CN113306600B - 虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障下的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障下的控制方法，其特征在于：在每个单列车上均配置车载ATO模块和追踪控制模块，在每一个途径站均设置正线轨道和侧线轨道，当首车的车载ATO模块出现故障无法自动驾驶时，地面控制***调度人工操控首车驶入最近的途径站的侧线轨道，操控其余追踪车驶入正线轨道，再将首车驶入正线轨道最后一个追踪车的后方，将位于最前方的追踪车作为新的首车，将故障首车作为最末追踪车，重新建立新的虚拟连挂后恢复正常运行。采用本发明所述的控制方法，能快速恢复线路运营，最大限度减少故障对运营线路的影响，最大程度减少了故障造成的损失，降低了线路运营成本，提高了运营效率。
Description
技术领域
本发明涉及交通运输技术领域，特别是一种虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障下的控制方法。
背景技术
虚拟连挂技术是指多辆列车之间不依靠物理连接，而是通过无线通信实现多辆列车以相同速度、极小间隔运行的列车群体协同运行方式，虚拟连挂高速列车即是采用虚拟连挂技术的列车群。虚拟连挂技术能有效缩小列车运行追踪间隔，在不改变轨道、线路等既有设施的条件下大幅提升运输能力，尤其适用于目前运输能力已经饱和、靠现有技术难以继续提高的繁忙线路。
虚拟连挂高速列车中运行在最前方的单列车通常称为首车，运行在首车后方的单列车称为追踪车，一般在首车上配置车载ATO（Automatic Train Operation）模块，而追踪车配置追踪控制模块，实际运行过程中，首车通过车载ATO模块控制首车根据自动驾驶曲线运行，追踪车通过追踪控制模块控制追踪车与前车保持安全追踪距离运行，一旦首车的车载ATO模块出现故障，即首车的自动驾驶出现故障，首车不能正常自动运行，不但影响到首车的正常运行，还将影响到整个虚拟连挂高速列车其他追踪列车的正常运行，同时还会影响到同一运行线路上其他虚拟连挂高速列车的正常运行，由此可见，虚拟连挂高速列车首车的自动驾驶出现故障，影响范围广，影响程度深，如何在虚拟连挂高速列车的首车自动驾驶出现故障的情况下快速恢复虚拟连挂高速列车的运行是亟待解决的问题。
发明内容
针对背景技术的问题，本发明提供一种虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障下的控制方法，以解决现有技术中虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障后没有有效的应对措施，严重影响线路运行效率的问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障下的控制方法，所述虚拟连挂高速列车由多个单列车组成，多个单列车保持间距组队行驶，将行驶在最前面的单列车记为首车，将行驶在所述首车之后的单列车记为追踪车，其创新点在于：每个单列车上均设置有车载控制模块、车载ATO模块、追踪控制模块和通信模块；所述车载ATO模块、追踪控制模块和通信模块均与车载控制模块连接；各个单列车之间通过各自的通信模块实现相互无线通信连接；各个单列车还能通过各自的通信模块实现与地面控制***的无线通信连接；
所述车载ATO模块包括驾驶曲线生成模块，所述车载ATO模块能根据驾驶曲线生成模块生成的自动驾驶曲线控制单列车自动运行；
所述追踪控制模块能控制对应追踪车与相邻前车保持安全的追踪间距运行；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车；
所述车载控制模块能控制首车通过车载ATO模块来控制首车运行，车载控制模块还能控制追踪车通过追踪控制模块来控制追踪车运行；
所述控制方法包括：
将虚拟连挂高速列车运行线路上起点站和终点站之间的多个车站均记为途径站，每个所述途径站的轨道均包括正线轨道和侧线轨道，所述侧线轨道的前后两端通过道岔与正线轨道连接；
当首车的车载ATO模块出现故障后，
一）首车的车载ATO模块控制首车紧急制动停车并生成故障报告，然后车载ATO模块将所述故障报告数据传输给首车的车载控制模块，然后首车的车载控制模块通过首车的通信模块将故障报告数据发送给地面控制***；
二）地面控制***对收到的故障报告数据进行处理，如果故障类型为可临时恢复型故障则进入步骤三），如果故障类型为需人工干预型故障则进入步骤四）；
三）向首车的通信模块发送自动驾驶重启指令，然后首车的通信模块将收到的自动驾驶重启指令发送给首车的车载控制模块，首车的车载控制模块将收到自动驾驶重启指令传输给对应的车载ATO模块，车载ATO模块收到自动驾驶重启指令后即尝试重启，如果重启成功，则首车的驾驶曲线生成模块重新生成自动驾驶曲线，然后车载ATO模块根据重新生成的自动驾驶曲线控制首车行驶到终点，各个追踪车的追踪控制模块控制对应的追踪车与相邻前车保持安全间距行驶到终点站，程序结束；
如果首车的车载ATO模块重启失败，则首车的车载控制模块生成重启失败信号并发送给地面控制***，然后进入步骤四）；
四）地面控制***向各个单列车的通信模块发送虚拟连挂解除指令，各个单列车的通信模块将收到的虚拟连挂解除指令传输给对应的车载控制模块，各个单列车的车载控制模块控制对应单列车解除与其他单列车的虚拟连挂；
五）地面控制***分别为每个单列车调度一个驾驶员进行手动驾驶，首车的驾驶员将首车驶入下一个途径站的侧线轨道，然后各个追踪车的驾驶员将各自操控的追踪车驶入与首车相同的途径站的正线轨道，然后首车的驾驶员将首车驾驶到正线轨道上最后一辆追踪车的后方；
六）地面控制***将位于最前方的单列车作为新的首车，将位于新的首车后方的多个单列车均作为新的追踪车，地面控制***向各个单列车的通信模块发送虚拟连挂重建指令，各个单列车的通信模块将收到的虚拟连挂重建指令传输给对应的车载控制模块，各个单列车的车载控制模块控制对应的单列车与其他单列车重新建立虚拟连挂；
七）新的首车的驾驶曲线生成模块生成新的自动驾驶曲线，新的首车的车载ATO模块根据新的自动驾驶曲线控制首车行驶到终点站，各个新的追踪车的追踪控制模块控制对应新的追踪车与相邻前车保持安全间距行驶到终点站。
本发明的原理如下：
虚拟连挂技术目前在高铁列车控制技术中还属于新兴技术，处于不成熟的初级阶段，还存在许多需要完善的方面，在虚拟连挂高速列车特别是首车出现自动驾驶故障的情况下没有一个理想的应对措施来快速排除故障、恢复运行。现有技术中，列车的机修设施通常设置在线路的终点站，当首车出现自动驾驶故障后，需要人工操控首车降速行驶到终点站才能对首车的车载ATO模块进行检查、排障和维修，以恢复首车的自动驾驶功能，整个过程需要人工护送首车经过多个途径站，最后才能在终点站下线，整个下线时间非常长，会造成调度时刻表的大幅度调整、大面积乘客晚点，不仅影响首车的旅客，也影响到其他追踪车的旅客准点到达目的地，而且还会影响到同一运行线路的其他虚拟连挂高速列车的正常运行，整个线路的列车运行效率受到严重影响。
另外，也可以在每个途径站都备份一辆用于更换的首车，这样虚拟连挂高速列车的首车在线路上出现自动驾驶故障即可在下一途径站对首车进行更换，以快速恢复整个虚拟连挂高速列车的运行。上述方法虽然效率高，但是每个站点都做列车备份，列车空置率高，占用资源大，运行成本非常高。
针对现有技术存在的问题，本申请的发明人巧妙地为虚拟连挂高速列车的每个单列车都既配置车载ATO模块也配置追踪控制模块，这样每个单列车都既能作为首车也能作为追踪车运行，极大提高了虚拟连挂高速列车所辖列车群的组队灵活性；作为配套措施，在每个途径站的正线轨道旁均设置侧线轨道，使每个途径站都具备了对虚拟连挂高速列车组队调整的能力。当虚拟连挂高速列车的首车出现自动驾驶故障后，不再需要整个虚拟连挂高速列车行驶到终点站维修处理，只需要人工操控首车行驶到最近的途径站的侧线轨道等待，然后徐人工操控其余追踪车到同一个途径站的正线轨道，然后再人工操控首车行驶到正线轨道上最后一个追踪车的后方，然后控制各个单列车重新建立虚拟连挂，使之前排在最前方的追踪车转换为首车，通过车载ATO模块利用自动驾驶曲线控制首车行驶，使之前的首车转换为追踪车，通过追踪控制模块控制其与相邻前车保持安全的追踪距离运行，其余追踪车的控制模式保持不变，从而重新组队成为新的虚拟连挂高速列车，即可快速恢复整个虚拟连挂高速列车的运行。上述控制方法，能快速恢复线路运行，最大程度降低列车故障对线路运营的影响，极大提高了故障处置应对的效率。另一方面，虽然对于每个单列车来说，都采取了车载ATO模块和追踪控制模块双配置的冗余设计，比单配置其中一项的列车成本有所增加，但是相对每个途径站都配置一个备份列车来说，成本大大降低，而且由于能快速恢复线路运行，减少列车晚点损失，虚拟连挂高速列车的运行效益大大提高。
由此可见，本发明具有如下的有益效果：采用本发明所述的控制方法，能快速恢复虚拟连挂高速列车的运行，最大限度减少故障对运营线路的影响，极大提高了线路的运行效率，最大程度减少了故障造成的损失，降低了线路运营成本，提高了运营效率。
附图说明
本发明的附图说明如下。
附图1 本发明所述虚拟连挂高速列车的连接示意图；
附图2为本发明所述途径站的轨道示意图。
图中：1、车载控制模块；2、车载ATO模块；3、追踪控制模块；4、通信模块；5、地面控制***；21、驾驶曲线生成模块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如附图1所示的虚拟连挂高速列车由多个单列车组成，多个单列车保持间距组队行驶，将行驶在最前面的单列车记为首车，将行驶在所述首车之后的单列车记为追踪车；每个单列车上均设置有车载控制模块1、车载ATO模块2、追踪控制模块3和通信模块4；所述车载ATO模块2、追踪控制模块3和通信模块4均与车载控制模块1连接；各个单列车之间通过各自的通信模块4实现相互无线通信连接；各个单列车还能通过各自的通信模块4实现与地面控制***5的无线通信连接；
所述车载ATO模块2包括驾驶曲线生成模块21，所述车载ATO模块2能根据驾驶曲线生成模块21生成的自动驾驶曲线控制单列车自动运行；
所述追踪控制模块3能控制对应追踪车与相邻前车保持安全的追踪间距运行；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车；
所述车载控制模块1能控制首车通过车载ATO模块2来控制首车运行，车载控制模块1还能控制追踪车通过追踪控制模块3来控制追踪车运行；
本实施例中，在所述车载控制模块1中还设置有测速定位模块，所述测速定位模块能实时监测对应单列车的运行状态信息（包括速度信息和位置等信息），车载控制模块能实时将对应单列车的运行状态信息分别传输给对应的车载ATO模块2、追踪控制模块3和通信模块4；各个单列车通过自身的通信模块4能将自身的运行状态信息与其他单列车共享；
虚拟连挂高速列车正常行驶时，首车的车载控制模块1控制对应的车载ATO模块2根据驾驶曲线生成模块21生成的自动驾驶曲线控制首车行驶；而各个追踪车的追踪控制模块3根据自身的行驶状态信息和相邻前车的行驶状态信息控制对应追踪车与相邻前车保持安全的追踪间距运行；这里涉及的列车群虚拟连挂建立和解除方法、自动驾驶曲线生成方法以及追踪模块对追踪车的控制方法均可采用现有技术的方法，本领域技术人员可从现有技术的相关文献中获取。
本发明所述控制方法包括：
将虚拟连挂高速列车运行线路上起点站和终点站之间的多个车站均记为途径站，如图2所示每个所述途径站的轨道均包括正线轨道和侧线轨道，正线轨道为连接各个车站并贯穿或直股伸入车站的轨道，侧线轨道设置在正线的一侧，侧线轨道与正线轨道通过道岔连接，用于临时停靠列车；
当首车的车载ATO模块2出现故障后，
一）首车的车载ATO模块2控制首车紧急制动停车并生成故障报告，然后车载ATO模块2将所述故障报告数据传输给首车的车载控制模块1，然后首车的车载控制模块1通过首车的通信模块4将故障报告数据发送给地面控制***5；
二）地面控制***5对收到的故障报告数据进行处理，如果故障类型为可临时恢复型故障则进入步骤三），如果故障类型为需人工干预型故障则进入步骤四）；
三）向首车的通信模块4发送自动驾驶重启指令，然后首车的通信模块4将收到的自动驾驶重启指令发送给首车的车载控制模块1，首车的车载控制模块1将收到自动驾驶重启指令传输给对应的车载ATO模块2，车载ATO模块2收到自动驾驶重启指令后即尝试重启，如果重启成功，则首车的驾驶曲线生成模块21重新生成自动驾驶曲线，然后车载ATO模块2根据重新生成的自动驾驶曲线控制首车行驶到终点，各个追踪车的追踪控制模块3控制对应的追踪车与相邻前车保持安全间距行驶到终点站，程序结束；
如果首车的车载ATO模块2重启失败，则首车的车载控制模块1生成重启失败信号并发送给地面控制***5，然后进入步骤四）；
四）地面控制***5向各个单列车的通信模块4发送虚拟连挂解除指令，各个单列车的通信模块4将收到的虚拟连挂解除指令传输给对应的车载控制模块1，各个单列车的车载控制模块1控制对应单列车解除与其他单列车的虚拟连挂；
五）地面控制***5分别为每个单列车调度一个驾驶员进行手动驾驶，首车的驾驶员将首车驶入下一个途径站的侧线轨道，然后各个追踪车的驾驶员将各自操控的追踪车驶入与首车相同的途径站的正线轨道，然后首车的驾驶员将首车驾驶到正线轨道上最后一辆追踪车的后方；
六）地面控制***5将位于最前方的单列车作为新的首车，将位于新的首车后方的多个单列车均作为新的追踪车，地面控制***5向各个单列车的通信模块4发送虚拟连挂重建指令，各个单列车的通信模块4将收到的虚拟连挂重建指令传输给对应的车载控制模块1，各个单列车的车载控制模块1控制对应的单列车与其他单列车重新建立虚拟连挂；
七）新的首车的驾驶曲线生成模块21生成新的自动驾驶曲线，新的首车的车载ATO模块2根据新的自动驾驶曲线控制首车行驶到终点站，各个新的追踪车的追踪控制模块3控制对应新的追踪车与相邻前车保持安全间距行驶到终点站。
Claims (1)
1.一种虚拟连挂高速列车首车自动驾驶故障下的控制方法，所述虚拟连挂高速列车由多个单列车组成，多个单列车保持间距组队行驶，将行驶在最前面的单列车记为首车，将行驶在所述首车之后的单列车记为追踪车，其特征在于：每个单列车上均设置有车载控制模块（1）、车载ATO模块（2）、追踪控制模块（3）和通信模块（4）；所述车载ATO模块（2）、追踪控制模块（3）和通信模块（4）均与车载控制模块（1）连接；各个单列车之间通过各自的通信模块（4）实现相互无线通信连接；各个单列车还能通过各自的通信模块（4）实现与地面控制***（5）的无线通信连接；
所述车载ATO模块（2）包括驾驶曲线生成模块（21），所述车载ATO模块（2）能根据驾驶曲线生成模块（21）生成的自动驾驶曲线控制单列车自动运行；
所述追踪控制模块（3）能控制对应追踪车与相邻前车保持安全的追踪间距运行；所述相邻前车为与单列车相邻的前方的单列车；
所述车载控制模块（1）能控制首车通过车载ATO模块（2）来控制首车运行，车载控制模块（1）还能控制追踪车通过追踪控制模块（3）来控制追踪车运行；
所述控制方法包括：
将虚拟连挂高速列车运行线路上起点站和终点站之间的多个车站均记为途径站，每个所述途径站的轨道均包括正线轨道和侧线轨道，所述侧线轨道的前后两端通过道岔与正线轨道连接；
当首车的车载ATO模块（2）出现故障后，
一）首车的车载ATO模块（2）控制首车紧急制动停车并生成故障报告，然后车载ATO模块（2）将所述故障报告数据传输给首车的车载控制模块（1），然后首车的车载控制模块（1）通过首车的通信模块（4）将故障报告数据发送给地面控制***（5）；
二）地面控制***（5）对收到的故障报告数据进行处理，如果故障类型为可临时恢复型故障则进入步骤三），如果故障类型为需人工干预型故障则进入步骤四）；
三）向首车的通信模块（4）发送自动驾驶重启指令，然后首车的通信模块（4）将收到的自动驾驶重启指令发送给首车的车载控制模块（1），首车的车载控制模块（1）将收到自动驾驶重启指令传输给对应的车载ATO模块（2），车载ATO模块（2）收到自动驾驶重启指令后即尝试重启，如果重启成功，则首车的驾驶曲线生成模块（21）重新生成自动驾驶曲线，然后车载ATO模块（2）根据重新生成的自动驾驶曲线控制首车行驶到终点，各个追踪车的追踪控制模块（3）控制对应的追踪车与相邻前车保持安全间距行驶到终点站，程序结束；
如果首车的车载ATO模块（2）重启失败，则首车的车载控制模块（1）生成重启失败信号并发送给地面控制***（5），然后进入步骤四）；
四）地面控制***（5）向各个单列车的通信模块（4）发送虚拟连挂解除指令，各个单列车的通信模块（4）将收到的虚拟连挂解除指令传输给对应的车载控制模块（1），各个单列车的车载控制模块（1）控制对应单列车解除与其他单列车的虚拟连挂；
五）地面控制***（5）分别为每个单列车调度一个驾驶员进行手动驾驶，首车的驾驶员将首车驶入下一个途径站的侧线轨道，然后各个追踪车的驾驶员将各自操控的追踪车驶入与首车相同的途径站的正线轨道，然后首车的驾驶员将首车驾驶到正线轨道上最后一辆追踪车的后方；
六）地面控制***（5）将位于最前方的单列车作为新的首车，将位于新的首车后方的多个单列车均作为新的追踪车，地面控制***（5）向各个单列车的通信模块（4）发送虚拟连挂重建指令，各个单列车的通信模块（4）将收到的虚拟连挂重建指令传输给对应的车载控制模块（1），各个单列车的车载控制模块（1）控制对应的单列车与其他单列车重新建立虚拟连挂；
七）新的首车的驾驶曲线生成模块（21）生成新的自动驾驶曲线，新的首车的车载ATO模块（2）根据新的自动驾驶曲线控制首车行驶到终点站，各个新的追踪车的追踪控制模块（3）控制对应新的追踪车与相邻前车保持安全间距行驶到终点站。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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