一种列车司机操纵指导曲线获取方法、存储介质与流程

本发明涉及机车领域，具体涉及一种列车司机操纵指导曲线获取方法。

背景技术

大多数安装在铁路机车或动车组上的司机操纵指导设备、列车运行监控设备都会在显示屏幕上显示出列车的当前位置、当前允许运行速度和前方一段距离内的最高允许运行速度曲线(简称限速曲线)，以提示司机控制列车运行在适当的速度范围内，保证列车运行安全，提高运行效率。

如图1所示，横轴表示列车运行线路，纵轴表示运行速度，粗黑线表示限速曲线。因线路条件、色灯信号等多种原因，线路上各处限速不同，存在减速点。图1中列车当前位置为s，减速目标点为t，s和t点的限速分别为vs和vt。在减速目标点，列车速度不能高于减速目标点的限速vt，否则就会有安全风险。另外考虑到运行效率，也不适合令列车速度显著低于vt。因此需要连续计算当前位置s和目标点t之间各点的限速值，比如对于任一点x，要根据点x与点t的距离sx计算点x处的限速vx。计算完成后把各个点的限速值连接起来，形成限速曲线。

铁路行业应用的《列车运行监控装置(lkj)控制模式设定规范》规定了列车制动计算的数学公式f。向f中代入列车自身参数等一系列繁杂数据，可以计算出列车速度从vs降低到vt之间的运行距离。公式f中包含平方、浮点等耗时运算过程。f的计算思路是“由速度求距离”，因列车制动因素多等原因，目前还不存在“由距离求速度”的计算公式，不能直接计算出x点的限速vx。

生成整条限速曲线时，当前的做法是：从s点开始，以固定的距离为步长，确定一系列空间位置点。根据每个点与目标点的距离，计算每个点所对应的最大允许速度数值，最大允许速度数值就是限速数值。各个连续点的限速数值连接起来就是限速曲线。

当前做法的核心思想是“由距离求速度”。横向划分出多少个点，就需要进行多少次求速度的计算。

某个点x对应的限速vx计算方法是：

1)先想象一个vx的初始值v1

2)用公式f计算v1对应的距离数值s；

3)比较s与sx，根据比较结果调整v1；

4)根据新的v1再次计算s

5)连续比较、调整，直到s与sx的误差在误差范围内，此时v1逼近真实的vx，循环结束，得到近似的vx。

上述做法存在以下缺点：

1.需要计算的点数很多，计算量大。计算量与距离成正比关系。

2.每个点的限速计算量大。对每个点的限速，采取了“逐步逼近”的方法，不断尝试，缩小数值空间，最终得到速度值。平均每个点要计算4-5次公式f，才能得到限速数值。

3.得到的限速不准确，有误差。逐步逼近的算法需要设定逼近空间，满足误差要求时停止逼近过程。

技术实现要素：

本发明提供一种计算复杂度低、限速误差小的指导曲线获取方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种列车司机操纵指导曲线获取方法，包括：

设定列车当前位置为s，减速目标点为t，当前位置s和减速目标点t处的速度分别为vs和vt，且设定x为当前位置s到减速目标点t中的任一位置点，且位置点x的速度为vx；

则

s1：设定vs为初始速度，另vx＝vs，通过调用公式f，计算速度vx对应的距离sx，获取一个“速度-距离”数据对；

s2：另vs＝vs-1，通过s1步骤获取下一个“速度-距离”数据对；

s3：重复s2步骤，直到vx<vt；

s4：将获取的数据对连线形成指导曲线；

s5：控制列车以不大于指导曲线的速度或者与指导曲线的速度误差在设定范围内减速运行。

所述公式f为：

式中sz——制动距离，m；

sk——空走距离，m；

se——有效制动距离，m；

vx——制动初速，km/h；

vt——制动末速，km/h；

tk——空走时间，s；

——闸瓦(闸片)换算摩擦系数；

θh——列车换算制动率；

λ——制动计算系数，考虑列车制动性能离散性而设；

βc——常用制动系数；

ω0——列车单位基本阻力，n/kn；

ij——制动地段加算坡度千分数，下坡道取负值，上坡道取0。

一种存储介质，所述存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被计算机读取时执行上述的方法。

本发明的有益效果：完全抛弃原有《列车运行监控装置(lkj)控制模式设定规范》的计算方法，采用由限速求位置的方式，使得本发明整个过程的计算次数等于vs与vt的差，而调用公式f的次数也等于vs与vt的差，不需要逐点计算限速值，也不需要每个点多次逼近计算，与老方法相比，计算量降低为原来的20％-30％，且得到的限速曲线精度大大提高，不存在限速误差。

附图说明

图1为指导曲线示意图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

经过分析获知，列车运行中的指导曲线具有以下特征：(1)曲线连续；(2)曲线平滑；(3)曲线具备类线性特征；(4)在限速下降区域，限速值和距离点一一对应。

基于以上的特性，本发明对计算思路本身进行改进，克服现有的技术偏见，由现有的“由距离求速度”的做法，以“纵轴”为重点，提供一种“由限速求位置”的指导曲线的获取方法，即为限速vs～vt内的每一个限速值计算寻找对应的距离值，生成连续的“速度-距离”数据对。

从图1可获知，每个“数据对”对应限速曲线上的一个点，将所有数据对的点连接起来，即生成了限速曲线。

而数据对的获取过程为：

设定列车当前位置为s，减速目标点为t，当前位置s和减速目标点t处的速度分别为vs和vt，且设定x为当前位置s到减速目标点t中的任一位置点，且位置点x的速度为vx；

s1：从vs开始，以vs为初始值，令vx＝vs；

s2：根据公式f计算vx对应的距离s；

s3：此时的“vx-s”是一对数据，以s为横坐标，以vx为纵坐标，可以得到限速曲线上的一个点；

s4：令vx减1，计算s，生成新的数据对，得到制动曲线上新的一个点；

s5：重复做动作s4，直到vx＜vt时停止；

s6：连续的点形成了限速曲线。

s7：控制列车以不大于指导曲线的速度或者与指导曲线的速度误差在设定范围内减速运行。

上述的公式f为现有的公式，公式f为：

式中sz——制动距离，m；，z表示制动；

sk——空走距离，m；k表示空走；

se——有效制动距离，m；e表示有效制动；

vx——制动初速，km/h；

vt——制动末速，km/h；

tk——空走时间，s；

——闸瓦(闸片)换算摩擦系数；h标识“换算”汉语拼音字头；

θh——列车换算制动率；

λ——制动计算系数，考虑列车制动性能离散性而设；

βc——常用制动系数；c表示“常用”汉语拼音字头；

ω0——列车单位基本阻力，n/kn；

ij——制动地段加算坡度千分数，下坡道取负值，上坡道取0；i无明确含义，只是表示一个量；j是“加算”的汉语拼音字头。

公式中sz为未知变量，其他均为现有技术中可获知的已知变量。

本发明在计算时，整个过程的计算次数等于vs与vt的差，而调用公式f的次数也等于vs与vt的差，调用公式f的次数较现有技术少很多，不需要逐点计算限速值，也不需要每个点多次逼近计算，与老方法相比，计算量降低为原来的20％-30％，且得到的限速曲线精度大大提高，不存在限速误差。而且逻辑简单，编程容易，算法效率高。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。