CN102582609B - 自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，首先在动车组列车的各辆车上设置车辆制动力状态监测器，实时监测各车辆的制动力状态；列车超速防护***的车载子***通过扩展的信息接收接口或单独设置的信息接收接口实时接收各车辆制动力状态监测器监测到的制动力状态信息，并根据该信息自动调节制动力使用系数和列车最高允许运行速度的数值，采用具体算式计算列车制动距离，实时调整所生成的常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线、允许运行速度控制曲线等列车速度一距离安全防护曲线，自动实现对列车运行的安全防护，以提高动车组列车的行车安全。

Description

自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法

技术领域

本发明属于铁路及轨道交通领域，是一种涉及动车组列车运行的安全防护方法，具体的说是当动车组部分车辆制动***故障、制动力被切除后，列车超速防护***自动调节制动力使用系数和列车最高允许运行速度的数值，自动对列车进行安全防护，避免发生冒进信号、超速而引起列车撞击或倾覆事故的安全防护方法。而且本发明当用于仅开行动车组列车的铁路或轨道交通上时，即使站外接车方向列车制动距离范围内有超过6‰下坡道，也无需采取设置安全线、延续进路等专门的防护措施。

背景技术

我国铁路动车组列车上均装备有列车超速防护***(以下简称为：ATP)车载子***，ATP车载子***采用速度-距离安全防护控制曲线(以下简称为防护曲线)控制方式监控列车运行。其工作原理是：ATP车载子***根据ATP地面子***提供的行车许可信息、前方线路平纵断面条件和限速要求、列车正常工作时的制动力等因素实时生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线、允许运行速度控制曲线等防护曲线，当列车实际运行速度超过了允许运行限速值时，ATP车载子***会自动报警，提示司机减速；如果列车实际运行速度达到或超过了最大常用制动曲线的限速值，ATP车载子***则会自动触发最大常用制动；如果列车实际运行速度达到或超过了紧急制动曲线的限速值，ATP车载子***则会自动触发紧急制动，从而达到安全运行的目的。

我国现有的ATP车载子***计算CRH系列动车组制动距离采用如下算式：

$S_{z1}=S_{k1}+S_{e1}=\frac{v_0{t}_k}{3.6}+\mathrm{\Σ}\frac{0.0386(v_1^2-v_2^2)}{\mathrm{\β}\·a+0.0089(w_0+i_j)}$ (一)

式中：S_z1-ATP计算的制动全距离，单位：m；

S_k1-ATP计算的空走制动距离，单位：m；

S_e1-ATP计算的有效制动距离，单位：m；

v₀-制动初始速度，单位：km/h；

v₁，v₂-分别为速度间隔的初速和末速，单位：km/h；

t_k-动车组列车空走时间，单位：s，包括ATP延时时间、动车组制动***延时时间；

a-动车组列车正常制动减速度，单位：m/s²，分常用制动和紧急制动；

β-制动力使用系数，分常用制动和紧急制动，一般情况下，常用制动取0.9，紧急制动取1.0；

w₀-动车组列车单位基本阻力，单位：N/KN；

i_j-制动地段加算坡度千分数，上坡取正值，下坡取负值；

而CRH系列动车组实际的制动距离算式如下：

$S_{z2}=s_{k2}+S_{e2}=\frac{v_0{t}_k}{3.6}+\mathrm{\Σ}\frac{0.0386(v_1^2-v_2^2)}{(1-\mathrm{\η})\·a+0.0089(w_0+i_j)}$ (二)

式中：S_z2-动车组实际制动全距离，单位：m；

S_k2-动车组实际空走制动距离，单位：m；

S_e2-动车组实际有效制动距离，单位：m；

η-制动力切除因子，它等于动车组实际切除制动力的车辆总数m除以该列动车组列车的车辆总数N，即

$\mathrm{\η}=\frac{m}{N};$

(1-η)-剩余制动力因子；

其余变量同(一)式。

现有的ATP***存在如下问题：ATP车载子***生成的防护曲线中的动车组制动力使用系数β是预先固化的，因此，ATP车载子***生成的防护曲线并不能真实反映动车组列车制动力的好坏。当动车组的部分车辆失去制动能力时，整个列车的制动力下降。当列车实际的剩余制动力因子(1-η)小于ATP车载子***生成防护曲线所采用的动车组制动力使用系数β，且列车正巧处在减速状态时，列车制动过程将减缓，列车运行速度下降就变慢，就有可能达到或超过ATP生成的最大常用制动控制曲线的限速值，触发最大常用制动，之后还有可能转为紧急制动，而且制动距离比正常情况要长。当列车运行到前方目标点时，有可能超过规定目标速度。如果前方目标点是停车点，则列车将冒进该停车信号，存在可能发生撞击前方列车的危险；如果前方目标点是道岔等限速点，则列车因超过道岔等规定限速而存在可能发生侧翻的危险。因此，现有ATP***在保障列车安全运行方面存在致命缺陷。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种在动车组部分车辆制动***故障、制动力被切除后，ATP车载子***自动调节制动力使用系数和列车最高允许运行速度的数值，自动对列车进行安全防护的方法。

本发明包括以下步骤：

(1)、在动车组列车的各辆车上设置车辆制动力状态监测器，实时监测各车辆的制动力状态；

(2)、在ATP车载子***上设置信息接收接口，该接口实时接收各车辆制动力状态监测器监测到的制动力状态信息；

(3)、ATP车载子***根据接收到的动车组制动力状态信息和监测到的列车实际运行速度，按照如下算式(一)实时计算列车制动距离，实时生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线等各种列车速度-距离安全防护控制曲线，防护列车安全运行：

$S_{z1}=S_{k1}+S_{e1}=\frac{v_0{t}_k}{3.6}+\mathrm{\Σ}\frac{0.0386(v_1^2-v_2^2)}{\mathrm{\β}\·a+0.0089(w_0+i_j)}$ (一)

式中：S_z1-ATP计算的制动全距离，单位：m；

S_k1-ATP计算的空走制动距离，单位：m；

S_e1-ATP计算的有效制动距离，单位：m；

v₀-制动初始速度，单位：km/h；

v₁，v₂-分别为速度间隔的初速和末速，单位：km/h；

t_k-动车组列车空走时间，单位：s，包括ATP延时时间、动车组制动***延时时间；

a-动车组列车正常制动减速度，单位：m/s²，分常用制动和紧急制动；

β-制动力使用系数，该数值由ATP车载子***根据步骤(2)获得的动车组列车制动力状态信息进行自动调节；

w₀-动车组列车单位基本阻力，单位：N/KN；

i_j-制动地段加算坡度千分数，上坡取正值，下坡取负值；

(4)、ATP车载子***根据步骤(2)所得到的车辆制动力状态信息，按照如下步骤自动调节制动力使用系数β值：

①当监测到的各车辆制动力均处于正常状态，即m＝0，且动车组按ATP的完全监控模式正常运行时，ATP车载子***自动设定

其中，m表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数实际值，N为该列动车组的车辆总数；

②当监测到有1辆车的制动力被切除、其余车辆均处于正常状态，即m＝1，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

③当监测到共有2辆车的制动力被切除、其余车辆均处于正常状态，即m＝2，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

④以此类推，ATP车载子***始终自动保持

⑤当监测到的动车组制动力被切除车辆的总数m达到其容限值M、其余车辆均处于正常状态，即m＝M，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

其中，M表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数容限值，M＜N；

⑥当m＞M时，ATP车载子***自动设定β＝0。

(5)、ATP车载子***根据步骤(2)所得到的车辆制动力状态信息在自动调节β值的同时，还自动选取相应的列车最高允许运行速度容限值V_Z作为动车组列车运行的顶棚速度，控制列车安全运行。列车最高允许运行速度容限值V_Z按照如下步骤预先设定：

①根据牵引计算、信号布点的经验确定ATP***最大控制距离L₁。

②根据站场平面布置经验确定车站进站信号机与同方向出站信号机间的距离L₂。

③动车组制动力被切除的车辆总数m值的许可变化范围为0、1、2、……、M，针对每一个m值，分别按如下④～⑧的步骤确定其对应的最高允许运行速度容限值V_Z。

④站内线路坡道取最大下坡道值，用步骤(3)的算式(一)计算V₀＝(道岔侧向规定限速值+c₂)时的最大常用制动距离值S₂，式中c₂为列车经过道岔侧向时的最大常用制动顶棚速度与道岔侧向规定限速值的差值，是一个预定数值。

⑤如果S₂+L_a2≤L₂，则转入步骤⑦，否则进入步骤⑥。式中L_a2为ATP预置的站内安全防护距离。

⑥调低V₀值，如取a，再用步骤(3)的算式(一)重新计算V₀＝a+c₂时的最大常用制动距离值S₂，直到符合S₂+L_a2≤L₂为止，由此得到的最大a值将作为拟定容限值。转入步骤⑧。

⑦区间正线线路坡道取最大下坡道值，用步骤(3)的算式(一)重新计算不同V₀值所对应的最大常用制动距离值S₁。其中V₀值既不得大于线路的设计速度值或运营速度值，也不得大于动车组的构造速度值。如果S₁+L_a1＞L₁，则需要调低V₀值，如取b，再用步骤(3)的算式(一)继续重新计算V₀＝b+c₁时的最大常用制动距离值S₁，直到符合S₁+L_a1≤L₁为止，由此得到的最大b值将作为拟定容限值。式中L_a1为ATP预置的区间安全防护距离；，c₁为列车在区间正线上运行时的最大常用制动顶棚速度与允许运行速度的差值，也是一个预定数值。

⑧对得到的拟定容限值a或者b再进行适当的减值靠档和余量控制，最后得到的数值可以作为该m值对应的最高允许运行速度容限值V_Z。

⑨当m＞M时，设定V_Z＝0。

在上述技术方案中，所述的步骤(1)和步骤(2)中，车辆制动力状态监测器、ATP车载子***信息接收接口分别采用安全冗余结构的双套硬件设备，信息传输采用双通道方式，信息处理采取多重判断等容错技术，确保动车组制动力状态信息的可靠性；此外，车辆制动力状态监测器、ATP车载子***信息接收接口及信息处理规则都遵循铁路信号故障导向安全的原则，确保制动力状态信息的安全性。

在上述技术方案中，所述的步骤(1)中，车辆制动力状态监测器采集到的信息如果发生状态变化，延时时间t₁后再次检测，t₁≤200ms，如果再次检测的信息为变化后的状态，则才输出新的信息，否则仍输出变化前的信息。

在上述技术方案中，所述的步骤(3)中的ATP车载子***获得的车辆制动力状态信息数据如果有变化，则延时时间t₂后再次获取车辆制动力状态信息数据，t₂≤100ms，连续两次获得的数据没有变化后，再判断该数据是否为有效数据。若为无效数据，则让V_Z＝0，β＝0，其效果等于控制列车停车；若为有效数据，则统计m值，根据该值大小自动调节V_Z和β值。

本发明可以广泛用于铁路及轨道交通，可充分利用ATP车载子***的既有硬件和软件资源，容易改造升级，能提高动车组列车的运行安全。

本发明依据一列动车组中不会同时发生两辆及以上车辆制动力丧失故障的概率和规律，通过增加对动车组各车辆制动力状态的监测，使ATP车载子***能够预先采用逐级预防措施，进一步提高动车组列车的行车安全。

本发明利用设置在动车组各个车辆上的车辆制动力状态监测器对该辆车的制动力状态进行实时监测，并将监测到的制动力状态信息实时传递给动车组内的ATP车载子***，在ATP车载子***上扩展一个信息接收接口或者单独设置一个信息接收接口，实时获取各车辆制动力状态监测器监测到的制动力状态信息。ATP车载子***根据获得的制动力状态信息实时调整列车的防护曲线，对列车运行速度实现动态控制，即使动车组发生某一车辆的制动力被切除的故障情形，ATP***也能防止动车组列车冒进信号或超过规定限速。

此外，本发明当用于仅开行动车组列车的铁路或轨道交通上时，还能起到如下作用：即使站外接车方向列车制动距离范围内有超过6‰下坡道，也无需采取设置安全线、延续进路等传统的专门防护措施，不仅能节省大量工程投资，还能大大提高车站的作业能力，提高铁路运输的经济效益。

附图说明

图1是本发明自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护原理方框图；

图2是本发明自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

1、自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，包括以下步骤：

(1)、如图1所示，在动车组列车的各辆车上设置车辆制动力状态监测器D₁～D_N，实时监测各车辆的制动力状态，并将监测到的制动力状态信息实时传递给ATP车载子***B；

(2)、如图1所示，在ATP车载子***B上设置信息接收接口A，信息接收接口A通过信息传输通道C₁～C_N对应接收车辆制动力状态监测器D₁～D_N监测到的制动力状态信息，A可以采用在既有ATP车载子***上扩展接口的方式，也可以采用单独设置的方式；

(3)、ATP车载子***B根据接收到的动车组制动力状态信息和监测到的列车实际运行速度，按照如下算式(一)实时计算列车制动距离，实时生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线等各种列车速度-距离安全防护控制曲线，防护列车安全运行：

$S_{z1}=S_{k1}+S_{e1}=\frac{v_0{t}_k}{3.6}+\mathrm{\Σ}\frac{0.0386(v_1^2-v_2^2)}{\mathrm{\β}\·a+0.0089(w_0+i_j)}$ (一)

式中：S_z1-ATP计算的制动全距离，单位：m；

S_k1-ATP计算的空走制动距离，单位：m；

S_e1-ATP计算的有效制动距离，单位：m；

v₀-制动初始速度，单位：km/h；

v₁，v₂-分别为速度间隔的初速和末速，单位：km/h；

t_k-动车组列车空走时间，单位：s，包括ATP延时时间、动车组制动***延时时间；

a-动车组列车正常制动减速度，单位：m/s²，分常用制动和紧急制动；

β-制动力使用系数，该数值由ATP车载子***根据步骤(2)获得的动车组列车制动力状态信息进行自动调节；

w₀-动车组列车单位基本阻力，单位：N/KN；

i_j-制动地段加算坡度千分数，上坡取正值，下坡取负值；

2、ATP车载子***根据获得的车辆制动力状态信息，按照如下步骤自动调节制动力使用系数β值：

①当监测到的各车辆制动力均处于正常状态，即m＝0，且动车组按ATP的完全监控模式正常运行时，ATP车载子***自动设定

其中，m表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数实际值，N为该列动车组的车辆总数；

②当监测到有1辆车的制动力被切除、其余车辆均处于正常状态，即m＝1，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

③当监测到共有2辆车的制动力被切除、其余车辆均处于正常状态，即m＝2，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

④以此类推，ATP车载子***始终自动保持

⑤当监测到的动车组制动力被切除的车辆总数m达到其容限值M、其余车辆均处于正常状态，即m＝M，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

其中，M表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数容限值，M＜N；

⑥当m＞M时，ATP车载子***自动设定β＝0。

3、ATP车载子***根据获得的动车组制动力状态信息，在自动调节β值的同时，还自动选取相应的列车最高允许运行速度容限值V_Z作为动车组列车运行的顶棚速度，控制列车安全运行。

最高允许运行速度容限值V_Z由线路技术标准、动车组和ATP设备的性能等因素综合预先决定，不同线路条件、不同型号的ATP设备、不同型号的动车组、不同制动力切除量可以有不同的容限值。该值必须在动车组交付运营前确定，然后预先固化在相应的ATP车载子***内。

有关的线路技术标准主要包括如下内容：设计速度、线路坡度、道岔型号、列车追踪间隔时分、ATP***类型、动车组类型。

有关的动车组性能主要包括如下内容：所采用的动车组的构造速度、牵引加速度、制动减速度、列车单位基本阻力、制动***制动空走时间、动车组长度等参数的性能指标。

有关的ATP设备性能主要包括如下内容：所采用的ATP***地面子***所能提供的最大信息量、车载子***接收地面信号的应变时间、安全防护距离(分区间安全防护距离L_a1、站内安全防护距离L_a2。CTCS-2级列控***用于中国高速铁路上时，规定L_a1＝110m，L_a2＝60m)等参数的性能指标。

列车最高允许运行速度容限值V_Z按照如下步骤预先设定：

①根据牵引计算、信号布点的经验确定ATP***最大控制距离L₁。例如，中国在仅开行动车组的高速铁路上，CTCS-2级列控***的L₁一般取12～14km，CTCS-3级列控***的L₁一般取16～18km；在客货共线的铁路上，CTCS-2级列控***的L₁一般取9～10km。

②根据站场平面布置经验确定车站进站信号机与同方向出站信号机间的距离L₂。例如，中国在仅开行动车组的高速铁路上的L₂一般取1.0km。

③动车组制动力被切除车辆的总数m值的许可变化范围为0、1、2、……、M，针对每一个m值，分别按如下④～⑧的步骤确定其对应的最高允许运行速度容限值V_Z。

④站内线路坡道取最大下坡道值，用本“具体实施方式”1的步骤(3)的算式(一)计算V₀＝(道岔侧向规定限速值+c₂)时的最大常用制动距离值S₂，式中c₂为列车经过道岔侧向时的最大常用制动顶棚速度与道岔侧向规定限速值的差值，中国高速铁路规定c₂＝5km/h。

⑤如果S₂+L_a2≤L₂，则转入步骤⑦，否则进入步骤⑥。式中L_a2为ATP预置的站内安全防护距离。

⑥调低V₀值，如取a，再用本“具体实施方式”1的步骤(3)的算式(一)重新计算V₀＝a+c₂时的最大常用制动距离值S₂，直到符合S₂+L_a2≤L₂为止，由此得到的最大a值将作为拟定容限值。转入步骤⑧。

⑦区间正线线路坡道取最大下坡道值，用本“具体实施方式”1的步骤(3)的算式(一)重新计算不同V₀值所对应的最大常用制动距离值S₁。其中V₀值既不得大于线路的设计速度值或运营速度值，也不得大于动车组的构造速度值。如果S₁+L_a1＞L₁，则需要调低V₀值，如取b，再用本“具体实施方式”1的步骤(3)的算式(一)继续重新计算V₀＝b+c₁时的最大常用制动距离值S₁，直到符合S₁+L_a1≤L₁为止，由此得到的最大b值将作为拟定容限值。式中L_a1为ATP预置的区间安全防护距离，c₁为列车在区间正线上运行时的最大常用制动顶棚速度与允许运行速度的差值，中国高速铁路规定c₁＝5km/h。

⑧对得到的拟定容限值a或者b再进行适当的减值靠档和余量控制，最后得到的数值可以作为该m值对应的最高允许运行速度容限值V_Z。例如，按⑦得到的V₀值为235km/h，接近的速度档为200km/h，则最高允许运行速度容限值可以取200km/h。

⑨当m＞M时，设定V_Z＝0。

⑩注意：不同线路技术标准或不同应用环境的L₁、L₂取值可能不同，需要经过牵引计算、信号布点后综合决定。

4、ATP车载子***B得到的m值如果超过其预先设定的容限值M，或为无效数据时，ATP车载子***自动改按停车控制，自动设定β＝0，V_Z＝0。ATP控制列车停车后，可人工转为隔离模式，列车等待救援或以隔离模式继续运行。

5、ATP车载子***B的安全计算机增加相应的软件模块，其程序流程图如图2所示，m表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数实际值，M表示该列动车组中制动力被切除的车辆总数容限值，N表示该列动车组的车辆总数，V₀表示动车组制动***工作正常时的的最高允许运行速度容限值，V₁表示动车组有一辆车的制动力被切除后的最高允许运行速度容限值，V₂表示动车组有两辆车的制动力被切除后的最高允许运行速度容限值，V_M表示动车组有M辆车的制动力被切除后的最高允许运行速度容限值，β是ATP生成防护曲线的制动力使用系数。其中，M、N、V₀、V₁、V₂、V_M均为预置值。

ATP车载子***B开机后，其安全计算机先进行复位，然后获取ATP车载子***信息接收接口输出的各车辆制动力状态信息数据，如果获得的车辆制动力状态信息数据有变化，则延时时间t₂后再次获取车辆制动力状态信息数据，t₂≤100ms，连续两次获得的数据没有变化后，再判断该数据是否为有效数据。若为无效数据，则设定V_Z＝0，β＝0，其效果等于控制列车停车；若为有效数据，则统计m值，根据该值大小自动调节V_Z和β值。例如：

①当m＝0时，设定V_Z＝V₀、 $\mathrm{\β}=1-\frac{1}{N};$

②当m＝1时，设定V_Z＝V₁、 $\mathrm{\β}=1-\frac{2}{N};$

③当m＝2时，设定V_Z＝V₂、 $\mathrm{\β}=1-\frac{3}{N};$

④以此类推；

⑤当m＝M时，设定V_Z＝V_M、 $\mathrm{\β}=1-\frac{M+1}{N};$

⑥当m＞M时，设定V_Z＝0、β＝0。

然后，ATP车载子***安全计算机实时自动生成相应防护曲线，包括最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线、允许运行速度控制曲线等。

之后，ATP车载子***安全计算机再重新获取各车辆制动力状态信息数据，周而复始。

6、可靠性设计：车辆制动力状态监测器、ATP车载子***信息接收接口应采用冗余结构的双套硬件设备，信息传输采用双通道方式，任何一套硬件设备故障，或任何一个信息传输通道故障，均不影响***的正常工作。设备故障时及时给出报警提示。

车辆制动力状态监测器不间断监测车辆的制动力状态是否正常，并将监测到的车辆制动力状态信息不间断传递给ATP车载子***信息接收接口，后者接收到信息后传递给ATP车载子***的安全计算机。

车辆制动力状态监测器采集到的信息如果发生状态变化，不立即改变输出，延时时间t₁后再次检测，t₁≤200ms，如果再次检测的信息为变化后的状态，则才输出新的信息，否则仍输出变化前的信息。

7、安全性设计：车辆制动力状态监测器、ATP车载子***信息接收接口采用符合故障导向安全原则的器材、电路和软件。

除要满足上述可靠性设计的要求以外，车辆制动力状态监测器、ATP车载子***信息接收接口还均按照如下规则接收、处理、输出动车组车辆的制动力状态信息。

车辆制动力状态信息分制动力正常和制动力被切除两种状态。

动车组制动***工作正常、车辆制动力状态监测器和ATP车载子***信息接收接口工作正常时，ATP车载子***获得各车辆制动力均正常的信息；当ATP车载子***没有获得某一车辆的制动力正常信息时，则一律将该车辆按制动力被切除的情况处置，此时，也许是该车辆制动力真被切除，或者是对应的车辆制动力状态监测器发生故障，或者是信息传输通道发生故障等。

8、具体实施例：

下面以8辆编组的动车组为例，说明本方法对于保障动车组安全运行的效果。

当动车组制动***工作正常时，ATP车载子***自动设定β＝1-1/8＝0.875，并按此值生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线等一组防护曲线，该组防护曲线能保证动车组在剩余制动力因子不小于0.875时的行车安全，包括能防止列车冒进停车信号，能防止列车超过线路限速或道岔限速。当动车组将来有一辆车发生故障、其制动力被切除后，动车组的实际剩余制动力因子1-η＝1-1/8＝0.875，与本次故障之前的β值正好相等，因此，在最不利条件下，动车组将沿着ATP原来生成的制动控制曲线减速运行，不会出现冒进停车信号或超速的问题。

当动车组在已经有一辆车的制动力被切除的情况下继续运行时，ATP车载子***自动设定β＝1-2/8＝0.75，并按此值重新生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线等一组新的防护曲线，该组防护曲线能保证动车组在剩余制动力因子不小于0.75时的行车安全，包括能防止列车冒进停车信号，能防止列车超速。当动车组将来又有一辆车故障、其制动力被切除后，动车组的实际剩余制动力因子1-η＝1-2/8＝0.75，与本次故障之前的β值又正好相等，因此，在最不利条件下，动车组将沿着ATP原来生成的制动控制曲线减速运行，仍然不会出现冒进停车信号或超速的问题。

当动车组在已经有两辆车的制动力被切除的情况下继续运行时，ATP车载子***自动设定β＝1-3/8＝0.625，并按此值重新生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线等一组新的防护曲线，该组防护曲线能保证动车组在剩余制动力因子不小于0.625时的行车安全，包括能防止列车冒进停车信号，能防止列车超速。当动车组将来再有一辆车故障、其制动力被切除后，动车组的实际剩余制动力因子1-η＝1-3/8＝0.625，与本次故障之前的β值又正好相等，因此，在最不利条件下，动车组将沿着ATP原来生成的制动控制曲线减速运行，仍然不会出现冒进停车信号或超速的问题。

以此类推。

总之，改进后的ATP***能够保证动车组在制动力切除后的行车安全。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、在动车组列车的各辆车上设置车辆制动力状态监测器，实时监测各车辆的制动力状态；

（2）、在ATP的车载子***上设置信息接收接口，该接口实时接收各车辆制动力状态监测器监测到的制动力状态信息；

（3）、ATP车载子***根据接收到的动车组制动力状态信息和监测到的列车实际运行速度，按照如下算式（一）实时计算列车制动距离，实时生成最大常用制动控制曲线、紧急制动控制曲线，防护列车安全运行：

$S_{z1}=\frac{v_0{t}_k}{3.6}+\mathrm{\Σ}\frac{0.0386(v_1^2-v_2^2)}{\mathrm{\β}\·a+0.0089(w_0+i_j)}$      （一）

式中：S_z1—ATP计算的制动全距离，单位：m；

v₀—制动初始速度，单位：km/h；

v₁，v₂—分别为速度间隔的初速和末速，单位：km/h；

t_k—动车组列车空走时间，单位：s，包括ATP延时时间、动车组制动***延时时间；

a—动车组列车正常制动减速度，单位：m/s²，分常用制动和紧急制动；

β—制动力使用系数，该数值由ATP车载子***根据步骤（2）获得的动车组列车制动力状态信息进行自动调节；

w₀—动车组列车单位基本阻力，单位：N/KN；

i_j—制动地段加算坡度千分数，上坡取正值，下坡取负值；

ATP车载子***根据步骤（2）所得到的车辆制动力状态信息，按照如下步骤自动调节制动力使用系数β值：

①当监测到的各车辆制动力均处于正常状态，即m＝0，且动车组按ATP的完全监控模式正常运行时，ATP车载子***自动设定

其中，m表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数实际值，N为该列动车组的车辆总数；

②当监测到有1辆车的制动力被切除、其余车辆均处于正常状态，即m＝1，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

③当监测到共有2辆车的制动力被切除、其余车辆均处于正常状态，即m＝2，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

④以此类推，ATP车载子***始终自动保持

⑤当监测到的动车组制动力被切除车辆的总数m达到其容限值M、其余车辆均处于正常状态，即m＝M，且动车组按ATP的完全监控模式继续运行时，ATP车载子***自动设定

其中，M表示一列动车组中制动力被切除的车辆总数容限值，M＜N；

⑥当m＞M时，ATP车载子***自动设定β=0。

2.根据权利要求1所述的自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，其特征在于：所述的步骤（1）和步骤（2）中，车辆制动力状态监测器、ATP车载子***信息接收接口分别采用安全冗余结构的双套硬件设备，信息传输采用双通道方式，包括硬件和软件在内的所有设备均符合铁路信号故障导向安全的原则。

3.根据权利要求1所述的自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，其特征在于：ATP车载子***根据步骤（2）所得到的车辆制动力状态信息在自动调节β值的同时，还自动选取相应的列车最高允许运行速度容限值V_Z作为动车组列车运行的顶棚速度，控制列车安全运行；

列车最高允许运行速度容限值V_Z按照如下步骤预先设定：

①根据牵引计算、信号布点确定ATP***最大控制距离L₁；

②根据站场平面布置确定车站进站信号机与同方向出站信号机间的距离L₂；

③动车组制动力被切除的车辆总数m值的许可变化范围为0、1、2、……、M，针对每一个m值，分别按如下④～⑧的步骤确定其对应的最高允许运行速度容限值V_Z；

④站内线路坡道取最大下坡道值，用步骤（3）的算式（一）计算v₀＝（道岔侧向规定限速值＋c₂）时的最大常用制动距离值S_z1，为示区别，将这时得到的S_z1值称之为S₂,式中c₂为列车经过道岔侧向时的最大常用制动顶棚速度与道岔侧向规定限速值的差值，是一个预定数值；

⑤如果S₂＋L_a2≤L₂，则转入步骤⑦，否则进入步骤⑥，式中L_a2为ATP预置的站内安全防护距离；

⑥调低v₀值，如取v₀＝a＋c₂，用步骤（3）的算式（一）重新此时对应的S₂值，直到符合S₂＋L_a2≤L₂为止，由此得到的最大a值将作为拟定容限值，转入步骤⑧；

⑦区间正线线路坡道取最大下坡道值，用步骤（3）的算式（一）重新计算不同v₀值所对应的最大常用制动距离值S_z1，为示区别，将这时得到的S_z1值称之为S₁，其中v₀值既不得大于线路的设计速度值或运营速度值，也不得大于动车组的构造速度值，如果S₁＋L_a1＞L₁，则需要调低v₀值，如取v₀＝b＋c₁，再用步骤（3）的算式（一）继续重新此时的S₁值，直到符合S₁＋L_a1≤L₁为止，由此得到的最大b值将作为拟定容限值，式中L_a1为ATP预置的区间安全防护距离，c₁为列车在区间正线上运行时的最大常用制动顶棚速度与ATP允许运行速度的差值，c₁也是一个预定数值；

⑧对得到的拟定容限值a或者b再进行适当的减值靠档和余量控制，最后得到的数值可以作为该m值对应的最高允许运行速度容限值V_Z；

⑨当m＞M时，设定V_Z=0。

4.根据权利要求1或2所述的自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，其特征在于：所述的车辆制动力状态监测器采集到的信息如果发生状态变化，延时时间t₁后再次检测，t₁≤200ms，如果再次检测的信息为变化后的状态，则才输出新的信息，否则仍输出变化前的信息。

5.根据权利要求3所述的自动调节动车组制动力使用系数的列车安全防护方法，其特征在于：ATP车载子***获得的车辆制动力状态信息数据如果有变化，则延时时间t₂后再次获取车辆制动力状态信息数据，t₂≤100ms，连续两次获得的数据没有变化后，再判断该数据是否为有效数据；若为无效数据，则让V_Z=0，β=0，其效果等于控制列车停车；若为有效数据，则统计m值，根据该值大小自动调节V_Z和β值，按步骤（3）对列车进行安全控制。

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