一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置，首先，获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表；然后，根据所述坡度信息列表计算列车覆盖线路的等效坡度；根据所述等效坡度计算列车的附加加速度，进而结合控车算法得到的控车加速度计算出所需施加加速度；最终，根据所述所需施加加速度确定控制所述列车的档位。上述列车自动运行系统坡度处理方法及装置，从整个列车覆盖线路的角度计算等效坡度，能够减小等效坡度与实际坡度的偏差，进而保证ATO的准确、有效控车。
【专利说明】一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及列车控制【技术领域】，更具体地说，是涉及一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置。
【背景技术】
[0002]ATO (Automatic Train Operation,列车自动运行)系统是列车自动控制系统中关键的子系统，ATO运行在列车自动防护系统的安全保护下，能够根据运营计划指令，完成对列车的启动、加速、巡航、惰行和制动的控制，实现列车的自动驾驶。比如，跟据运营计划指令中的到站时刻、发站时刻、行车时间间隔或旅行速度，并根据不同的线路条件，达到自动调整列车运行的目的。
[0003]在ATO的应用过程中，经常会遇到带有一定坡度的线路，现有的ATO坡度处理方法具体为:对实际线路坡度信息采用了分段线性化的描述，即把线路分成若干区段，把每个区段坐标进行线性拟合，用拟合出的斜率代表该区段的坡度值；对于列车一般采用质点模型，即在考虑坡度对列车的影响时，把列车当成一个质点来考虑。
[0004]但是，在现有的ATO坡度处理方法中，由于线路数据中存储的每个区段的固定坡度值与该区段的每个具体点的坡度不一定完全相等，并且由于列车具有一定长度，所以把整个列车覆盖范围的坡度用列车上某一点对应的线路坡度来等效也是很不准确的，这将对ATO的控车产生不利的影响。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置，以克服现有技术中把整个列车覆盖范围的坡度用列车上某一点对应的线路坡度来等效的做法，进而由于坡度偏差将对ATO的控车产生不利的影响的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种列车自动运行系统坡度处理方法，所述方法包括:
[0008]获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表；
[0009]根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度；
[0010]根据所述等效坡度计算所述列车所需的附加加速度；
[0011]根据所述附加加速度和由目标点信息生成的控车加速度确定控制所述列车的档位。
[0012]优选地，所述获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表，具体包括:
[0013]获取预先生成的线路信息；
[0014]根据所述线路信息和列车位置信息获取列车覆盖线路；
[0015]从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表；
[0016]其中，所述预先生成的线路信息是根据线路的实际坡度数据进行分段，并采用数学函数h = R(X)对每段进行拟合后获得的，χ为在列车运行方向上的位移，h为所述列车覆盖线路某一点距基准水平面的高度。
[0017]优选地，从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表可以用函数组R(x)表示，具体包括:
[0018]R1 (X), X e [η” η2]；
[0019]R2(X), χ e [n2, n3]；
[0020]......;
[0021]Rm(X)，X e [nm, nm+1]；
[0022]其中，m为所述R(x)中包含函数的个数，χ为车上任意点，Ii1, n2, n3,......，nm, nm+i
为所述列车覆盖线路上的点，H1为车头所在位置，nm+1为车尾所在位置，R(x) = (a，b，……,n, x), a, b,......,η 为常量。
[0023]优选地，所述根据坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度，具体包括:
[0024]根据公式[Rm U-R1 (Ill) ]/(nm+1-ni)计算所述列车覆盖线路的等效坡度。
[0025]优选地，所述根据等效坡度计算所述列车所需的附加加速度，具体包括:
[0026]根据所述等效坡度计算等效加速度，作为坡度带来的附加加速度；
[0027]根据控车算法计算控车加速度；
[0028]计算所述控车加速度加上所述附加加速度的和，作为所述列车所需的施加加速度。
[0029]一种列车自动运行系统坡度处理装置，所述装置包括:
[0030]列表获取单元，用于获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表；
[0031]等效坡度计算单元，用于根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度；
[0032]所需加速度计算单元，用于根据所述等效坡度计算所述列车所需的附加加速度；
[0033]输出档位确定单元，用于根据所述附加加速度和由目标点信息生成的加速度确定控制所述列车的输出档位。
[0034]优选地,所述列表获取单元,具体包括:
[0035]线路信息获取子单元，用于获取预先生成的线路信息；
[0036]列车覆盖线路获取子单元，用于根据所述线路信息获取列车覆盖线路；
[0037]列表获取子单元，用于从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表；
[0038]其中，所述预先生成的线路信息是根据线路的实际坡度数据进行分段，并采用数学函数h = R(X)对每段进行拟合后获得的，χ为在列车运行方向上的位移，h为所述列车覆盖线路某一点距基准水平面的高度。
[0039]优选地，所述列表获取子单元具体用于:
[0040]从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表可以用函数组R(x)表示，具体包括:
[0041]R1(X)， X e[η” η2]；
[0042]R2 (χ)，χ e[n2, n3]；
[0043]......;
[0044]Rm(x)，χ e[nm, nm+1]；[0045]其中，m为所述R(x)中包含函数的个数，χ为车上任意点，Ii1, n2, n3,......，nm, nm+i
为所述列车覆盖线路上的点,H1为车头所在位置，nm+1为车尾所在位置，R(x) = (a，b，……，η, x), a, b,......，n 为常量。
[0046]优选地，所述等效坡度计算单元具体用于:
[0047]根据公式[Rm U-R1 (Ill) ]/(nm+1-ni)计算所述列车覆盖线路的等效坡度。
[0048]优选地，所述所需加速度计算单元，具体用于:
[0049]根据所述等效坡度计算等效加速度，作为坡度带来的附加加速度；
[0050]根据控车算法计算控车加速度；
[0051]计算所述控车加速度加上所述附加加速度的和，作为所述列车的所需施加的加速度。
[0052]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置，首先，获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表；然后，根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度；根据所述等效坡度计算所述列车的附加加速度，根据附加加速度和控车算法计算出的加速度合成所需施加加速度；最终，根据所述所需施加加速度确定控制所述列车的档位。上述列车自动运行系统坡度处理方法，从整个列车覆盖线路的角度 计算等效坡度，能够减小等效坡度与实际坡度的偏差，进而保证ATO的准确、有效控车。
【专利附图】
【附图说明】
[0053]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。
[0054]图1为本发明实施例一公开的一种列车自动运行系统坡度处理方法的具体流程示意图；
[0055]图2为本发明实施例二公开的另一种列车自动运行系统坡度处理方法的具体流程不意图；
[0056]图3为本发明实施例三公开的一种列车自动运行系统坡度处理装置的具体结构示意图。
【具体实施方式】
[0057]为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下:
[0058]ATO:Automatic Train Operation,列车自动运行。
[0059]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，所描述的实施例仅仅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。
[0060]本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
[0061]由【背景技术】可知，在现有的ATO坡度处理方法中，由于拟合出的每个区段的坡度值与该区段的实际坡度可能存在偏差，并且，以列车上某一点所在线路的坡度来代表整个列车所在线路的实际坡度也往往存在偏差，这将对ATO的控车产生不利的影响。
[0062]为此，本发明公开了一种列车自动运行系统坡度处理方法及装置，首先，获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表；然后，根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度；根据所述等效坡度计算所述列车的所需加速度；最终，根据所述所需加速度确定控制所述列车的档位。上述列车自动运行系统坡度处理方法，从整个列车覆盖线路的角度计算等效坡度，能够减小等效坡度与实际坡度的偏差，进而保证ATO的准确、有效控车。
[0063]有关于上述列车自动运行系统坡度处理方法的具体流程以及上述列车自动运行系统坡度处理装置的具体结构，将通过以下实施例详细说明。
[0064]实施例一
[0065]请参阅附图1，为本发明实施例一公开的一种列车自动运行系统坡度处理方法的具体流程示意图，该方法具体包括如下步骤:
[0066]SlOl:获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表。
[0067]需要说明的是，列车覆盖线路为整个列车覆盖线路，即从车头所在线路位置至车尾所在线路位置。坡度信息为列车覆盖线路上各小段的实际坡度。
[0068]S102:根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度。
[0069]需要说明的是，这里所说的等效坡度指的是整个线路的等效坡度。
[0070]S103:根据所述等效坡度和控车算法计算所述列车所需的附加加速度。
[0071]这里所说的附加加速度可为正值，也可以为负值。
[0072]S104:根据所述附加加速度和由目标点信息生成的控车加速度确定控制所述列车的输出档位。
[0073]不同的档位对应不同的列车加速度，在知道列车所需加速度之后，即可根据列车加速度确定所述列车的输出档位。
[0074]本实施例公开了一种列车自动运行系统坡度处理方法，首先，获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表；然后，根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度；根据所述等效坡度和控车算法计算所述列车的所需加速度；最终，根据所述所需加速度确定控制所述列车的档位。上述列车自动运行系统坡度处理方法，从整个列车覆盖线路的角度计算等效坡度，能够减小等效坡度与实际坡度的偏差，进而保证ATO的准确、有效控车。
[0075]实施例二
[0076]请参阅附图2，为本发明实施例二公开的另一种列车自动运行系统坡度处理方法的具体流程示意图，该方法具体包括如下步骤:
[0077]S201:获取预先生成的线路信息。
[0078]需要说明的是，此处的线路信息，来源是定测时获取到的实际线路坡度数据。对于定测所获取到的实际线路坡度数据，可以根据情况适当地划分若干区段，每个区段可以用任意数学函数来对实际坡度形状进行拟合，在本实施例中，是以直线和圆弧组合的方式进行拟合，并存储在列车自动运行系统的存储器(具体可为，固态存储器)中，或存储在轨旁设备(例如，应答器)中。ATO可直接从其自身的存储器中获取预先生成的线路数据，或者在运行过程中从应答器等轨旁设备中获取预先生成的线路数据。
[0079]S202:根据所述线路信息和列车位置信息获取列车覆盖线路。
[0080]需要说明的是，这里所说的列车覆盖线路指的是从列车车头到车尾所覆盖的线路范围。
[0081]S203:从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表。
[0082]需要说明的是，所述列车覆盖线路对应的坡度信息是根据所述列车覆盖线路的实际坡度数据进行分段，并采用数学函数h = R(x)对每段进行拟合后获得的，所述χ为在列车运行方向上的位移，所述h为所述列车覆盖线路某一点距基准水平面的高度。
[0083]线路信息中还包含列车具体运行线路的坡度信息。所述从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表包括:
[0084]从所述线路信息中提取函数组RU)作为列车覆盖线路对应的坡度信息列表，所述R(X)具体包括:
[0085]R1 (χ)，χ e [η” η2]；
[0086]R2 (χ)，χ e [n2, n3]；
[0087]......;
[0088]Rm(x)，χ e [nm, nm+1]；
[0089]其中，m为所述R(x)中包含函数的个数，χ为车上任意点，Ii1, n2, n3,......，nm, nm+i
为所述列车覆盖线路上的点，H1为车头所在位置，nm+1为车尾所在位置，R(x) = (a，b，……,n, x), a, b,......,η 为常量。
[0090]假定列车长度为100米，则从所述线路信息中提取函数组RU)作为列车覆盖线路对应的坡度信息列表，所述R(x)具体包括:
[0091]R1(X) = 0.0Olx, χ e [0,40]；
[0092]R2(X) = -0.002x+0.12, x e [10,60]；
[0093]
【权利要求】
1.一种列车自动运行系统坡度处理方法，其特征在于，所述方法包括: 获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表； 根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度； 根据所述等效坡度计算所述列车所需的附加加速度； 根据所述附加加速度和由目标点信息生成的控车加速度确定控制所述列车的档位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表，具体包括: 获取预先生成的线路信息； 根据所述线路信息和列车位置信息获取列车覆盖线路； 从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表； 其中，所述预先生成的线路信息是根据线路的实际坡度数据进行分段，并采用数学函数h = R(x)对每段进行拟合后获得的，X为在列车运行方向上的位移，h为所述列车覆盖线路某一点距基准水平面的高度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表可以用函数组RU)表示，具体包括:
R1 (X)，X e [叫，n2]；
R2 (X)，X e [n2, n3]；
Rm (X)，X e [nm, nm+1]； 其中，m为所述R(x)中包含函数的个数，X为车上任意点，Ii1, n2, n3,......, nm, nm+1为所述列车覆盖线路上的点，Ii1为车头所在位置，nm+1为车尾所在位置，R(x) = (a，b，……，η, X)，a, b,......，η 为常量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度，具体包括: 根据公式[RmU-R1 (Ill) ]/(nm+1-ni)计算所述列车覆盖线路的等效坡度。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据等效坡度计算所述列车所需的施加加速度，具体包括: 根据所述等效坡 度计算等效加速度，作为坡度带来的附加加速度； 根据控车算法计算控车加速度； 计算所述控车加速度加上所述附加加速度的和，作为所述列车所需的施加加速度。
6.一种列车自动运行系统坡度处理装置，其特征在于，所述装置包括: 列表获取单元，用于获取列车覆盖线路对应的坡度信息列表； 等效坡度计算单元，用于根据所述坡度信息列表计算所述列车覆盖线路的等效坡度； 附加加速度计算单元，用于根据所述等效坡度计算所述列车所需的附加加速度； 输出档位确定单元，用于根据所述附加加速度和由目标点信息生成的控车加速度确定控制所述列车的输出档位。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述列表获取单元，具体包括: 线路信息获取子单元，用于获取预先生成的线路信息； 列车覆盖线路获取子单元，用于根据所述线路信息获取列车覆盖线路；列表获取子单元，用于从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表; 其中，所述预先生成的线路信息是根据线路的实际坡度数据进行分段，并采用数学函数h = R(X)对每段进行拟合后获得的，X为在列车运行方向上的位移，h为所述列车覆盖线路某一点距基准水平面的高度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述列表获取子单元具体用于: 从所述线路信息中提取所述列车覆盖线路对应的坡度信息列表可以用函数组RU)表示，具体包括:
R1 (X)，X e [叫，n2]；
R2 (X)，X e [n2, n3]；
Rm (X)，X e [nm, nm+1]； 其中，m为所述R(x)中包含函数的个数,X为车上任意点......，nm,nm+1为所述列车覆盖线路上的点，叫为车头所在位置，nm+1为车尾所在位置,R(x) = (a, b,......，η, χ),a,b,......,η为常量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述等效坡度计算单元具体用于: 根据公式[RmU-R1 (Ill) ]/(nm+1-ni)计算所述列车覆盖线路的等效坡度。
10.根据权利要求6~9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述所需加速度计算单元，具体用于: 根据所述等效坡度计算等效加速度，作为坡度带来的附加加速度； 根据控车算法计算控车加速度； 计算所述控车加速度加上所述附加加速度的和，作为所述列车的施加加速度。
【文档编号】B61L27/04GK103921810SQ201410164561
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】秦宝龙, 王佳, 田元, 谭胜, 蔡东宝, 胡仁强, 刘键 申请人:北京全路通信信号研究设计院有限公司