专利名称：组合列车运行的速度控制方法
技术领域：
本发明涉及重载组合列车运输的多机车运行控制技术领域，特别 是指 一 种组合列车运行的速度控制方法。
背景技术：
在重载运输中常会发生机车牵引力不足的问题，需要在列车编组 中增加机车数量，由两台或多台机车同时牵引，称为组合列车多机
车重载运输。随着重载运输的发展和安全隐患的凸显，重载列车长 度、其运行速度和运输重量都在不断的增加，运行密度的加大，在 重载和多机车牵引列车上应用信号安全防护技术，实现在既有线路 的信号制式下保障重载列车的运行安全，满足重载列车追踪运行的 安全成为必需。而建立可靠、安全的信号防护模式，最重要的保障 就是控制两列车之间的制动距离。
目前，主要通过对相邻列车的各自速度进行控制实现列车的运行 安全，由于重载列车由多台机车同时牵引，制动、緩解特性与普通 列车有很大不同。目前对列车速度进行控制，常采用分级速度控制
方式，分级速度控制方式指
在需要对列车速度进行控制的路段，将路段设置不同的分区，对 列车的速度在每个分区的入口或出口处进行检查，在每个闭塞分区 内，只要列车的速度不超过前一个分区的入口或出口速度，则不对 列车实施制动控制。这种速度控制方式必须增加一个防护区段，来 确保行车安全。分级速度控制只是一种速度等级的控制方式，需要 的信息量少，比较容易实现。
但为确保安全，需要设置一个保护区段，对线路的通过能力有一 定影响，并且由于对分区内的列车速度不能监控，或者难以在整条路线中均布满密集的分区，因此难以实现对列车速度的实时控制。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种组合列车运行的速度 控制方法，以使组合列车在整条线路中都可实时进行速度控制，提 高了列车运输的信号安全性。
本发明提供的组合列车运行的速度控制方法，包括步骤
A、确定当前列车与目标的距离；
B 、计算当前列车制动到目标所需要的安全制动距离；
C、判断当前列车与目标的距离小于安全制动距离时，生成制动 模式曲线进行制动。
其中，步骤A所述目标包括静态目标或动态目标。
可选的，所述动态目标包括以下之一同轨道上的在先列车、同 轨道上的在先列车所在的轨道闭塞分区。
其中，所述步骤A包括子步骤Al、确认当前列车与目标的各 自位置；A2、当前列车根据确定出的自身位置、接收的目标的位置， 结合所存储的所在轨道线路信息确定与目标的距离。
可选的，步骤Al中确认列车位置的步骤包括根据采集的列车 速度和列车轮径换计算列车的行驶距离得出列车的实际位置；结合 设置在所在轨道下的地面点式应答设备提供的位置信息对得出的列 车位置进行一交正。
可选的，步骤Al中确认列车位置的步骤包括根据列车中设置 的全球定位系统采集列车位置。
其中，步骤C所述生成制动模式曲线釆用速度距离曲线，为V =f( S，m，j，u，p)，其中V是列车速度，S为当前列车与目标之间的距离， m为列车质量，j为当前线路换算坡度，u为列车的制动率，p为 列车减压量。
较佳的，根据所生成的制动模式曲线生成实际制动模式曲线作为 制动用的制动模式曲线，且判断列车运行符合实际制动模式曲线条件时进行所述制动。
较佳的，还包括根据所生成的制动模式曲线生成报警曲线，进 一步包括判断列车运行符合报警曲线条件时进行报警。
可选的，步骤C所述生成制动模式曲线采用预设的制动模式曲 线，包括预先存储编制不同安全制动距离下的不同制动模式曲线； 根据当前计算的安全制动距离读取所存储的制动模式曲线。
由上可以看出，本发明可以根据前方目标进行制动控制，从而控 制运行列车速度，实现安全防护。可见，可以不设置防护区段，所 以在整条线路上可以容纳更多的列车，提高了运输效率。
另外，前方目标可以是静态目标，例如车站、特定的轨道闭塞分 区，以对列车经过这些目标或抵达这些目标时进行制动的速度控制， 实现安全通过或抵达。
前方目标也可以是动态目标，例如同轨道上的在先列车、同轨道 上的在先列车所在的轨道闭塞分区，以实现对同 一轨道上的相邻两 列车的运行进行安全控制。保证两车维持安全的距离、运行速度。
并且，确认列车和目标距离时，通过确认各自位置、结合所在轨 道线路信息进行确定。其中，可以采用计算的方式确定列车在轨道 上的位置，且通过地面点式应答设备提供的位置信息进行校正提高 计算的精确。或者可以釆用全球定位系统来实现对列车位置的确认。
其中，制动过程采用速度距离曲线作为制动模式曲线，可以充分 考虑到列车速度、当前列车与目标之间的距离、列车质量、当前线 路换算坡度、列车的制动率和列车减压量因素。
并且，还进一步采用实际制动模式曲线作为制动用的制动模式曲 线，且判断列车运行符合实际制动模式曲线条件时进行所述制动， 充分考虑到可能影响制动的因素，可以使得制动的速度控制更为安 全。
进一步的，还使用报警曲线，在列车运行符合报警曲线条件时进 行报警，可以提醒司机进行相应操作，从而可以尽量避免列车自动 制动。并且，在生成制动模式曲线时，也可以调用所存储的编制的制动 模式曲线，使列车的运行置于编制曲线之下，确保行车安全，提高 运输效率。
图1为制动模式曲线图2为组合列车运行的速度控制流程图3为包含报警曲线的制动模式曲线图。
具体实施例方式
重载组合列车在牵引重量、牵引及制动特性上与普通单编列车有 很大不同，导致对信号的反应时间和制动防护距离均与普通单编列 车有很大差别。因此重载组合列车需要专有的防护模式曲线来实现 重载超速防护。
本发明组合列车运行的速度控制方法，以目标物体运行参数为参 考信息，对自身的速度进行控制。其中，目标物体可以为静态目标， 例如车站的进站点(相应运行参数中的速度参数为0),也可为动态 目标，例如相邻的在先列车、在先列车运行的所在轨道闭塞分区的 入口点(由于在先列车的运行使得闭塞分区在随之更替，故列为动 态目标)。
本发明在进行速度控制过程中，由于采用如图1示出的速度距离 模式曲线图作为制动模式曲线，故也称作速度距离模式曲线控制方 式，具体来说，速度距离模式曲线方式是根据列车的当前速度、目 标速度、目标距离、列车本身制动性能的信息，算出一条速度距离 模式曲线，按这条曲线对列车的速度进行制动控制。
下面以相邻的在先列车为例，并参见图2示出的组合列车运行的 速度控制流程，对本发明进行详细说明，包括以下步骤
步骤201:确定当前列车与前方的在先列车的距离。
重载列车长度大约是普通列车的4倍，因此确定列车的准确定位以计算距离由为重要。当线路上相邻的列车都可以定位各自位置时， 便可以结合列车控制系统中存储的线路信息确定两车之间的距离
了，具体可以釆用下列方式
例如，列车可以通过系统速度传感器采集列车速度、并根据轮径 换算得出列车的走行距离，计算得出列车的实际位置。由于这种算 法的列车走行距离是间接得出的，速度的采样频率、轮径的修正都 会直接影响距离的计算，而运行线路又很长，很容易造成误差的积 累，使计算出的走行距离偏差越来越大，因此在计算列车走行距离 的同时，还可以结合地面设置在轨道下的点式应答设备进行位置、 距离的校正。例如，可在机车上安装查询器，在地面相邻一定的距 离，安装无源的点式应答器。当机车通过点式应答器时，车载的设 备便可读出存储在应答器内的数据，从而可以得到准确的机车绝对 位置，可以对计算出的走行距离进行校正，使得列车定位准确，提 高控制精度。
又例如，还可以在各列车中设置定位系统(如全3求定位系统 GPS),通过定位系统可以实时采集机车自身的绝对位置，并通过与 前方列车无线通信交换信息获取到前方列车位置，然后再根据存储 的线路数据，确定出当前所在线路及线路上的两车的位置，从而计 算出与前方列车距离。
步骤202:根据线路数据、列车制动性能和列车允许速度等计算 出列车当前可运行的速度。根据列车当前可运行速度、前车运行速 度计算安全制动距离。
安全制动距离指为了安全制动所允许的两车之间的距离，安全制 动距离应大于后方列车速度降低到与前车相同时两车相距为0的情 况下，在制动开始时两车的距离(或称最短制动距离)。为了保证 安全，可以在所计算出的制动距离结果的基础上加上一个权值作为 实际制动距离，例如权值可以是列车车长的倍数等。
需要说明的是，也可以采用列车当前运行速度替换上述计算的当 前可运行速度。其中列车当前运行速度也可以采用传感器采集得到。
8本例中采用计算的可运行速度值会大于实际运行速度，这样是考虑 到列车的安全。
步骤203:根据计算出来的安全制动距离，判断两列车的间距是 否小于安全制动距离，若是，则生成制动模式曲线(即速度距离模 式曲线)，同时根据制动模式曲线生成报警曲线和实际制动模式曲 线；否则返回步骤201。
在生成制动模式曲线时，可以采用下述函数
V = f( S,m，j，u,p),其中V是列车速度，S为两车之间的距离，m 为列车质量，j为当前线路换算坡度，u为列车的制动率，p是减压 量。其中，该制动模式曲线可由列车控制系统中的车载计算机实时 计算得出。
如图3所示，实际制动模式曲线和报警曲线可以是以制动模式曲 线进行左移得到，下面对图3进行说明。
报警曲线、实际制动模式曲线与制动模式曲线相邻设置，前者用 来设置警戒点报警用，后者用来控制速度进行制动用。
其中，图3中曲线C是计算出的理想情况下控制列车制动的理 想制动模式曲线，理论上讲，A点是列车2的目标制动点，即列车2 制动后的位置点，列车防护以A点为目标点，实时计算出一条控制 列车制动的制动模式曲线C。这样，当列车制动时，列车会按照制 动模式曲线C的模式运行，在A点停车，确保安全。
但这对于重载运输这种长、重的列车来说，且在实际制动过程中 的空气阻力、路况变化等各种因素的影响，列车基本不会恰好停在A 点。因此，为了确保安全，在计算制动模式曲线时，不能以A点为 目标停车点，而是以列车与目标制动点之间的A，点作为目标点进行 计算，如图可得到制动模式曲线C，，即实际制动模式曲线。其中A， 与A点的距离S称为安全防护距离。综合考虑各种因素而产生制动 误差，列车执行后的实际制动模式曲线最终可能是图3中示出的rl 或r2, sl和s2分别是不同情况下可能产生的制动误差，可见，安全 防护3巨离应大于sl和s2。由图3可以看出，报警曲线可以是在列车和实际制动模式曲线C， 中的一条曲线，可以是由理想制动模式曲线向左方平移形成，通过 报警曲线，则可以在到达实际制动模式曲线之前，当符合报警曲线 时则列车系统发出报警信息提醒司机进行相应操作，从而可以尽量 避免列车自动制动。
步骤204，列车根据所生成的报警曲线、实际制动模式曲线进行 报警操作以及制动操作。
由于列车的实际运行速度，都要同该点的速度距离模式曲线规定 的速度进行比较，来决定是否对列车实施制动，当制动时，按照所 生成的制动模式曲线进行制动。
具体来说，当列车符合报警曲线时，从图上可以看出，当速度和 距离参数(V, S)位于报警曲线右方，且位于实际制动模式曲线左 方时，则启动报警，提醒列车司机，如果司机在报警提醒下，恢复 对列车的正常驾驶，其(V, S)恢复到报警曲线左侧时，取消报警。
当列车符合实际制动模式曲线时，即速度和距离参数(V, S) 位于实际制动模式曲线右方，开始执行制动，当其(V, S)恢复到 实际制动模式曲线左侧时，取消制动。
其中，采用了报警曲线设计的原因主要是以人控为主，自动制动 防护为辅，上面的设计，可以实现只有在司机未理睬报警采用相应 的操作控制列车速度的情况下，才会触发自动制动。
上述实施例是以前方列车作为制动参考目标进行说明，不难理 解，当前方目标是前述的前方列车所在轨道闭塞分区的入口点时， 则上述步骤203中公式S(为两车之间的距离)即更换为列车与前方 列车所在轨道闭塞分区的入口点距离。
需要说明的是，对于上述的制动模式曲线，也可以是预先釆用仿 真的技术，对重载组合列车在既有线路中的运行状态进行模拟，编 制列车在各种状态下的制动模式曲线，并存储在车载设备的数据库 中。这样在机车上运行本发明所述方法时，当遇到与仿真同样的情 况时，例如到达设定距离时，则可以调用所存储的该距离对应的编制的制动模式曲线，使列车的运行置于编制曲线之下，确保行车安 全，提高运输效率。
需要说明的是，虽然上述实施例是以监控相邻两列车距离以对列 车速度进行控制为例进行说明，不难理解，也可以用来监控正常行
驶下的速度，即控制如图2中列车运行保持不高于C制动模式曲线。 例如，当列车在闭塞分区运行时，监督列车速度，并与所述制动模 式曲线比较，产生控制输出，控制机车的牵引、动力制动与空气制 动，使列车速度限制在安全范围内。
由上可以看出，通过本发明可以实时监控列车运行，防止列车与 目标到达设定距离时可以进行制动，保持列车安全。并且也可以用 来进行速度监控，仿真列车超速。通过本发明提高了列车的自动化 安全监控水平，并利用预先置入的运行模式，在信号发生变化时迅 速做出反应，并且可以根据信号状态预先发出控制命令制动，利用 超前防护性能，提高安全性。
ii
权利要求
1. 一种组合列车运行的速度控制方法，其特征在于，包括步骤A、确定当前列车与目标的距离；B、计算当前列车制动到目标所需要的安全制动距离；C、判断当前列车与目标的距离小于安全制动距离时，生成制动模式曲线进行制动控制。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述目标 包括静态目标或动态目标。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述动态目标包 括以下之一同轨道上的在先列车、同轨道上的在先列车所在的轨道闭塞分区。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤 A包括子步骤Al、确认当前列车与目标的各自位置；A2、当前列车根据确定出的自身位置、接收的目标的位置，结 合所存储的所在轨道线路信息确定与目标的距离。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A1中确认 列车位置的步骤包括根据釆集的列车速度和列车轮径计算列车的行驶距离得出列车 的实际位置；结合设置在所在轨道下的地面点式应答设备提供的位置信息对 得出的列车位置进行校正。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤A1中确认列车位置的步骤包括根据列车中设置的全球定位系统采集列车位置。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述生成 制动模式曲线采用速度距离曲线，为V = f(S，m，j,u,p),其中V是列车速度，S为当前列车与目标之间 的距离，m为列车质量，j为当前线路换算坡度，u为列车的制动率， p为列车减压量。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括根据所 生成的制动模式曲线生成实际制动模式曲线作为制动用的制动模式 曲线，判断列车运行符合实际制动模式曲线条件时进行所述制动。
9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括根据所 生成的制动模式曲线生成报警曲线；判断列车运行符合报警曲线条 件时进行报警。
10. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C所述生成 制动模式曲线采用预设的制动模式曲线，包括预先存储所编制的不同安全制动距离下的不同制动模式曲线； 根据当前计算的安全制动距离读取所存储的制动模式曲线。
全文摘要
本发明提供了一种组合列车运行的速度控制方法，包括步骤A.确定当前列车与目标的距离；B.计算当前列车制动到目标所需要的安全制动距离；C.判断当前列车与目标的距离小于安全制动距离时，生成制动模式曲线进行制动。使用本发明，可以实现使组合列车在整条线路中都可实时进行速度控制，提高了列车运输的信号安全性。
文档编号B61L23/00GK101480962SQ20091000601
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者俞光宇, 真 刘, 史晓明, 苑 张, 李海成, 伟 陆 申请人:北京全路通信信号研究设计院