送的控制指令或上一变电站中的所述第二集中控制设备发送的控制指令。

本发明还提供了一种高速磁浮地面控制装置，应用于如上述所述的高速磁浮地面控制系统中的集中控制设备，包括：

获取模块，用于获取控制数据；其中，所述控制数据包括中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据；

控制模块，用于根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；其中，所述目标变电站为所述集中控制设备所在的变电站，所述目标定子开关站为所述目标变电站与相邻的所述变电站之间的所述定子开关站。

可选的，所述控制模块，包括：

切断判断子模块，用于根据所述控制数据中的切断判断数据，判断是否满足符合预设切断条件；

安全切断子模块，用于若符合所述预设切断条件，则通过安全输入输出接口向所述目标变电站中对应的变流器控制单元发送封逆变指令，并向所述目标变电站中对应的牵引主电路发送牵引主断路器切断指令，以实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

可选的，所述控制模块，包括：

牵引分配子模块，用于根据所述控制数据中的牵引管理数据，计算防护条件下的牵引力分配结果；

牵引管理子模块，用于根据所述牵引力分配结果，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现所述牵引管理功能。

可选的，所述控制模块，包括：

运行确定子模块，用于根据所述控制数据中的运行控制数据，确定所述被控列车的运行模式；

运行控制子模块，用于根据所述运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能。

本发明还提供了一种集中控制设备，应用于如上述所述的高速磁浮地面控制系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的高速磁浮地面控制方法的步骤。

此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的高速磁浮地面控制方法的步骤。

本发明所提供的一种高速磁浮地面控制系统，包括：变电站和相邻的两个变电站之间的定子开关站，每个变电站包括：集中控制设备和变流器控制单元；其中，目标变电站中的集中控制设备用于控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；目标变电站为任一变电站，目标定子开关站为目标变电站与相邻的变电站之间的定子开关站；

可见，本发明通过变电站中集中控制设备的设置，打破了传统的运控与牵引分工明确的特征，由集中控制设备实现分区运控和分区牵引的管理功能，使分布式控制系统变为集中控制系统，减少了控制难度，并且避免了系统中不必要的中间环节，减少了系统架构上的设备构成，节约成本，提高了系统控制的可靠性、可用性和安全性，提升了运输效率。此外，本发明还提供了一种高速磁浮地面控制方法、装置、集中控制设备及计算机可读存储介质，同样具有上述有益效果。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的牵引分区和运控分区的示意图；

图2为现有技术中的高速磁浮地面控制系统中的关联关系示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种高速磁浮地面控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的另一种高速磁浮地面控制系统中的关联关系示意图；

图5为本发明实施例所提供的对现有高速磁浮地面控制系统的整合的示意图；

图6为本发明实施例所提供的另一种高速磁浮地面控制系统的接口示意图；

图7为本发明实施例所提供的高速磁浮地面控制系统的安全切断流程与现有技术的比较示意图；

图8为本发明实施例所提供的高速磁浮地面控制系统的牵引分配流程与现有技术的比较示意图；

图9为本发明实施例所提供的高速磁浮地面控制系统的运行模式执行流程与现有技术的比较示意图；

图10为本发明实施例所提供的一种集中控制设备的硬件构成示意图；

图11为本发明实施例所提供的一种高速磁浮地面控制方法的流程图；

图12为本发明实施例所提供的一种高速磁浮地面控制装置的结构框图。

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做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。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种高速磁浮地面控制系统的结构示意图。该系统可以包括：变电站10和相邻的两个变电站10之间的定子开关站20，每个变电站10包括：集中控制设备11和变流器控制单元12；

其中，目标变电站10中的集中控制设备11用于控制目标定子开关站20和目标变电站10中的变流器控制单元12，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；目标变电站10为任一变电站10，目标定子开关站20为目标变电站10与相邻的变电站10之间的定子开关站20。

可以理解的是，现有技术中的高速磁浮地面控制系统如图2所示，分为运行控制系统和牵引控制系统；运行控制系统的分区控制计算机DCC将控制被控车辆运行的数据传输给牵引控制系统的分区牵引控制装置(即电机控制单元MCU)，如在被控车辆每次运行前，DCC向MCU发送列车运行模式、车辆参数、速度曲线、目的地以及允许最大加速度限制等信息。MCU根据运行控制系统的各类数据信息计算该次运行的运行曲线，即自动驾驶曲线；在被控车辆运行期间，MCU实时地通过车地无线电通信系统(如DRCU，分区无线控制单元)接收被控车辆当前的位置和速度值作为牵引系统的参考值，同时向DCC发送车辆当前位置、当前速度、当前加速度等信息。

对应的，中央运控系统管理并控制线路上各分区运控系统(如分区控制计算机DCC和安全切断计算机DPS等)，各分区运控系统对应管理并控制各分区牵引控制系统(如电机控制单元MCU和变流器控制单元CCU等)。对于牵引控制系统而言，MCU属于上层控制管理机构，变流器控制单元12(CCU)和定子开关站20属于执行机构。MCU根据计算的结果，分发命令及参数到CCU和定子开关站20；CCU则输出相应频率的电压电流值，定子开关站20适时的将电源反馈到列车所在的定子段上，为列车提供牵引力或制动力。

相应的，由于分区运控装置(如分区控制计算机DCC和安全切断计算机DPS等)和牵引分区控制装置(如电机控制单元MCU和变流器控制单元CCU等)联系紧密，接口数据量巨大，但分别属于运行控制系统和牵引控制系统，要求子控制系统运行精确稳定，切换流畅且安全可靠，在同一时钟系统内，通信系统需要保障数据传递与反馈快速准确。

具体的，分区控制计算机DCC和用于控制分区牵引的电机控制单元MCU的功能可以如表1所示。

表1分区控制计算机DCC和电机控制单元MCU的功能展示表

具体的，本实施例中的变电站10可以为现有技术中供电的区段(即牵引分区和运控分区)对应的控制站(如图1中的运控分区控制站和牵引变电站10)。如图2和图4、图5和图6所示，本实施例的目的可以为通过每个变电站10中的集中控制设备11(CCS，ConcentrateControl System)的设置，从硬件上将运行控制系统中的分区控制计算机DCC和安全切断计算机DPS以及牵引控制系统中的电机控制单元MCU进行整合，使得集中控制设备11可以集运行控制(原DCC)、牵引管理(原MCU)和牵引切断(原DPS)的功能于一体，避免系统中不必要的中间环节，减少了系统架构上的设备构成，节约成本，从而打破传统的运控与牵引分工明确的特征，由集中控制设备11实现分区运控和分区牵引的管理功能，使分布式控制系统变为集中控制系统，减少了控制难度，提高了系统控制的可靠性、可用性和安全性，提升了运输效率。

具体的，本实施例中相邻的两个变电站10之间可以远距离的通讯连接，即相邻的两个变电站10中的集中控制设备11之间可以远距离的通讯连接，如图6所示，相邻的两个变电站10之间远距离可以采用快速光纤环网，既满足分区运控传输数据要求，又满足牵引控制快速传输数据的要求；相邻的两个变电站10之间的通讯可以采用网络安全协议，保证数据传输的安全性和正确性，避免因网络完全等级不够而导致数据信息丢失。同一个变电站10内，集中控制设备11和变流器控制单元12(CCU)之间(即原MCU与CCU之间)的传输速度要求非常高的数据，可以采用光纤直连方式，利用自定义协议进行传输；站内的变流器控制单元12(CCU)与变流器控制单元12之间可以采用高速通信方式实现数据与控制同步；站内的集中控制设备11与集中控制设备11之间，可以采用以太网通讯或总线通讯(如CAN总线或PROFIBUS总线)进行网络冗余，提高通信可靠性。如图6所示，每个变电站10包括两个集中控制设备11(即第一集中控制设备11和第二集中控制设备11)时，每个变电站10中的第一集中控制设备11与第二集中控制设备11通过以太网连接，目标变电站10的第一集中控制设备11和第二集中控制设备11均与目标变电站10的变流器控制单元12通过光纤连接，目标变电站10的第二集中控制设备11与下一变电站10的第一集中控制设备11通过光纤环网连接并采用网络安全协议进行通讯。

相应的，如图5和图6所示，本实施例中变电站10中的集中控制设备11(CCS)与目标定子开关站20、分区无线控制单元(DRCU)和中央运控系统的连接，可以采用与现有技术中DCC、DPS和MCU与相应的定子开关站20、DRCU和中央运控系统连接的方法相同或相似的方式实现，本实施例对此不做任何限制。

需要说明的是，本实施例中避免了安全切断计算机DPS的使用，改由集中控制设备11(CCS)统一执行；如图7所示，由原DCC(判断切断条件，发出切断命令)→DPS(接收切断命令，通过安全输出通道发出切断信号)→切断牵引主电路中的牵引主断路器，改为CCS(计算切断条件，通过安全输出通道发出切断信号)→切断牵引主电路中的牵引主断路器，实现对被控车辆安全的牵引切断功能，不但提高了系统的可靠性，减少系统配置及复杂环节，节约成本。也就是说，本实施例中目标变电站10中的集中控制设备11的安全输入输出接口可以与目标变电站10中的变流器控制单元12和牵引主电路连接，用于向对应的变流器控制单元12发送封逆变指令和切断对应的牵引主电路中的牵引主断路器，实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

具体的，本实施例中集中控制设备11(CCS)的牵引管理功能，将源头相同或功能相同的采集、处理、计算或存储采用统一的硬件单元或软件模块，避免因网络传输延时、处理速度不同或计算方法不同带来的同源不同结果的隐患，实现在高速情况下绝对的精确控制。如根据表1可以融合的源头和软件模块可以包括：速度、位置、基础数据(如道桥隧、定子开关站20、横纵坡等)、车辆基础数据(如列车编组、车长、车重等)和GPS校时等；以速度和位置信号处理流程为例，如图8所示，集中控制设备11(CCS)可以根据DRCU发送的速度、位置和极相角信息以及反电动势信息，利用基础数据处理和计算有防护条件下的牵引力分配结果，实现原MCU的牵引管理功能。

相应的，如图9所示，本实施例中的集中控制设备11(CCS)可以将原DCC发起运行模式→MCU负责中间管理→牵引供电设备(如CCU和定子开关站20等)执行的运行控制过程，改变为直接由CCS发起运行模式→牵引供电设备(CCU、定子开关站20)执行，减少中间通信、解析和分配执行等环节，在正式运行的运营线，减少了系统运营前的整备时间，提高整个交通的可用性。

可以理解的是，本实施例中变电站10中的集中控制设备11可以集运行控制(原DCC)、牵引管理(原MCU)和牵引切断(原DPS)的功能于一体，为了避免原MCU虽接收安全协议，但不具备安全等级，使系统整体安全性下降的问题，本实施例中的集中控制设备11可以采用二乘二取二安全计算机或三取二安全计算机架构，即每个集中控制设备11可以具体为二乘二取二安全计算机或三取二安全计算机。如图10所示，每个集中控制设备11可以包括：对应设置的两个主处理器、两个通信及环网单元、两个安全输入输出单元、两个非安全输入输出单元、两个时钟单元和两个电源单元；其中，主处理器可以为具备快速计算处理能力的单元；通信及环网单元可以为具备以太网、OTN(Optical Transport Network，光传送网)环网和直连光纤接口的单元；安全输入输出单元可以为具备安全输入输出功能的单元，如安全切断；非安全输入输出单元可以为具备非安全功能的数字量和模拟量输入输出功能的单元，如开关反馈和电量采集；时钟单元可以为具备单独的精密时钟校准单元；电源单元可以为集中控制设备11提供工作电源，并具有冗余功能。

本实施例中，本发明实施例通过变电站10中集中控制设备11的设置，打破了传统的运控与牵引分工明确的特征，由集中控制设备11实现分区运控和分区牵引的管理功能，使分布式控制系统变为集中控制系统，减少了控制难度，并且避免了系统中不必要的中间环节，减少了系统架构上的设备构成，节约成本，提高了系统控制的可靠性、可用性和安全性，提升了运输效率。

请参考图11，图11为本发明实施例所提供的一种高速磁浮地面控制方法的流程图。该方法可以应用于如上述实施例所提供的高速磁浮地面控制系统，可以包括：

步骤101：集中控制设备获取控制数据；其中，控制数据包括中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据。

可以理解的是，本实施例中的集中控制设备可以为上述实施例所提供的高速磁浮地面控制系统中任一变电站(即目标变电站)中的任一集中控制设备。本实施例是以一个集中控制设备对被控车辆的管理，实现运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能为例进行的展示，对于高速磁浮地面控制系统中其它的集中控制设备对相应的被控车辆的管理，可以采用与本实施例所提供的方法相同或相似的方式实现，本实施例对此不做任何限制。

具体的，本步骤中集中控制设备获取的控制数据可以为集中控制设备获取的用于实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能所需的数据。对于本步骤中的控制数据的具体内容和类型，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如可以采用与现有技术中分区控制计算机DCC和电机控制单元MCU进行运行控制和牵引管理所需的数据获取方式相同或相似的方式实现，例如控制数据包括可以中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据，还可以包括基础数据(如道桥隧、定子开关站和横纵坡等)和车辆基础数据(如列车编组、车长和车重等)。只要集中控制设备的处理器可以利用获取的控制数据，对目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元进行控制，实现被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能，本实施例对此不作任何限制。

需要说明的是，本步骤中集中控制设备获取的控制数据还可以包括其他集中控制设备发送的控制指令，如图6所示，每个变电站包括两个集中控制设备(即第一集中控制设备和第二集中控制设备)时，若集中控制设备具体为目标变电站中的第一集中控制设备，控制数据还可以包括目标变电站中的第二集中控制设备发送的控制指令和/或相邻的上一变电站中的第二集中控制设备发送的控制指令；若集中控制设备具体为目标变电站中的第二集中控制设备，控制数据还可以包括目标变电站中的第一集中控制设备发送的控制指令和/或相邻的下一变电站中的第一集中控制设备发送的控制指令。

步骤102：根据控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；其中，目标变电站为集中控制设备所在的变电站，目标定子开关站为目标变电站与相邻的变电站之间的定子开关站。

可以理解的是，本步骤中的被控车辆可以为集中控制设备所需控制的磁浮铁路上的列车，即集中控制设备所在的变电站(即目标变电站)对应的分区上的列车。本步骤中的目标定子开关站可以为目标变电站与相邻的变电站之间的定子开关站，如图6所示，每个变电站包括两个集中控制设备(即第一集中控制设备和第二集中控制设备)时，若集中控制设备具体为目标变电站中的第二集中控制设备，本步骤中的目标定子开关站可以为目标变电站与相邻的下一变电站之间的定子开关站，上述下一变电站可以为其第一集中控制设备与目标变电站中的第二集中控制设备采用光纤环网连接的变电站。

具体的，对于本步骤中的集中控制设备根据控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能的具体方式，可以由设计人员根据使用场景和用户需求自行设置，如集中控制设备可以根据控制数据中的切断判断数据，判断是否满足符合预设切断条件；若是，则通过安全输入输出接口向目标变电站中对应的变流器控制单元发送封逆变指令，并向目标变电站中对应的牵引主电路发送牵引主断路器切断指令，以实现对被控车辆的安全牵引切断功能；如图7所示，上述切断判断数据可以为与速度有关、DRCU有关、车辆有关、故障-安全有关等的数据；上述安全输入输出接口可以为集中控制设备的安全输入输出单元对应的接口，通过安全输入输出接口的安全输出能够实现对被控车辆的安全的牵引切断功能(即安全牵引切断功能)；与现有技术相比可以将由DCC和MCU分别采集、计算和比较的过程，改变为集中控制设备直接采集、计算和比较，省去了一个源头，没有了中间环节。

相应的，集中控制设备可以根据控制数据中的牵引管理数据，计算防护条件下的牵引力分配结果；根据牵引力分配结果，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现牵引管理功能；其中，如图9所示，上述牵引管理数据可以包括反电动势信息、分区无线控制单元(DRCU)发送的速度、位置以及基础数据(如道桥隧、定子开关站和横纵坡等)和车辆基础数据(如列车编组、车长和车重等)。

对应的，集中控制设备可以根据控制数据中的运行控制数据，确定被控列车的运行模式；根据运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能。其中，集中控制设备可以采用与现有技术中分区控制计算机DCC确定运行模式相同或相似的方式，确定被控列车的运行模式，本实施例对此不作任何限制。同样的，如图9所示，集中控制设备可以采用与现有技术中电机控制单元MCU控制定子开关站、变流器控制单元(CCU)和其他设备的实现运控功能的方法相同或相似的方式，根据确定的运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能，本实施例对此同样不作任何限制。

本实施例中，本发明实施例通过根据控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能，利用变电站中集中控制设备的设置，打破了传统的运控与牵引分工明确的特征，由集中控制设备实现分区运控和分区牵引的管理功能，使分布式控制系统变为集中控制系统，减少了控制难度，并且避免了系统中不必要的中间环节，减少了系统架构上的设备构成，节约成本，提高了系统控制的可靠性、可用性和安全性，提升了运输效率。

请参考图12，图12为本发明实施例所提供的一种高速磁浮地面控制装置的结构框图。该装置可以应用于如上述实施例所提供的高速磁浮地面控制系统中的集中控制设备，可以包括

获取模块100，用于获取控制数据；其中，控制数据包括中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据；

控制模块200，用于根据控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；其中，目标变电站为集中控制设备所在的变电站，目标定子开关站为目标变电站与相邻的变电站之间的定子开关站。

可选的，控制模块100，可以包括：

切断判断子模块，用于根据控制数据中的切断判断数据，判断是否满足符合预设切断条件；

安全切断子模块，用于若符合预设切断条件，则通过安全输入输出接口向目标变电站中对应的变流器控制单元发送封逆变指令，并向目标变电站中对应的牵引主电路发送牵引主断路器切断指令，以实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

可选的，控制模块100，可以包括：

牵引分配子模块，用于根据控制数据中的牵引管理数据，计算防护条件下的牵引力分配结果；

牵引管理子模块，用于根据牵引力分配结果，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现牵引管理功能。

可选的，控制模块100，可以包括：

运行确定子模块，用于根据控制数据中的运行控制数据，确定被控列车的运行模式；

运行控制子模块，用于根据运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能。

本实施例中，本发明实施例通过控制模块200根据控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能，利用变电站中集中控制设备的设置，打破了传统的运控与牵引分工明确的特征，由集中控制设备实现分区运控和分区牵引的管理功能，使分布式控制系统变为集中控制系统，减少了控制难度，并且避免了系统中不必要的中间环节，减少了系统架构上的设备构成，节约成本，提高了系统控制的可靠性、可用性和安全性，提升了运输效率。

本发明实施例还提供了一种集中控制设备，应用于如上述实施例所提供的高速磁浮地面控制系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序时实现如上述的高速磁浮地面控制方法的步骤。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的高速磁浮地面控制方法的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种高速磁浮地面控制系统、方法、装置、集中控制设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种高速磁浮地面控制系统，包括：变电站和相邻的两个所述变电站之间的定子开关站，其特征在于，每个所述变电站包括：集中控制设备和变流器控制单元；

其中，目标变电站中的所述集中控制设备用于控制目标定子开关站和所述目标变电站中的所述变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；所述目标变电站为任一所述变电站，所述目标定子开关站为所述目标变电站与相邻的所述变电站之间的所述定子开关站。

2.根据权利要求1所述的高速磁浮地面控制系统，其特征在于，每个所述变电站中的所述集中控制设备包括第一集中控制设备和第二集中控制设备；

其中，每个所述变电站中的所述第一集中控制设备与所述第二集中控制设备通讯连接，所述目标变电站的所述第一集中控制设备和所述第二集中控制设备均与所述目标变电站的所述变流器控制单元通讯连接，所述目标变电站的所述第二集中控制设备与下一变电站的所述第一集中控制设备通讯连接。

3.根据权利要求2所述的高速磁浮地面控制系统，其特征在于，每个所述变电站中的所述第一集中控制设备与所述第二集中控制设备通过以太网连接，所述目标变电站的所述第一集中控制设备和所述第二集中控制设备均与所述目标变电站的所述变流器控制单元通过光纤连接，所述目标变电站的所述第二集中控制设备与下一变电站的所述第一集中控制设备通过光纤环网连接并采用网络安全协议进行通讯。

4.根据权利要求1所述的高速磁浮地面控制系统，其特征在于，所述目标变电站中的所述集中控制设备的安全输入输出接口与所述目标变电站中的所述变流器控制单元和牵引主电路连接，用于向对应的变流器控制单元发送封逆变指令和切断对应的牵引主电路中的牵引主断路器，实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

5.根据权利要求1所述的高速磁浮地面控制系统，其特征在于，每个所述集中控制设备具体为二乘二取二安全计算机或三取二安全计算机。

6.一种高速磁浮地面控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的高速磁浮地面控制系统，包括：

集中控制设备获取控制数据；其中，所述控制数据包括中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据；

根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；其中，所述目标变电站为所述集中控制设备所在的变电站，所述目标定子开关站为所述目标变电站与相邻的所述变电站之间的所述定子开关站。

7.根据权利要求6所述的高速磁浮地面控制方法，其特征在于，所述根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制、牵引管理和牵引切断功能，包括：

根据所述控制数据中的切断判断数据，判断是否满足符合预设切断条件；

若是，则通过安全输入输出接口向所述目标变电站中对应的变流器控制单元发送封逆变指令，并向所述目标变电站中对应的牵引主电路发送牵引主断路器切断指令，以实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

8.根据权利要求6所述的高速磁浮地面控制方法，其特征在于，所述根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制、牵引管理和牵引切断功能，包括：

根据所述控制数据中的牵引管理数据，计算防护条件下的牵引力分配结果；

根据所述牵引力分配结果，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现所述牵引管理功能。

9.根据权利要求6所述的高速磁浮地面控制方法，其特征在于，所述根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制、牵引管理和牵引切断功能，包括：

根据所述控制数据中的运行控制数据，确定所述被控列车的运行模式；

根据所述运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能。

10.根据权利要求6至9任一项所述的高速磁浮地面控制方法，其特征在于，所述集中控制设备具体为所述目标变电站中的第一集中控制设备或第二集中控制设备，所述集中控制设备为所述目标变电站中的所述第一集中控制设备时，所述控制数据还包括所述目标变电站中的所述第二集中控制设备发送的控制指令或上一变电站中的所述第二集中控制设备发送的控制指令。

11.一种高速磁浮地面控制装置，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的高速磁浮地面控制系统中的集中控制设备，包括：

获取模块，用于获取控制数据；其中，所述控制数据包括中央运控系统发送的控制指令和分区无线控制单元采集的车辆行驶数据；

控制模块，用于根据所述控制数据，控制目标定子开关站和目标变电站中的变流器控制单元，实现对被控车辆的运行控制功能、牵引管理功能和牵引切断功能；其中，所述目标变电站为所述集中控制设备所在的变电站，所述目标定子开关站为所述目标变电站与相邻的所述变电站之间的所述定子开关站。

12.根据权利要求11所述的高速磁浮地面控制装置，其特征在于，所述控制模块，包括：

切断判断子模块，用于根据所述控制数据中的切断判断数据，判断是否满足符合预设切断条件；

安全切断子模块，用于若符合所述预设切断条件，则通过安全输入输出接口向所述目标变电站中对应的变流器控制单元发送封逆变指令，并向所述目标变电站中对应的牵引主电路发送牵引主断路器切断指令，以实现对被控车辆的安全牵引切断功能。

13.根据权利要求11所述的高速磁浮地面控制装置，其特征在于，所述控制模块，包括：

牵引分配子模块，用于根据所述控制数据中的牵引管理数据，计算防护条件下的牵引力分配结果；

牵引管理子模块，用于根据所述牵引力分配结果，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现所述牵引管理功能。

14.根据权利要求11所述的高速磁浮地面控制装置，其特征在于，所述控制模块，包括：

运行确定子模块，用于根据所述控制数据中的运行控制数据，确定所述被控列车的运行模式；

运行控制子模块，用于根据所述运行模式，控制对应的目标定子开关站和目标变电站中对应的变流器控制单元，以实现运行控制功能。

15.一种集中控制设备，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的高速磁浮地面控制系统，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求6至10任一项所述的高速磁浮地面控制方法的步骤。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至10任一项所述的高速磁浮地面控制方法的步骤。

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