[发明专利]列车中央控制单元、列车控制系统及控制实现方法

说明书

本发明提供一种列车中央控制单元、列车控制系统及控制实现方法。列车中央控制单元包括：中央控制模块：经与列车牵引控制单元通信及列车制动控制单元通信；自动驾驶控制模块：与中央控制模块通信，计算自动驾驶状态下的牵引系统控制信号和制动系统控制信号。上述列车中央控制单元可被配置在列车控制系统的车载网络系统。中央控制模块经通信网络获取牵引系统实时状态信息及制动系统实时状态信息，并传递至自动驾驶模块；自动驾驶模块生成列车自动运行指令，并经中央控制模块传递至列车牵引控制单元和制动控制单元，以控制列车执行自动运行指令。本发明将车载信号系统ATO单元和列车中央控制单元融合，脱离了对信号系统的依赖，可提高控车精度。

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，具体涉及一种列车中央控制单元、列车控制系统及控制实现方法。

背景技术

现代轨道交通车载控制系统可以根据控制边界划分为以列车中央控制单元(CCU)为核心的车载网络控制系统、列车自动驾驶系统(ATO)以及列车自动防护系统(ATP)三部分。其中：ATO系统负责列车的驾驶控制，ATP系统负责列车走行过程的安全防护，列车网络控制系统负责除ATO以及ATP系统边界以外的所有其它车载设备控制。

在既有轨道交通系统中，ATO系统归属于信号系统范围,其与列车网络控制系统以及牵引、制动等系统的接口关系如图1所示。

通常情况下ATO、ATP等信号系统设备和网络、牵引、制动等车辆控制系统一般由不同的公司提供。传统信号系统和车辆控制系统之间有明确的边界，两者之间的信息交互仅满足实现功能，而没有从全系统层面考虑最优的控制结构。传统ATP和列车之间采用硬线互联，硬线包括紧急制动、门控制等信号；ATO与列车网络控制系统之间采用MVB等总线接口，ATO发送列车运行命令给列车网络控制系统，MVB带宽为1.5Mbps，通讯周期约100ms，无法承担列车各控制系统的实时状态和CCU内部控制信息的实时传输。

ATO系统与列车网络控制系统以及牵引、制动等控制系统之间虽然建立了接口，但并没有建立有关列车牵引、制动能力及状态的实时“透明”关系。因而ATO系统普遍采用了以车辆预设参数为前提的、基于PID算法的“黑盒”列车控制策略。此方案虽然实现了所要求的列车驾驶功能，但本质上是以牺牲列车性能为代价的，因为：

以预设参数为前提的控制策略并未考虑牵引、制动系统的实时能力与状态(特别是当部分牵引单元或制动单元发生故障时),也未考虑车辆载重、空气制动过程的非线性以及轨道条件等因素的影响，因而用于控制的预设参数必定与车辆实时状态存在偏差，这种偏差只能通过PID调节进行调节；

当预设参数与车辆实时状态偏差较大时，可能导致列车牵引、惰行、制动之间频繁切换，不利于控制列车运行过程中的冲动，不利于提高列车乘坐舒适度，严重时还将难以保证ATO的控制精度。

由于车辆特性的差异，ATO系统投入运营前需经反复调试才能实现可接受的控制精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成了ATO功能的列车中央控制单元，同时基于该中央控制单元提供一种列车控制系统及控制实现方法。本发明的技术方案可改进ATO的控制模式，提高控制精度。

为了实现上述目的，本发明一些实施例中，提供如下技术方案：

一种列车中央控制单元，包括：

中央控制模块：经通信网络与列车牵引控制单元通信，以获取牵引系统实时状态信息及下发对牵引系统的控制信号，与列车制动控制单元通信，以获取制动系统实时状态信息及下发对制动系统的控制信号；

自动驾驶控制模块：与中央控制模块通信，以获取牵引系统实时状态信息及制动系统实时状态信息，计算自动驾驶状态下的牵引系统控制信号和制动系统控制信号，传递至中央控制模块。