用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法及系统与流程

1.本发明涉及超高速磁悬浮交通技术领域，尤其涉及一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法及系统。


背景技术：

2.超高速低真空管道磁浮交通系统是一种运行于低真空密闭管道内、采用磁悬浮与电磁推进技术的新一代地面交通工具，初期目标运营时速可达1000km/h。由于当今社会飞快的工作节奏和生活节奏，时间已经成为了人类最宝贵的资源之一。而超高速低真空管道磁浮交通系统所具备的超高速运行的特点，将给人类带来更加高效的出行方式，极大地缩短在途中所耗费的时间。
3.虽然超高速低真空管道磁浮交通系统在技术上完全可以实现1000km/h，甚至4000km/h的运行速度，但是在实际运营的过程中，很可能经常会由于某些特殊原因致使列车的正常运行秩序受到干扰，甚至造成列车运行的大面积紊乱，此时列车将失去超高速运行的优势。因此就需要采取一定的方法或策略，使得列车运行尽快恢复到正常有序的状态。
4.在有着较多相似点的轮轨交通系统中，其运行控制系统已经比较成熟，通过其ats系统中的atr(automatic train regulation,列车自动调整)结合ato(automatic train operation,列车自动驾驶系统)系统实现运控需求。
5.atr根据列车的早晚点情况实时预测列车到达下一站的时刻，ato系统则根据atr所提供的运行数据，通过升高或降低列车运行速度对列车的早晚点情况进行调整，从而使在线列车遵照atr限定的运行时间到达下一车站。然而，由于超高速低真空管道磁浮交通系统和传统轮轨交通系统的工作原理和分系统职责划分不同，传统的列车运行调整方法不适用于超高速低真空管道磁浮交通系统。


技术实现要素：

6.本发明提供了一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法及系统，能够解决现有技术中的技术问题。
7.本发明提供了一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法，其中，该方法包括：
8.实时获取列车动态运行数据；
9.根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；
10.将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。
11.优选地，根据偏差输出速度调整指令包括：
12.根据偏差和预设的偏差等级确定偏差所处的偏差等级；
13.根据偏差计算偏差所处的偏差等级对应的第一速度、偏差所处的偏差等级的上一
级对应的第二速度和偏差所处的偏差等级的下一级对应的第二速度；
14.根据第一速度、第二速度和第三速度模拟列车运行，并将第一速度、第二速度和第三速度中模拟运行效果最好的速度作为最佳速度；
15.根据最佳速度输出速度调整指令。
16.优选地，偏差包括正偏差和负偏差，根据最佳速度输出速度调整指令包括：
17.在偏差为正偏差时，根据最佳速度输出加速至最佳速度指令；
18.在偏差为负偏差时，根据最佳速度输出减速至最佳速度指令。
19.优选地，所述列车动态运行数据包括列车的速度和列车的位置。
20.本发明还提供了一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制系统，其中，该系统包括：
21.数据采集装置，用于实时获取列车动态运行数据；
22.到站时间计算装置，用于根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；
23.控制装置，用于将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。
24.优选地，根据偏差输出速度调整指令包括：
25.根据偏差和预设的偏差等级确定偏差所处的偏差等级；
26.根据偏差计算偏差所处的偏差等级对应的第一速度、偏差所处的偏差等级的上一级对应的第二速度和偏差所处的偏差等级的下一级对应的第二速度；
27.根据第一速度、第二速度和第三速度模拟列车运行，并将第一速度、第二速度和第三速度中模拟运行效果最好的速度作为最佳速度；
28.根据最佳速度输出速度调整指令。
29.优选地，偏差包括正偏差和负偏差，根据最佳速度输出速度调整指令包括：
30.在偏差为正偏差时，根据最佳速度输出加速至最佳速度指令；
31.在偏差为负偏差时，根据最佳速度输出减速至最佳速度指令。
32.优选地，所述列车动态运行数据包括列车的速度和列车的位置。
33.通过上述技术方案，针对每个分区的牵引控制系统，均可以根据实时获取的列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间(即，未来到站时间)，进而可以根据所计算的到站时间判断列车晚点或早点情况，并生成相应的控制指令(速度调整指令)，以便对应分区的牵引控制系统根据控制指令调整列车速度。由此，可以弥补传统技术无法在多分区牵引控制的条件下进行准确运行时间推算的缺陷，本发明通过动态运行数据实时推演列车是否偏离运行计划，进而准确地执行列车调整策略。
附图说明
34.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1示出了根据本发明实施例的一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法
的流程图。
具体实施方式
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
38.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
39.图1示出了根据本发明实施例的一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法的流程图。
40.如图1所示，本发明实施例提供了一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法，其中，该方法包括：
41.s100，实时获取列车动态运行数据；
42.s102，根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；
43.s104，将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。
44.通过上述技术方案，针对每个分区的牵引控制系统，均可以根据实时获取的列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间(即，未来到站时间)，进而可以根据所计算的到站时间判断列车晚点或早点情况，并生成相应的控制指令(速度调整指令)，以便对应分区的牵引控制系统根据控制指令调整列车速度。由此，可以弥补传统技术无法在多分区牵引控制的条件下进行准确运行时间推算的缺陷，本发明通过动态运行数据实时推演列车是否偏离运行计划，进而准确地执行列车调整策略。
45.根据本发明一种实施例，根据偏差输出速度调整指令包括：
46.根据偏差和预设的偏差等级确定偏差所处的偏差等级；
47.根据偏差计算偏差所处的偏差等级对应的第一速度、偏差所处的偏差等级的上一
级对应的第二速度和偏差所处的偏差等级的下一级对应的第二速度；
48.根据第一速度、第二速度和第三速度模拟列车运行，并将第一速度、第二速度和第三速度中模拟运行效果最好的速度作为最佳速度；
49.根据最佳速度输出速度调整指令。
50.也就是，可以根据第一、第二和第三速度模拟调整后的执行情况，选择最优的调整后效果作为最优调整指令，下发给牵引控制系统，使其调整运行控制曲线，实现列车运行的最优调整。
51.根据本发明一种实施例，偏差包括正偏差和负偏差，根据最佳速度输出速度调整指令包括：
52.在偏差为正偏差时，根据最佳速度输出加速至最佳速度指令；
53.在偏差为负偏差时，根据最佳速度输出减速至最佳速度指令。
54.也就是，正偏差表示列车处于晚点情况，对应分区的牵引控制系统相应地根据加速至最佳速度指令控制列车提高运行速度；负偏差表示列车处于早点情况，对应分区的牵引控制系统相应地根据减速至最佳速度指令控制列车降低运行速度。
55.根据本发明一种实施例，所述列车动态运行数据包括列车的速度和列车的位置。
56.举例来讲，可以根据列车的速度和列车的位置，实时推演出当前每个牵引控制系统的控制曲线，进而推算出列车在下一站到站的时间。
57.此外，在s100之前，该方法还可以包括静态环境数据建模。
58.具体地，静态环境数据建模可以包括：对全线所有分区(牵引分区)的地理位置、长度、坡度、曲率等基础数据进行建模，以及对每个分区的牵引控制系统固有能力和控制算法进行建模。
59.由此，可以基于静态环境数据建模执行前述的s100-s104。也就是，可以将动态的运行参数结合牵引控制模型，实时推演列车是否偏离运行计划，进而准确地执行列车调整策略。
60.更进一步地，当线路中临时出现故障情况、或者执行了临时限速情况时，可以及时将参数变化情况进行更新，然后进行更新后的计算。
61.举例来讲，本发明上述的运行控制方法可以在超高速低真空管道磁浮交通系统的架构基础上，在中央运控系统中部署一套庞大的云计算平台，将全线所有分区的牵引控制系统进行建模，利用中央运控系统云计算平台的超高计算能力，实时模拟和演算所有分区的牵引控制系统未来一段时间的控制曲线，进而推算出每辆列车的未来到站时间，即推算出其晚点或早点情况，然后生成相应的控制指令，发送给晚点/早点列车所在的牵引控制系统，控制其提高/降低运行速度。
62.本发明实施例还提供了一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制系统，其中，该系统包括：
63.数据采集装置，用于实时获取列车动态运行数据；
64.到站时间计算装置，用于根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；
65.控制装置，用于将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。
66.通过上述技术方案，针对每个分区的牵引控制系统，均可以根据实时获取的列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间(即，未来到站时间)，进而可以根据所计算的到站时间判断列车晚点或早点情况，并生成相应的控制指令(速度调整指令)，以便对应分区的牵引控制系统根据控制指令调整列车速度。由此，可以弥补传统技术无法在多分区牵引控制的条件下进行准确运行时间推算的缺陷，本发明通过动态运行数据实时推演列车是否偏离运行计划，进而准确地执行列车调整策略。
67.根据本发明一种实施例，根据偏差输出速度调整指令包括：
68.根据偏差和预设的偏差等级确定偏差所处的偏差等级；
69.根据偏差计算偏差所处的偏差等级对应的第一速度、偏差所处的偏差等级的上一级对应的第二速度和偏差所处的偏差等级的下一级对应的第二速度；
70.根据第一速度、第二速度和第三速度模拟列车运行，并将第一速度、第二速度和第三速度中模拟运行效果最好的速度作为最佳速度；
71.根据最佳速度输出速度调整指令。
72.根据本发明一种实施例，偏差包括正偏差和负偏差，根据最佳速度输出速度调整指令包括：
73.在偏差为正偏差时，根据最佳速度输出加速至最佳速度指令；
74.在偏差为负偏差时，根据最佳速度输出减速至最佳速度指令。
75.根据本发明一种实施例，所述列车动态运行数据包括列车的速度和列车的位置。
76.上述的系统与图1描述的方法相对应，具体示例可以参照前述关于方法的描述，在此不再赘述。
77.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
78.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
79.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
80.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法，其特征在于，该方法包括：实时获取列车动态运行数据；根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据偏差输出速度调整指令包括：根据偏差和预设的偏差等级确定偏差所处的偏差等级；根据偏差计算偏差所处的偏差等级对应的第一速度、偏差所处的偏差等级的上一级对应的第二速度和偏差所处的偏差等级的下一级对应的第二速度；根据第一速度、第二速度和第三速度模拟列车运行，并将第一速度、第二速度和第三速度中模拟运行效果最好的速度作为最佳速度；根据最佳速度输出速度调整指令。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，偏差包括正偏差和负偏差，根据最佳速度输出速度调整指令包括：在偏差为正偏差时，根据最佳速度输出加速至最佳速度指令；在偏差为负偏差时，根据最佳速度输出减速至最佳速度指令。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述列车动态运行数据包括列车的速度和列车的位置。5.一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制系统，其特征在于，该系统包括：数据采集装置，用于实时获取列车动态运行数据；到站时间计算装置，用于根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；控制装置，用于将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，根据偏差输出速度调整指令包括：根据偏差和预设的偏差等级确定偏差所处的偏差等级；根据偏差计算偏差所处的偏差等级对应的第一速度、偏差所处的偏差等级的上一级对应的第二速度和偏差所处的偏差等级的下一级对应的第二速度；根据第一速度、第二速度和第三速度模拟列车运行，并将第一速度、第二速度和第三速度中模拟运行效果最好的速度作为最佳速度；根据最佳速度输出速度调整指令。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，偏差包括正偏差和负偏差，根据最佳速度输出速度调整指令包括：在偏差为正偏差时，根据最佳速度输出加速至最佳速度指令；在偏差为负偏差时，根据最佳速度输出减速至最佳速度指令。8.根据权利要求5-7中任一项所述的系统，其特征在于，所述列车动态运行数据包括列车的速度和列车的位置。

技术总结
本发明涉及超高速磁悬浮交通技术领域，公开了一种用于磁浮交通系统的列车自动运行控制方法及系统。其中，该方法包括：实时获取列车动态运行数据；根据列车动态运行数据计算列车在下一站的到站时间；将所计算的到站时间与时刻表中的计划时间进行比较，并在所计算的到站时间与时刻表中的计划时间之间的偏差的绝对值大于预设阈值的情况下，根据偏差输出速度调整指令。由此，可以弥补传统技术无法在多分区牵引控制的条件下进行准确运行时间推算的缺陷，本发明通过动态运行数据实时推演列车是否偏离运行计划，进而准确地执行列车调整策略。进而准确地执行列车调整策略。进而准确地执行列车调整策略。


技术研发人员：张艳清 金成日 刘通 李萍 张国华
受保护的技术使用者：中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院）
技术研发日：2021.08.25
技术公布日：2023/4/17