专利名称：一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法
技术领域：
本发明涉及一种自动列车保护方法，尤其是涉及一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法。
背景技术：
自动列车保护系统(ATP)是自动列车控制系统的核心部分，负责保障行车安全。自动列车保护方法的基本思想，是根据列车速度及所在线路的坡度、限速或停车点等信息，计算列车在当前运行条件下如果触发紧急制动，是否会满足下游线路的安全限速或停车要求。其实质就是判断列车的运行速度是否会超过实时计算的紧急制动触发曲线，如果列车运行在该曲线之下，认为是安全的；否则，应立即触发紧急制动确保安全停车。图I是列车运行时的ATP工作示意图，其中横坐标为列车的行走距离(以列车当前位置为原点)，纵坐标为列车速度。可以看到，线路上有一系列限速点(S1、S2、S3)、停车点(限制状态信号机)和坡度变化点(P1、P2)。ATP应始终判断列车速度与紧急制动触发曲线的关系，确保能够在停车点前安全停车。图2是ATP请求紧急制动后的列车的运动示意图，图中横坐标为列车位移,纵坐标为速度，列车车头位于坐标原点X0。从请求紧急制动到停车将经历三个阶段，对于这三个阶段的成因，在列车牵引计算等相关书籍中已介绍，在此不作详细说明。F201 X0到XI，即从请求紧急制动到牵引力切除阶段，此阶段中牵引力还未切除，制动力也未施加。F202 X1到X2，此时列车牵引力已切除，但制动力还未施加，列车受惯性和重力(坡度)影响惰行前进。F203 X2到XC，此阶段紧急制动已施加，列车处于制动状态，直到停止。列车停在限制停车点X3之前的XC点，车速为O。现有方法中，分段使用匀加速运动计算公式，得到列车在紧急制动后各个运行位置的速度，通过与该位置的限速比较，可判断实际是否需要触发紧急制动。所用公式(I)如下
权利要求
1.一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤A ;计算列车的动能初始值Ekci ； 步骤B :计算列车从初始位置到牵引力切除过程中的牵引力做功Wtrartim ； 步骤C :计算列车从初始位置到停车过程中的重力做功Wg ； 步骤D :计算列车从施加制动位置到停车过程中的制动力做功Wbraking ； 步骤E :计算列车从初始位置到停车点间的所有限制点的最大允许动能； 步骤F :根据公式(I)可得到列车的动能，并判断该列车动能是否超过限制点的最大允许动能，若为是，及时触发列车紧急制动，否则正常运行； Ek = Ek0+ffg+fftraction+ffbraking (I) 式中Ek为列车动能；EkQ为列车动能初始值;Wg为重力做功；Wtrartim为牵引力做功；Wbraking 为制动力做功。
2.根据权利要求I所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的步骤A :列车的动能初始值Ektl包括列车车体的平动动能和所有车轮的转动动能,具体计算为公式(2)所示，
3.根据权利要求I所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的步骤B;列车从初始位置到牵引力切除过程中的牵引力做功Wt-，可由列车在不同速度下的牵引加速度计算得到，如公式(3)所示。
4.根据权利要求I所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的步骤C :列车从初始位置到停车过程中的重力做功Wg，具体计算如公式(4)所示，
5.根据权利要求4所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的重力做功可由离线计算并存储在线路地图中。
6.根据权利要求I所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的步骤D :列车从施加制动位置到停车过程中的制动力做功Wbraking,具体计算如公式(5)所示，
7.根据权利要求6所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的制动力做功可由离线计算并存储在线路地图中。
8.根据权利要求I所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的步骤E :列车从初始位置到停车点间的所有限制点的最大允许动能，具体计算如公式(6)所示，
9.根据权利要求8所述的一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，其特征在于，所述的限制点为从列车初始位置下游到限制停车点间所有对列车最大速度有约束的区域的起始点。
全文摘要
本发明涉及一种基于能量守恒原理的自动列车保护方法，包括以下步骤步骤A计算列车的动能初始值Ek0；步骤B计算列车从初始位置到牵引力切除过程中的牵引力做功Wtraction；步骤C计算列车从初始位置到停车过程中的重力做功Wg；步骤D计算列车从施加制动位置到停车过程中的制动力做功Wbraking；步骤E计算列车从初始位置到停车点间的所有限制点的最大允许动能；步骤F判断该列车动能是否超过限制点的最大允许动能，若为是，及时触发列车紧急制动，否则正常运行。与现有技术相比，本发明具有安全性高、可靠性高等优点。
文档编号B61L23/00GK102897193SQ201210349678
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者常鸣, 张洁, 吕新军 申请人:卡斯柯信号有限公司