铁路车辆中的自动列车操作系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 按照本公开内容的示例性实施例的教导总体上涉及一种铁路车辆中的自动列车 操作系统，该自动列车操作系统被配置为根据通过诊断产生自动或无人操作铁路车辆中的 牵引的推进系统的故障进行的推进系统的故障诊断来控制铁路车辆速度。
【背景技术】
[0002] 本节提供了不一定为现有技术的涉及本公开内容的背景信息。各铁路车辆可以由 列车互换地使用。
[0003] -般，当列车司机在操作室中操纵控制器以输入推进等级并且传输推进等级的输 入以产生牵引时，人工操作下的铁路车辆通过牵引来行驶，以及自动或无人操作下的铁路 车辆通过由替代列车司机的ΑΤ0(自动列车操作）设备根据设置的速度曲线而传输给铁路 车辆的推进系统的推进输出来运行。
[0004] 如果列车的推进系统中发生了故障而降低了列车的性能，缺陷在于列车速度由于 未能根据推进输出而产生列车司机或ΑΤ0设备期望的牵引而变慢。进而，当列车的推进系 统中存在故障时，列车不能启动。推进系统可以包括：编码器，被配置为以PWM(脉宽调制） 信号产生来自列车司机或ΑΤ0设备的输出；牵引控制单元，被配置为控制电机速度；以及安 装在每个驱动单元上的电机和接口。
[0005] 在列车司机人工操作的情况下，通过掌握列车司机期望的牵引和列车的实际移 动，有可能检查推进系统的异常，在ΑΤ0设备的自动或无人操作情况下，不易于由列车载有 的乘务人员或者控制中心检查到异常。
[0006] 当推进系统中产生性能劣化时，列车可能以比期望速度低的速度运行，由此列车 可能由于不满足设置的操作时间而延迟时间到站，导致操作调度都被弄乱。
[0007] 韩国公开专利号10-2009-0077587的现有技术公开了电力列车中的电机故障诊 断系统，其中检测每个列车处安装的电机的内线圈、外壳以及进气口的温度，并且当温度存 在突然变化时，将温度的突然变化确定为故障，并且变化点处的相关电机的温度信息、列车 行驶速度、位置信息以及主控制器状态被记录，这些被发送到控制中心。
[0008] 进而，韩国公开专利号10-2009-0077587还公开了当相关列车由列车操作管理员 操作以允许通过精确地识别故障产生时刻、故障产生时刻的速度以及产生故障时刻的推进 状态来允许快速维护和修复时，特定电机的故障被远程掌握。
[0009] 如上所讨论的，现有技术已提议了诊断电力列车的推进系统中的电机故障的方 法，其中检测在每个列车处安装的电机的内部线圈、外壳以及进气口的温度，并且当温度存 在突然变化时，将温度的突然变化确定为故障。
[0010] 然而，在推进系统中的故障或性能劣化方面，故障可能由各种原因引起，包括ΑΤ0 设备中的推进等级输出和PWM产生设备之间的短路、PWM产生设备处的异常、PWM产生设备 和推进系统之间的接口异常或者电机处的异常。
[0011] 因而，现有技术遭遇的缺点在于当仅仅通过检测电机的过热来确定故障时难于诊 断由其它原因产生的故障或性能劣化。
【发明内容】
[0012] 本节提供了公开内容的一般概述，并且不是其全部范围或者所有其特征的全面公 开。
[0013] 本公开内容的示例性方面在于本质上至少解决以上问题和/或缺点并且在于提 供至少以下优点。因此，本公开内容的一个方面提供了一种铁路车辆中的自动列车操作系 统，被配置为根据通过诊断自动或无人操作铁路车辆中产生牵引的推进系统的故障而进行 的推进系统的故障诊断来控制铁路车辆。
[0014] 然而，应该强调，如以上解释的，本公开内容不限于特别的公开内容。应该理解到 这里没有提及的其他技术主题可以由那些本领域技术人员了解到。
[0015] 在本公开内容的一个概括方案中，提供了一种铁路车辆中的自动列车操作系统， 其安装在铁路车辆上并且被配置为当执行自动或无人操作时控制铁路车辆的速度，该系统 包括：
[0016] 速度曲线产生单元，被配置为基于从外部输入的有限速度曲线来产生速度曲线信 息；
[0017] 轨道（铁路线）数据库，存储有每个轨道段的轨道梯度信息和轨道曲率信息；
[0018] 列车（铁路车辆）速度控制器，被配置为使用从外部输入的列车的当前位置、当前 速度以及速度曲线信息来控制列车的速度；以及
[0019] 推进系统故障诊断单元，被配置为基于从列车速度控制器输入的列车的当前速 度、轨道梯度信息、轨道曲率信息以及推进等级信息来诊断推进系统的故障状态，以及被配 置为当推进系统故障时计算性能减损率和被配置为提供性能减损率给列车速度控制器。
[0020] 优选地，而非必须地，轨道数据库为存储有列车的当前位置、轨道梯度信息和轨道 曲率信息的数据库，当存在来自推进系统故障诊断单元的请求时可以将轨道数据库提供给 推进系统故障诊断单元。
[0021] 优选地，而非必须地，当列车的当前位置处的曲线速度大于列车的当前速度时列 车速度控制器可以输出推进指令，并且当列车的当前位置处的曲线速度小于列车的当前速 度时可以输出刹车指令。
[0022] 优选地，而非必须地，列车速度控制器可以输出与列车的当前位置处的曲线速度 和列车的当前速度之间的误差大小成比例的推进等级信息。
[0023] 优选地，而非必须地，列车速度控制器可以通过响应于推进系统故障诊断单元提 供的性能减损率的程度而增加推进等级所增加的推进等级值来补偿性能减损。
[0024] 优选地，而非必须地，推进系统故障诊断单元可以包括：
[0025] 牵引（力）计算单元，被配置为使用列车的当前速度和推进等级信息来计算要求 的牵引（力）；
[0026] 加速度计算单元，被配置为使用列车的当前速度和之前存储的速度来计算当前的 加速度；
[0027] 列车模型单元，被配置为使用列车的当前速度、要求的牵引、轨道曲率信息和轨道 梯度信息来计算要求的加速度，以及
[0028] 故障状态诊断单元，被配置为通过接收当前加速度和要求的加速度来计算相对加 速度误差以及通过当相对加速度误差大于设置值时判定推进系统故障来响应于误差程度 而计算性能减损率。
[0029] 优选地，而非必须地，牵引计算单元可以包括用推进等级信息和每个速度的要求 的牵引所配置的查找表，并使用查找表来计算要求的牵引。
[0030] 优选地，而非必须地，推进系统故障诊断单元可以包括存储器，其被配置为存储列 车的当前的速度并且在下一步骤提供所存储的列车的当前速度到加速度计算单元。
[0031] 优选地，而非必须地，列车模型单元可以使用下面的等式来计算要求的加速度：
[0033] 其中，AD(k)为根据当前速度和推进等级预测的要求的加速度，FD(k)为要求的牵 弓丨，cl、c2、c3为与行驶阻力相关的常数，V(k)为当前速度，m为列车的等价质量，g为重力 加速度常数，r(k)为轨道曲率，c4为与曲率阻力相关的常数，以及Θ (k)为轨道梯度。
[0034] 优选地，而非必须地，故障状态诊断单元可以被配置为使用下面的等式来计算性 能减损率：
[0036] 其中，DA性能减损率，AD(k)为要求的加速度，A(k)为当前加速度，α (〇〈 α〈1) 为设置值，以及，
为相对加速度误差。
[00