专利名称：一种列车启动时刻计算方法
技术领域：
本发明属于城市轨道交通领域，尤其涉及一种列车启动时刻计算方法。
背景技术：
在城市轨道交通中，停在车辆段车库中的列车每天被启动后经过一段时间完成车载设备的检测，确认无故障后驶离车库，经转换轨(车辆段和正线分界)到达始发站，随后按照时刻表的规定开始运营。这一过程可以分为两个阶段“车载设备上电自检”和“列车出段”。车载设备上电自检是从司机启动处于断电状态的列车开始，列车设备按照一定的顺序先后进行自检的过程。自检过程中部分设备或功能可以同时自检。合理安排自检顺序 可以压缩自检过程的时间。列车出段是指列车完成自检后从停车库行驶到始发站的过程。出段过程中列车需在转换轨处停车。待出段信号机开放后驶出车辆段，进入正线。出段信号机开放的原则是正线处于空闲(违背其他列车占用)状态。特殊情况下，列车停于正线停车线或始发站。此时列车不需要经过出段过程。目前，城市轨道交通系统往往作为公共交通的主干承担关键的运输任务。高密度是城市轨道交通线路的重要特征。高峰时期列车追踪间隔可达90秒。如果某个列车发生延误，不仅对本列车造成影响，而且容易波及系统中其它列车，造成延迟传播。因此上线运行的列车必须严格遵照时刻表在始发站发车。时刻表中仅规定列车在始发站的发车时刻。为保证列车准点发车，需要推算列车在车库的启动时刻。在城市轨道交通中，推算列车的启动时刻存在以下问题如果列车启动过晚，列车无法及时完成自检和出段过程，也就无法实现始发站准点发车任务，造成延误；如果过早启动列车，列车只能待正线空闲后方能驶出车辆段，设备空闲的时间过长会增加损耗和能量消耗。根据文献统计，空调、通风、照明等设备的能耗占到城市轨道交通系统总能耗的30%以上。目前通常采用的方法为基于经验的方法。该方法参考多次列车完成该过程所消耗的时间确定提前启动列车的时刻。这种方法简单易行，但是存在以下缺点I.必须针对具体线路多次试验和统计。不同线路由于线路布置和列车型号的不同，该值参考意义不大。2.最终值的决定，人为因素影响很大，容易出现时间不足或启动过早的问题，需要后期调整和改进。
发明内容
针对背景技术中所述的目前通常采用的列车启动时刻的确定方法的不足，本发明提出了一种列车启动时刻计算方法。一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤
步骤1 :基于时刻表确定列车发车时刻T1和始发站停站时间D1 ；步骤2 :判断列车位置，并设置列车停车位置与始发站间线路的参数，同时给出停车位置和始发站间列车运行的速度-距离曲线；步骤3 :设置运行相关的列车参数；步骤4 :计算从停车位置运行至始发站需要的时间& ；步骤5 :设置启动相关的列车参数，并计算列车启动过程需要的时间t2 ；步骤6 :确定列车启动时刻T。。步骤1中，基于时刻表确定列车发车时刻T1和在始发站停站时间D1 ;列车发车时刻T1来自时刻表，根据运营的需要确定列车发车时刻以及列车在始发站停站时间。步骤2中，当列车位于车库时，设置车库与始发站间线路的参数，包括线路各区段的长度、坡度、曲率、限速和转换轨停车点位置；车库和始发站间列车运行的速度-距离曲线采用限速的速度-距离曲线运行；a)如果列车位于正线停车线设置正线停车线与始发站间线路的参数，包括线路各区段的长度、坡度、曲率和限速。正线停车线和始发站间列车运行的速度-距离曲线采用贴近限速的速度-距离曲线运行；b)如果列车位于始发站则运行时间为O。步骤3中，运行相关的列车参数包括列车初始位置、重量、最大加速度、阻力系数和最大减速度。步骤4中，如果列车位于始发站，则h设为O ;如果列车位于车库，则tft。。+、；如果列车位于正线停车，则t!=tal+tbl+tvl,从正线停车线到正线站台的列车运行时间包括加速路段W1 = ——，t x =——，制动路段=，tbX = ~—
2h b匀速路段C1= (A-1 — %其中，t。。为从车库到转换轨停车点的运行时间；t>为转换轨停车点到正线站台的运行时间；tals加速路段所需的时间；tbl为制动路段所需要的时间；tvl为匀速路段所需的时间；Vi为此段线路上的限制速度，Lvl为正线停车线到正线站台的长度，a为加速度，b为减速度；sal为加速路段长度；sbl为制动路段长度。步骤5中，列车启动过程需要的时间t2为 t2 = tn + max(r21,f22) + (t^ + f32) * 2其中，tn为列车管理系统TMS自动唤醒，集电靴自动放下和辅助逆变器CVS自动启用时间；t21为检测通风和空调VAC、广播/乘客信息系统PA/PIS、推进控制电子单元PCE、司机显示单元DDU、车门控制单元ECU、综合监控系统ISCS、蓄电池充电设备BCH和车载列控设备VOBC所需时间；t22为检测机械制动器时间；t31为检测紧急制定控制EB时间；t32为检测乘客门时间。步骤6中，确定列车启动时刻总需要时间为Vt2，列车启动时刻Ttl = T1- D1 - &
_ 七2。本发明的有益效果是，有较广的应用范围，可用于全自动驾驶线路列车自动唤醒时刻计算，也可用于现有城市轨道交通线路列车启动时刻的计算。基于对列车启动运行至始发站过程的分析，减少人为因素的干扰，提高估算精度。线路数据和列车参数都是可更改的。可以根据不同线路，不同型号列车计算列车启动时刻。
图I是本发明提供的一种列车启动时刻计算方法流程图；图2是本发明提供的全自动无人驾驶线路列车自动唤醒时刻计算的示意图；图3是本发明提供的建议的车库和始发站间列车运行速度-距离曲线。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。图I是本发明提供的一种列车启动时刻计算方法流程图。图I中，列车启动时刻计算方法具体包括以下步骤步骤I :基于时刻表确定列车发车时刻和始发站停站时间；步骤2 :设置列车运行的相关参数，并给出列车运行曲线，同时判断列车此时的位置；如果列车位于车库，则执行步骤3 ;否，则执行步骤4 ；步骤3 :设置车库与始发站间线路参数，估算列车从车库运行至始发站需要的时间；同时设置唤醒相关的列车参数，估算列车唤醒过程需要的时间；从而得到列车自动唤醒时刻；步骤4 :判断列车是否位于正线停车线，如果是，则执行步骤5 ;否，则执行步骤6 ；步骤5 :设置正线停车线与始发站间线路参数，估算列车从正线停车运行至始发站需要的时间；同时设置唤醒相关的列车参数，估算列车唤醒过程需要的时间；从而得到列车自动唤醒时刻；步骤6 :判断列车是否位于正线始发站，如果是，则执行步骤7 ；步骤7 :设置唤醒相关的列车参数，估算列车唤醒过程需要的时间；从而得到列车自动唤醒时刻。
实施例对全自动无人驾驶系统的列车自动唤醒时刻的计算。图2给出了于全自动无人驾驶线路列车自动唤醒时刻计算的示意图。在全自动驾驶系统中列车未启动前通常处于休眠状态。控制中心工作人员通过远程遥控的方式启动位于车库的列车。因此启动列车又被称为唤醒列车。唤醒列车与有人驾驶线路启动列车不同的是，车地通信模块一直处于开启状态，不需要启动。
步骤101 :基于时刻表确定列车发车时刻T1和在始发站停站时间D1 ；列车发车时刻T1来自时刻表，根据运营的需要确定列车发车时刻以及列车在始发
站停站时间。步骤102 :设置运行相关的列车参数最大加速度a和最大减速度b ；步骤103 :基于站场图确定车库与转换轨停车点之间距离S1，设置各区段限速车辆段限速V1，道岔限速V2，站台限速V3,正线限速V4 ;步骤104:基于站场图确定转换轨停车点与始发站站台停车点距离S2，其中转换轨停车点至道岔区段起点距离Sa2，道岔区段长度Sv2，站台长度Lv3 ；步骤105 :设置启动相关的列车参数，估算列车启动过程需要的时间t2 ;全自动无 人驾驶列车的启动过程包括以下步骤步骤1051 :列车管理系统TMS自动唤醒，集电靴自动放下和辅助逆变器CVS自动启用时间为tn ；步骤1052 :检测通风和空调VAC、广播/乘客信息系统PA/PIS、推进控制电子单元PCE、司机显示单元DDU、车门控制单元D⑶、综合监控系统ISCS、蓄电池充电设备BCH和车载列控设备VOBC所需时间为t21 ；步骤1052 :增大空气压力，检测机械制动器时间t22 ；步骤1053 :检测紧急制定控制EB时间t31 ；步骤1054检测乘客门时间t32 ；步骤1055 :另一端车载设备进行步骤2053中的检测。列车启动过程所需要的时间为t2 =t21 + max(t2lrt22) + (t31 +t32) *- 2步骤106 :计算列车运行时间A，包括两段运行时间从车库到转换轨停车点和从转换轨停车点到正线站台步骤1061 :从车库到转换轨停车点的运行时间t。。的计算加速Sal=」，tai =—
2a * a
2制动Sjji= ~ , t|ji = —匀速由于车辆段限速要低于道岔限速，因此列车以车辆段限速匀速运行至转换轨停车点停车Svl = S1 — Sal — Sj3I > tvl = d Sai 1Vv-因此，车库到转换轨的时间tcc=tal+tvl+tbl。步骤1062 :从转换轨停车点到正线站台的运行时间tjz计算列车在转换轨停车等待出段信号机开放才能进入正线。出段信号机开放的条件是出段信号机防护的正线处于空闲状态。因此，需要考虑列车由转换轨到正线的等待时间twait=f(h);其中h是正线列车运行间隔时间变量。等待时间〖_随着h变小而变大，但是最大值不会超过一个h。列车在道岔区运行的时间tv2=Sv2/v2列车加速的时间ta+2 =—
V 2
咖73]接近站台前的制动tb2 =
2y
站台停车点前的制动sb3 = —，tb3 = ~r
2bD
( _ C列车在站台匀速运行的时间tv3= { v3 b3Vv3因此，转换轨停车点到正线站台的运行时间tjz = twait + tv2 + ta2 + tb2 + tb3 + tv3步骤1063 :计算上述情况下的唤醒时刻列车唤醒和运行时间的总和t = ti + t2 = tjz + tcc + t2唤醒时刻T= T1 — D1 — t2 — tjz — tcc。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤 步骤I :基于时刻表确定列车发车时刻T1和始发站停站时间D1 ； 步骤2 :判断列车位置，并设置列车停车位置与始发站间线路的参数，同时给出停车位置和始发站间列车运行的速度-距离曲线； 步骤3 :设置运行相关的列车参数； 步骤4 :计算从停车位置运行至始发站需要的时间&； 步骤5 :设置启动相关的列车参数，并计算列车启动过程需要的时间t2 ； 步骤6 :确定列车启动时刻I；。
2.根据权利要求I所述的一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，步骤2中， a)当列车位于车库时，设置车库与始发站间线路的参数，包括线路各区段的长度、坡度、曲率、限速和转换轨停车点位置；车库和始发站间列车运行的速度-距离曲线采用限速的速度-距离曲线运行； b)当列车位于正线停车线时，设置正线停车线与始发站间线路的参数，包括线路各区段的长度、坡度、曲率和限速；正线停车线和始发站间列车运行的速度-距离曲线采用贴近限速的速度-距离曲线运行； c)当列车位于始发站时，运行时间为O。
3.根据权利要求I所述的一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，所述步骤3中，运行相关的列车参数包括列车初始位置、重量、最大加速度、阻力系数和最大减速度。
4.根据权利要求2所述的一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，所述步骤4中，当列车位于始发站时，则h设为O ;当列车位于车库，则tft。。+!^ ;当列车位于正线停车,则ti=tal+tbl+tvl ； 加速路段Sjll = ，13\ = _~， 2aa 制动路段= ，tbi = 一L 2b b 匀速路段b =、Lvi —Sai — 其中，tcc为从车库到转换轨停车点的运行时间；t>为转换轨停车点到正线站台的运行时间；talS加速路段所需的时间；tbl为制动路段所需要的时间；tvl为匀速路段所需的时间J1为此段线路上的限制速度，Lvl为正线停车线到正线站台的长度，a为加速度，b为减速度；sal为加速路段长度；sbl为制动路段长度。
5.根据权利要求I所述的一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，所述步骤5中，列车启动过程需要的时间&为广2 =广I I + HIiixO2i，广22 ) + (广+ ) * 2 其中，为列车管理系统TMS自动唤醒，集电靴自动放下和辅助逆变器CVS自动启用时间；t21为检测通风和空调VAC、广播/乘客信息系统PA/PIS、推进控制电子单元PCE、司机显示单元DDU、车门控制单元ECU、综合监控系统ISCS、蓄电池充电设备BCH和车载列控设备VOBC所需时间；t22为检测机械制动器时间；t31为检测紧急制定控制EB时间；t32为检测乘客门时间。
6.根据权利要求I所述的一种列车启动时刻计算方法，其特征在于，步骤6中，确定列车启动时刻总需要时间为ti+t2，列车启动时刻Ttl = T1 - D1 - - t2。
全文摘要
本发明公开了城市轨道交通领域的一种列车启动时刻计算方法。其技术方案是，基于时刻表确定列车发车时刻和始发站停站时间，判断列车位置，并设置列车停车位置与始发站间线路的参数，同时给出停车位置和始发站间列车运行的速度-距离曲线，通过设置并计算运行相关的列车参数；确定列车启动时刻。本发明有较广的应用范围，可用于全自动驾驶线路列车自动唤醒时刻计算，也可用于现有城市轨道交通线路列车启动时刻的计算。基于对列车启动运行至始发站过程的分析，减少人为因素的干扰，提高估算精度。线路数据和列车参数都是可更改的。可以根据不同线路，不同型号列车计算列车启动时刻。
文档编号B61L25/04GK102881220SQ20121038464
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者荀径, 唐涛, 丁奕, 赵波波, 李坤妃 申请人:北京交通大学