CN103552555B - 列车安全超速防护与制动距离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种列车安全超速防护与制动距离的方法；包括以下步骤：循环执行计算距离的变化量ΔS_i与实时速度v_i，并将距离的变化量ΔS_i累加到总制动距离S，每次循环中判断是否触发非安全的条件；所述距离的变化量所述总制动距离i和n为正整数，Δt为时间的变化量；如果触发非安全的条件，则需要执行安全的输出让列车制动减速；如果没有触发非安全的条件，则执行下次循环，直到触发正常退出；本发明提供安全制动模型的具体实现方法；能够通过计算得到精确完整的失控加速制动曲线；充分考虑了对于失控加速最不利情况；考虑了乘客质量分布带来的影响；为列车运行的速度安全与安全间隔提供了精确的保证；提高安全性与运行效率。

Description

列车安全超速防护与制动距离的方法

技术领域

本发明属于城市轨道交通安全信号领域，具体是一种应用于列车自动控制***（ATC）中的列车超速防护或者制动距离的计算方法。

背景技术

在城市轨道交通安全信号领域，要求车载***根据当前列车位置，速度，车辆环境，线路环境，防止发生列车速度超过线路要求的土建速度及列车运行超过***授权的运行区域，以避免脱轨，冲撞等恶性事故发生，保证了安全的列车间隔，提高行车效率。

目前，通常的作法都比较简单，是将列车做为一个质点，使用动能方程根据不同的限度段，进行分段计算来判断列车是否将会超过前方的限速或者授权的运行区域，这种方法带来的问题是不能真实地反映实际列车运行情况，为了保证安全，将增加列车间的行车间隔。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种列车安全超速防护与制动距离的方法，它可以更为真实的列车模型，更精确的计算列车的安全制动过程，提高行车安全及效率。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种列车安全超速防护与制动距离的方法；包括以下步骤：循环执行计算距离的变化量ΔS_i与实时速度v_i，并将距离的变化量ΔS_i累加到总制动距离S，每次循环中判断是否触发非安全的条件；所述距离的变化量所述总制动距离i和n为正整数，Δt为时间的变化量；如果触发非安全的条件，则需要执行安全的输出让列车制动减速；如果没有触发非安全的条件，则执行下次循环，直到触发正常退出。

本发明的有益效果在于：提供安全制动模型的具体实现方法；能够通过计算得到精确完整的失控加速制动曲线；充分考虑了对于失控加速最不利情况；考虑了乘客质量分布带来的影响；为列车运行的速度安全与安全间隔提供了精确的保证；提高安全性与运行效率。

当前车速V₀，失控加速时间t₁，失控加速度a₁，惰行时间t₂，前方限速V_LIMIT及距离S_V，紧急制动加速度a₃，授权的距离S_END，列车编组节数k，单节列车质量mt_i,车轮旋转质量mot_i，乘客质量m_psg，i，i＝1，2...k，本节列车所在坡度Grade_i。

通过以下计算：

$S={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^n{\mathrm{\ΔS}}_i$     （公式1）

${\mathrm{\ΔS}}_i=\frac{1}{2}\mathrm{\Δt}(v_i+v_{i+1})$     （公式1-1）

t_i＝(i+1)Δt    （公式1-2）

判断v_n＞0v_n+1≤0；

v_i+1＝v_i+a_iΔt    （公式2）

a_i＝a_p+a_b+a_gra+a_other    （公式3）

（公式3）中当0＜t_i≤t₁时，a_p＝a₁，否则a_p＝0；

当t_i＞t₁+t₂时，a_b＝a₃，否则a_b＝0；

a_other是当考虑风力，打滑，两侧轨道高低差等带来的补偿，

$a_{\mathrm{gra}}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^k{\mathrm{Grade}}_j\·g\·({\mathrm{mt}}_j+m_{\mathrm{psg},j})}{({\mathrm{mt}}_j+m_{\mathrm{psg},j}+{\mathrm{mot}}_j)}$     （公式3-1）。

当a₁，a₃无法直接得知时，通过计算得到。

当m_psg，i无法直接得知时，通过计算每节列车空载或满载之间的组合，取所有结果中最不利的。

当S_i＜S_v,S_i+1≥S_v时，如果v_i+1V_LIMIT，信号***输出紧急制动，否则判断为安全的。

当SS_END时，信号***输出紧急制动，否则判断为安全的。

附图说明

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。

图1是本发明模型示意图。

图2是本发明的执行程序框图。

具体实施方式

本发明设计出更为真实的列车模型，更精确的计算列车的安全制动过程，提高行车安全及效率。本发明提供了一种能够精确计算列车安全制动过程的方法，该方法能够应用于包括但并不局限于城市轨道交通列车控制***等领域。

本发明的计算过程如下：

已知当前车速V₀，失控加速时间t₁，失控加速度a₁，惰行时间t₂，前方限速V_LIMIT及距离S_V，紧急制动加速度a₃，授权的距离S_END，列车编组节数k，单节列车质量mt_i,车轮旋转质量mot_i，乘客质量m_psg，i，i＝1，2...k，本节列车所在坡度Grade_i。

根据基于列车特性的牵引、惰行及制动三阶段模型，参考IEEE1471.1中的典型安全制动模型（图1），得到以下计算：

$S={\mathrm{\Σ}}_{i=0}^n{\mathrm{\ΔS}}_i$     （公式1）

${\mathrm{\ΔS}}_i=\frac{1}{2}\mathrm{\Δt}(v_i+v_{i+1})$     （公式1-1）

t_i＝(i+1)Δt    （公式1-2）

判断v_n＞0v_n+1≤0;

v_i+1＝v_i+a_iΔt    （公式2）

a_i＝a_p+a_b+a_gra+a_other    （公式3）

公式（3）中当0＜t_i≤t₁时，a_p＝a₁，否则a_p＝0；

当t_i＞t₁+t₂时，a_b＝a₃，否则a_b＝0；

a_other是当考虑风力，打滑，两侧轨道高低差等带来的补偿。

$a_{\mathrm{gra}}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^k{\mathrm{Grade}}_j\·g\·({\mathrm{mt}}_j+m_{\mathrm{psg},j})}{({\mathrm{mt}}_j+m_{\mathrm{psg},j}+{\mathrm{mot}}_j)}$     （公式3-1）

上述方法中：

1）当a₁，a₃无法直接得知时，可以通过计算得到，方法同上；

2）当m_psg，i无法直接得知时，可以通过计算每节列车空载或满载之间的组合，取所有结果中最不利的；

3）当s_i＜S_V,S_i+1≥S_V时，如果v_i+1V_LIMIT，信号***输出紧急制动，否则是安全的；

4）当SS_END时，信号***输出紧急制动，否则是安全的。

以上两点达到了本发明的目的。

本发明带来的技术效果如下：

1，提供安全制动模型的具体实现方法；

2，能够通过计算得到精确完整的失控加速制动曲线；

3，充分考虑了对于失控加速最不利情况；

4，考虑了乘客质量分布带来的影响；

5，为列车运行的速度安全与安全间隔提供了精确的保证；

6，提高安全性与运行效率；

7，可以通过调整的大小，提高在线计算的效率和离线计算的分析工作。

下面结合图2给出本发明的一个具体方法实现：

软件中，循环执行计算ΔS_i与v_i，并将ΔS_i累加到总制动距离，每次循环中判断是否触发非安全的条件。如果有，则需要执行安全的输出让列车制动减速，如果没有则执行下次循环，直到触发正常退出。

考虑到传统方法的缺点，本发明有如下特点：

1，考虑到乘客质量分布带来的影响；

2，考虑到列车作为一个连续的刚体，而不是简化为一个质点。

本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (6)

1.一种列车安全超速防护与制动距离的方法；其特征在于，包括以下步骤：

循环执行计算距离的变化量ΔS_i与实时速度v_i，并将距离的变化量ΔS_i累加到总制动距离S，每次循环中判断是否触发非安全的条件；

所述距离的变化量

所述总制动距离

i和n为正整数，Δt为时间的变化量；

如果触发非安全的条件，则需要执行安全的输出让列车制动减速；

如果没有触发非安全的条件，则执行下次循环，直到触发正常退出。

2.如权利要求1所述的列车安全超速防护与制动距离的方法；其特征在于，当前车速V₀，失控加速时间t₁，失控加速度a₁，惰行时间t₂，前方限速V_LIMIT及距离S_V，紧急制动加速度a₃，授权的距离S_END，列车编组节数k，单节列车质量mt_i,车轮旋转质量mot_i，乘客质量m_psg，i，i＝1，2...k，本节列车所在坡度Grade_i；

通过以下计算：

   公式1；

   公式1-1；

t_i＝(i+1)Δt   公式1-2；

判断v_i＞0且v_i+1≤0；

v_i+1＝v_i+a_iΔt   公式2；

a_i＝a_p+a_b+a_gra+a_other   公式3；

公式3中当0＜t_i≤t₁时，a_p＝a₁，否则a_p＝0；

当t_i＞t₁+t₂时，a_b＝a₃，否则a_b＝0；

a_other是当考虑风力，打滑，两侧轨道高低差带来的补偿，

   公式3-1。

3.如权利要求2所述的列车安全超速防护与制动距离的方法；其特征在于，当a₁，a₃无法直接得知时，通过计算得到。

4.如权利要求3所述的列车安全超速防护与制动距离的方法；其特征在于，当m_pag，i无法直接得知时，通过计算每节列车空载或满载之间的组合，取所有结果中最不利的。

5.如权利要求4所述的列车安全超速防护与制动距离的方法；其特征在于，当 时，如果v_i+1＞V_LIMIT，信号***输出紧急制动，否则判断为安全的。

6.如权利要求5所述的列车安全超速防护与制动距离的方法；其特征在于，当S＞S_END时，信号***输出紧急制动，否则判断为安全的。