[发明专利]一种列车运行速度规划与控制的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通自动运行技术领域，特别涉及一种列车运行速度规划与控制的方法及系统。

背景技术

国家“中长期铁路规划”使得城际铁路进入了一个新的发展时期和新一轮的建设高潮，各大城市间都在进行轨道交通建设。随着我国高速铁路的发展，列车运行速度和运输密度不断提高，运行区间不断加大，传统的人工驾驶方式己难以满足驾驶要求。

在此背景下，开发高效的列车自动驾驶系统显得尤为重要。列车自动驾驶系统利用先进的计算机技术对运行过程进行模拟计算和预测仿真，从而获得合理、优化的操纵方案。列车自动驾驶系统根据地面设备提供的信号信息、线路参数、临时限速信息及车辆特性等对目标曲线进行规划，生成目标速度-距离曲线，控制器通过对目标曲线进行实时跟踪控制列车运行，实现列车自动驾驶，提高舒适度、降低能耗、减少磨损。作为列车自动驾驶系统的核心组成部分，目标曲线规划对于提高运输效率，改善乘客舒适性，降低运行能耗等方面具有重要作用。

目前，已研制了适用于高密度城市轨道交通的列车自动驾驶系统，并在城市轨道交通系统中广泛应用，而城际间列车运行还主要依靠人工驾驶，未能实现列车自动驾驶。

已有技术中的列车自动驾驶系统主要应用在CTCS-3级列控系统中，通过基于无线通信的无线闭塞中心将线路数据、临时限速等信息实时传送给列车，实现列车自动驾驶。但目前我国铁路系统主要还是以CTCS-2级列控系统为主，车-地通信主要依靠地面应答器、地面电子单元，未能实现实时无线通信，因此不能推广应用到CTCS-2级列控系统中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种列车运行速度规划与控制的方法及系统，其适用于CTCS-2级列控系统的列车自动驾驶系统；该方法及系统能够根据有效速度限制速度曲线，在满足准时、舒适、节能的条件下，自动生成目标速度曲线，并且通过速度控制器实现目标速度的跟踪；该方法及系统通过地面应答器接收到包括铁路状况、线路限制速度、行车许可等信息，同时考虑乘客乘坐的舒适性和列车运行的准时性、节能性，规划出最优的基于距离-速度的目标速度运行曲线，速度控制器通过输出适当的牵引/制动命令实现目标速度的实时跟踪。

本发明的技术方案如下：

一种列车运行速度规划与控制系统，包括列车行驶接近的地面设备、安装在列车上的车载设备；所述地面设备，用于向车载设备提供至少包括线路坡度、前方线路限速信息、前方线路列车占用情况的线路信息；所述车载设备，用于接收地面设备提供的线路信息，并对列车运行速度进行规划和控制；

所述车载设备，进一步包括：速度计、人机界面、地面设备应答单元、列车自动防护单元、速度控制单元、牵引/制动单元，其中：

速度计，与列车自动防护单元连接，其用于检测列车的实际运行速度，并通过列车自动防护单元传送至速度控制单元；

人机界面，与列车自动防护单元连接，其用于显示列车运行状况，并用于向所述规划与控制系统发送人工控制命令；

地面设备应答单元，分别与地面设备和列车自动防护单元连接；其用于接收地面设备提供的线路信息，并将线路信息传输给列车自动防护单元；

列车自动防护单元，分别与速度计、人机界面、地面设备应答单元以及速度控制单元连接；其用于接收由速度计、人机界面、地面设备应答单元、传送来的数据信息，且对该些数据信息进行处理后发送至速度控制单元；

速度控制单元，分别与列车自动防护单元和牵引/制动单元连接；其用于接收由列车自动防护单元发送过来的数据信息，利用该些数据信息并结合行车的舒适性、准时性、节能性的要求规划出目标速度曲线，进而生成牵引/制动命令，并把该命令传送至牵引/制动单元；

牵引/制动模块，与速度控制单元连接；其用于接收由速度控制单元发送的牵引/制动命令，控制列车实际运行速度。

较佳地，所述速度控制单元，进一步包括：

数据输入子单元、目标速度运行曲线规划子单元和基于专家控制的控制器、减法器，其中：

数据输入子单元，用于接收列车自动防护单元发送过来的数据信息，并对该些数据信息进行预处理；

目标速度运行曲线规划子单元，用于接收从数据输入子单元发送过来的信息；并利用该些信息，根据准时性、舒适性、节能性的要求规划出以距离为横坐标的目标速度运行曲线；

减法器，用于将当前位置目标速度减去列车实际运行速度，并作为基于专家控制的控制器的输入信息；

基于专家控制的控制器，用于根据当前位置列车实际运行速度与目标速度的差值，对照专家知识库输出合适的牵引/制动命令。