專利名稱：：一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及軌道交通
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引方法和裝置。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代鐵路以調(diào)度指揮為核心，以機(jī)車車輛、線路、供電、信號(hào)、車站、信息等系統(tǒng)為支撐，服務(wù)于社會(huì)。作為鐵路設(shè)施能力的綜合體現(xiàn)以及系統(tǒng)綜合配置的紐帶，牽引計(jì)算在鐵路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)輸調(diào)度指揮、列車操縱指導(dǎo)等方面具有重要作用。由于沒能有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)牽引計(jì)算，我國(guó)每年都需要花費(fèi)巨大的人力、物力進(jìn)行相關(guān)的工作，同時(shí)也使得在高速鐵路上具有重要運(yùn)用前景的自動(dòng)駕駛技術(shù)長(zhǎng)期沒有得到突破。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)牽引計(jì)算有兩個(gè)難點(diǎn)一是如何保證能持續(xù)地計(jì)算，特別是遇到復(fù)雜的限速區(qū)段；二是如何保證計(jì)算得到的結(jié)果是合法的，是從物理上可實(shí)現(xiàn)的。隨著我國(guó)鐵路的高速化以及城市軌道交通的發(fā)展，大量的列車特別是高速列車從本質(zhì)上具備了連續(xù)控制(在列車能力許可的范圍內(nèi)，施加連續(xù)的牽引力或制動(dòng)力)的能力，在新的技術(shù)條件下解決自動(dòng)牽引問題具有重大工程意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例提供一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引方法和裝置，用以使得列車連續(xù)可控，且列車在一段路程的全部限速段中，都能夠滿足限速的需求。為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引方法，根據(jù)各限速段的限速設(shè)置列車在各限速段中的入口狀態(tài)的初始值、出口狀態(tài)的初始值，列車狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)里程的列車速度及操縱位，所述方法包括a.根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)進(jìn)行記錄，所述預(yù)定里程包括本限速段的出口處，判斷計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，進(jìn)行步驟b，否貝i」，將本限速段的出口狀態(tài)和下一段的入口狀態(tài)設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，令下一限速段進(jìn)行步驟a;b.根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，所述預(yù)定里程包括本限速段的入口處，判斷計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，設(shè)置列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并令所述上一限速段進(jìn)行步驟a，否則，將本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，令下一限速段進(jìn)行步驟a。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引裝置，包括存儲(chǔ)模塊、正向計(jì)算模塊、第一判斷模塊、反向計(jì)算模塊、第二判斷模塊，其中所述存儲(chǔ)模塊，用于保存列車基礎(chǔ)參數(shù)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、線路參數(shù)及列車在各限速段的限速，并用于保存各預(yù)定里程的列車狀態(tài)，在各限速段的入口處和出口處的列車狀態(tài)的初始值根據(jù)各限速段的限速7設(shè)置，所述預(yù)定里程包括各限速段的出入口處，所述列車狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)里程的列車速度及操縱位；所述正向計(jì)算模塊，用于根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)記錄到所述存儲(chǔ)模塊；所述第一判斷模塊，用于判斷所述正向計(jì)算模塊計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于所述存儲(chǔ)模塊中當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，通知所述反向計(jì)算模塊對(duì)本限速段進(jìn)行操作，否則，將所述存儲(chǔ)模塊中本限速段的出口狀態(tài)和下一段的入口狀態(tài)設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊對(duì)下一限速段進(jìn)行操作；所述反向計(jì)算模塊，用于根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位；所述第二判斷模塊，用于判斷所述反向計(jì)算模塊計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，設(shè)置所述存儲(chǔ)模塊中列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊對(duì)上一限速段進(jìn)行操作，否則，將所述存儲(chǔ)模塊中的本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊對(duì)下一限速段進(jìn)行操作。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果在于在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，若根據(jù)列車在本限速段的入口狀態(tài)進(jìn)行正向計(jì)算得到的出口速度大于設(shè)置值，則進(jìn)行反向計(jì)算，確定需要怎樣的入口狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)出口狀態(tài)的設(shè)置值，若本段入口狀態(tài)不能滿足本段出口狀態(tài)設(shè)置值，則更新上一限速段的出口狀態(tài)并進(jìn)行反向計(jì)算，直到能夠?qū)崿F(xiàn)出口狀態(tài)的限速段為止?？梢?，在本發(fā)明實(shí)施例中，通過入口狀態(tài)反饋規(guī)范化地實(shí)現(xiàn)了限速約束，解決了牽引計(jì)算的連續(xù)性問題，為線路、供電、列車、開行方案、操縱圖的設(shè)計(jì)研究提供了快速、有效手段，也為進(jìn)一步的自動(dòng)駕駛研究創(chuàng)造了條件，具有重要工程意義。為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為實(shí)施例一中的列車的自動(dòng)牽引方法的流程圖2為圖1中步驟105中增加的確定進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的起點(diǎn)的流程圖；圖3為實(shí)施例一中的列車的自動(dòng)牽引方法的另一個(gè)流程圖；圖4為實(shí)施例二中的列車的自動(dòng)牽引裝置的框圖。具體實(shí)施例方式隨著技術(shù)的發(fā)展，大量的列車(高速列車等)可以用一個(gè)能連續(xù)控制(在列車能力許可的范圍內(nèi)，施加連續(xù)的牽引力或制動(dòng)力)的單自由度多質(zhì)點(diǎn)模型來模擬。牽引計(jì)算是微分方程的約束解，對(duì)應(yīng)的基本狀態(tài)可以用位置(里程)、速度、操縱(手柄位)來表征。每個(gè)限速段，又可以歸結(jié)為入口狀態(tài)、限速、出口狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)牽引計(jì)算有兩個(gè)難點(diǎn)一是如何保證能持續(xù)地計(jì)算，特別是遇到復(fù)雜的限速區(qū)段；二是如何保證計(jì)算得到的結(jié)果是合法的，是從物理上可實(shí)現(xiàn)的。難點(diǎn)一主要是由于在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施能力限度內(nèi)人為規(guī)劃的速度限值(限速)也即期望速度不一定能依次逐個(gè)實(shí)現(xiàn)，對(duì)該問題的解決主要基于以下考9慮1、出口速度必須滿足下一段的限速要求；2、可能的出口速度決定于入口狀態(tài)、本段限速、列車能力，其中本段限速、列車能力是固定因素，可變因素是本段入口狀態(tài)；3、本段的入口狀態(tài)是前段的出口狀態(tài)；4、初始段的入口狀態(tài)為零，是合法、能實(shí)現(xiàn)的。這樣，難點(diǎn)一解決的關(guān)鍵在于能對(duì)入口狀態(tài)引入反饋機(jī)制，不能實(shí)現(xiàn)出口狀態(tài)時(shí)能自動(dòng)修正入口狀態(tài)并能有效追溯到合法、可實(shí)現(xiàn)的限速段。由于高速列車某時(shí)刻的位置、速度、操縱決定了它的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的牽引計(jì)算微分方程在相同操縱曲線下的正向求解(初值問題)及相同終值的反向求解(終值問題)結(jié)果是一致的，這使得基于入口狀態(tài)反饋的限速約束實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。雖然在牽引計(jì)算中得到的速度很容易保證連續(xù)，但操縱狀態(tài)間卻不一定能合法轉(zhuǎn)換，這造成了難點(diǎn)二，對(duì)該問題的解決關(guān)鍵在于能有效引入操縱約束，使得只要速度能實(shí)現(xiàn)連續(xù)就能保證操縱合法，這一點(diǎn)可以通過引入標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線結(jié)合原有的列車操縱要求(加速度約束)來實(shí)現(xiàn)?；谝陨戏治?，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例一本實(shí)施例中的列車的自動(dòng)牽引方法，需要根據(jù)各限速段的限速設(shè)置列車在各限速段中的入口狀態(tài)的初始值、出口狀態(tài)的初始值，所述列車狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)里程的列車速度及操縱位，設(shè)置列車在各限速段中的入口狀態(tài)的初始值和出口狀態(tài)的初始值時(shí)，速度取對(duì)應(yīng)里程相鄰兩個(gè)限速段的限速中的較小值，操縱位取為零位，所述方法如圖l所示，包括步驟101，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值10及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)進(jìn)行記錄；上述預(yù)定里程可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，例如，每間隔25米設(shè)置一個(gè)需要記錄列車狀態(tài)的預(yù)定里程，預(yù)定里程中包括各限速段的出入口處。在記錄各預(yù)定里程的列車狀態(tài)時(shí)，可以以里程(公里標(biāo))為索引，而記錄的內(nèi)容可以只是里程、列車速度和操縱位，也可以進(jìn)一步記錄以下內(nèi)容中的一個(gè)或者任意組合時(shí)間、加速度、動(dòng)力(牽引力或者制動(dòng)力)、基本阻力、附加坡道阻力、附加曲線阻力、附加隧道阻力、剩余加速度、各種力對(duì)應(yīng)的功率、各項(xiàng)能耗。在本步驟中，可以根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口狀態(tài)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的限速、本限速段的線路參數(shù)及列車基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行正向牽引計(jì)算確定各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位。步驟102，判斷計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，進(jìn)行步驟104，否則，進(jìn)行步驟103;歩驟103，將本限速段的出口狀態(tài)和下一段的入口狀態(tài)設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，然后令下一限速段進(jìn)行步驟101;步驟104，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位；在本步驟中，可以根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的列車本限速段中的出口狀態(tài)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的線路參數(shù)及列車基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行反向制動(dòng)計(jì)算確定所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位?？梢钥闯觯c正向牽引計(jì)算相比，反向制動(dòng)計(jì)算時(shí)不需要考慮限速段的限速。步驟105，判斷計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，進(jìn)行步驟106，否則，進(jìn)行步驟107;步驟106，設(shè)置列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并令上一限速段進(jìn)行步驟101;步驟107，將本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并令上一限速段進(jìn)行步驟101;在圖1所示的流程中，若根據(jù)列車在本限速段的入口狀態(tài)進(jìn)行正向計(jì)算得到的出口速度大于設(shè)置值，則進(jìn)行反向計(jì)算，確定需要怎樣的入口狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)出口狀態(tài)的設(shè)置值，若本段入口狀態(tài)不能滿足本段出口狀態(tài)設(shè)置值，則更新上一限速段的出口狀態(tài)并進(jìn)行反向計(jì)算，直到能夠?qū)崿F(xiàn)出口狀態(tài)的限速段為止。可見，在本實(shí)施例中，通過入口狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)了限速約束，解決了牽引計(jì)算的連續(xù)性問題。由上述分析可知，對(duì)難點(diǎn)二的解決關(guān)鍵在于能有效引入操縱約束，使得只要速度能實(shí)現(xiàn)連續(xù)就能保證操縱合法，這一點(diǎn)可以通過引入標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線結(jié)合原有的列車操縱要求(加速度約束)來實(shí)現(xiàn)。為了解決難點(diǎn)二，在步驟107中，若計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值不小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，則還可以如圖2所示，包括以下步驟步驟1071，預(yù)測(cè)列車在本限速段中進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的第一端點(diǎn)；步驟1072，根據(jù)列車在所述第一端點(diǎn)的速度和操縱位、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的限速、本限速段的線路參數(shù)及列車基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行正向或反向操縱工況轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到與所述第一端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操縱工況轉(zhuǎn)換的第二端點(diǎn)處的列車狀態(tài)；步驟1073，判斷步驟1072得到的第二端點(diǎn)處列車的速度與當(dāng)前記錄的第二端點(diǎn)處的列車的速度是否充分接近，若是，進(jìn)行步驟1074;否則返回步驟1071重新預(yù)測(cè)所述第一端點(diǎn)；在本步驟中，判斷計(jì)算得到的所述第二端點(diǎn)處列車的速度與當(dāng)前記錄的速度是否充分接近的方法可以為預(yù)設(shè)一個(gè)閾值，判斷上述兩個(gè)速度的差值是否在設(shè)定閾值內(nèi)，若是，則確定該兩個(gè)速度充分接近。步驟1074，確定所述預(yù)測(cè)的第一端點(diǎn)或所述計(jì)算出的第二端點(diǎn)為列車在本限速段中進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的起點(diǎn)，更新位于第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)。在上述流程中，所述第一端點(diǎn)可以為進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的起點(diǎn)或終點(diǎn)，所述第二端點(diǎn)為與所述第一端點(diǎn)相應(yīng)的進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的終點(diǎn)或起點(diǎn)，艮卩，當(dāng)?shù)谝欢它c(diǎn)為起點(diǎn)時(shí)，第二端點(diǎn)為終點(diǎn)；當(dāng)?shù)谝欢它c(diǎn)為終點(diǎn)時(shí)，第二端點(diǎn)為起點(diǎn)。在獲得進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的起點(diǎn)后，可以用于自動(dòng)操縱列車，也可以用于對(duì)列車的駕駛員進(jìn)行提醒。為了將各限速段的處理描述得更加清楚，可以用編號(hào)n((Xn《N，其中N為總的限速段的數(shù)量)來標(biāo)識(shí)限速段。則本實(shí)施例中，除了根據(jù)各限速段的限速設(shè)置列車在各限速段中的入口狀態(tài)的初始值、出口速度的初始值，所述入口狀態(tài)包括入口速度、入口操縱工況，設(shè)置列車在各限速段中的入口速度的初始值和出口狀態(tài)的初始值之外，還設(shè)置n的初始值為1，在完成初始化之后，列車的自動(dòng)牽引方法可以如圖3所示，包括如下步驟步驟201，判斷是否n《N,若是，進(jìn)行步驟202，否則，直接結(jié)束；步驟202，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)進(jìn)行記錄；步驟203，判斷計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，進(jìn)行步驟205，否則，進(jìn)行步驟204;步驟204，將本限速段的出口速度和下一段的入口速度設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，然后將n值加l，進(jìn)行步驟201;步驟205，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位；步驟206，判斷計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，進(jìn)行步驟207，否則，將n值加l，段進(jìn)行步驟208;步驟207，設(shè)置列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將n值減l，進(jìn)行步驟201;步驟208，將本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并令上一限速段進(jìn)行步驟201;由于有了上述自動(dòng)牽引方法，就可以對(duì)不同的開行方案分別進(jìn)行自動(dòng)牽引計(jì)算，完成總體評(píng)估。以京滬高速為例，不同條件下的自動(dòng)牽引計(jì)算結(jié)果如表l、表2所示，其中表1示出了京滬高速鐵路在350km/h限速條件下的計(jì)算結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2示出了京滬高速鐵路在380km/h限速條件下的計(jì)算結(jié)果:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>6動(dòng)2拖3:43:5163.73:42:4662.9651.230.090808動(dòng)3:42:3659.03:42:0354.4330.620.17474可以看到所有開行方案的計(jì)算耗時(shí)不大于90秒，速度快；原型車在350km/h限速下，動(dòng)力配置較好，完全可以不考慮帶電過分相的設(shè)計(jì)方案，以降低京滬高速的造價(jià)；若需要進(jìn)行380km/h開行，高速列車的動(dòng)力需要增加20%以上，才能較好滿足動(dòng)力需求。實(shí)施例二在本實(shí)施例中的列車的自動(dòng)牽引裝置，如圖4，包括存儲(chǔ)模塊301、正向計(jì)算模塊302、第一判斷模塊303、反向計(jì)算模塊304、第二判斷模塊305，其中-所述存儲(chǔ)模塊301，保存列車基礎(chǔ)參數(shù)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、線路參數(shù)及列車在各限速段的限速，并用于保存各預(yù)定里程的列車狀態(tài)，在各限速段的入口處和出口處的列車狀態(tài)的初始值根據(jù)各限速段的限速設(shè)置，所述預(yù)定里程包括各限速段的出入口處，所述列車狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)里程的列車速度及操縱位；所述正向計(jì)算模塊302，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊301中當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)記錄到所述存儲(chǔ)模塊301;所述第一判斷模塊303，用于判斷所述正向計(jì)算模塊302計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于所述存儲(chǔ)模塊301中當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，通知所述反向計(jì)算模塊304對(duì)本限速段進(jìn)行操作，否則，將所述存儲(chǔ)模塊301中本限速段的出口狀態(tài)和下一段的入口狀態(tài)設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊302對(duì)下一限速段進(jìn)行操作；所述反向計(jì)算模塊304，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊301中當(dāng)前設(shè)置的在本限15速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，所述反向計(jì)算模塊304與正向計(jì)算模塊302不同的是反向計(jì)算模塊不考慮限速約束；所述第二判斷模塊305，用于判斷所述反向計(jì)算模塊304計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于所述存儲(chǔ)模塊中301當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，設(shè)置所述存儲(chǔ)模塊301中列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊302對(duì)上一限速段進(jìn)行操作，否則，將所述存儲(chǔ)模塊301中的本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊302對(duì)下一限速段進(jìn)行操作。所述存儲(chǔ)模塊301在保存各預(yù)定里程的列車狀態(tài)時(shí)，可以以里程(公里標(biāo))為索引，而記錄的內(nèi)容可以只是里程、列車速度和操縱位，也可以進(jìn)一步記錄以下內(nèi)容中的一個(gè)或者任意組合時(shí)間、加速度、動(dòng)力(牽引力或者制動(dòng)力)、基本阻力、附加坡道阻力、附加曲線阻力、附加隧道阻力、功率。進(jìn)一步地，對(duì)應(yīng)于實(shí)施例一中的圖2，上述裝置還可以包括端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊，用于預(yù)測(cè)列車在本限速段中進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的第一端點(diǎn)；轉(zhuǎn)換計(jì)算模塊，用于根據(jù)列車在所述端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)的第一端點(diǎn)的速度和操縱工況、列車的標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的限速及本限速段的地理參數(shù)進(jìn)行正向或反向操縱工況轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到與所述第一端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操縱工況轉(zhuǎn)換的第二端點(diǎn)處的列車狀態(tài)；第三判斷模塊，判斷所述轉(zhuǎn)換計(jì)算模塊計(jì)算得到的所述第二端點(diǎn)處列車的速度與當(dāng)前在所述存儲(chǔ)模塊301中存儲(chǔ)的第二端點(diǎn)處的列車的速度是否充分接近，若是，則更新所述存儲(chǔ)模塊301中位于第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)，否則，通知所述端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊重新預(yù)測(cè)所述第一端點(diǎn)；所述第二判斷模塊305在計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值不小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度時(shí)，觸發(fā)所述端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊。進(jìn)一步地，上述裝置還可以包括列車操縱模塊，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊保存的列車操縱曲線或速度曲線對(duì)列車進(jìn)行自動(dòng)操縱。綜上所述，在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，若根據(jù)列車在本限速段的入口狀態(tài)進(jìn)行正向計(jì)算得到的出口速度大于設(shè)置值，則進(jìn)行反向計(jì)算，確定需要怎樣的入口狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)出口狀態(tài)的設(shè)置值，若本段入口狀態(tài)不能滿足本段出口狀態(tài)設(shè)置值，則更新上一限速段的出口狀態(tài)并進(jìn)行反向計(jì)算，直到能夠?qū)崿F(xiàn)出口狀態(tài)的限速段為止?？梢姡诒景l(fā)明實(shí)施例中，通過入口狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)了限速約束，解決了牽引計(jì)算的連續(xù)性問題，并且，保證了計(jì)算得到的結(jié)果是合法的，是從物理上可實(shí)現(xiàn)的。為線路、供電、列車、開行方案、操縱圖的設(shè)計(jì)研究提供了快速、有效手段，也為進(jìn)一步的自動(dòng)駕駛研究創(chuàng)造了條件，具有重要工程意義。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。權(quán)利要求1、一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引方法，其特征在于，根據(jù)各限速段的限速設(shè)置列車在各限速段中的入口狀態(tài)的初始值、出口狀態(tài)的初始值，列車狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)里程的列車速度及操縱位，所述方法包括a.根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)進(jìn)行記錄，所述預(yù)定里程包括本限速段的出口處，判斷計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，進(jìn)行步驟b，否則，將本限速段的出口狀態(tài)和下一段的入口狀態(tài)設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，令下一限速段進(jìn)行步驟a；b.根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，所述預(yù)定里程包括本限速段的入口處，判斷計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，設(shè)置列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并令所述上一限速段進(jìn)行步驟a，否則，將本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，令下一限速段進(jìn)行步驟a。2、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在所述步驟b中，若計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值不小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，則所述方法還包括c.預(yù)測(cè)列車在本限速段中進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的第一端點(diǎn)；d.根據(jù)列車在所述第一端點(diǎn)的速度和操縱位、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的限速、本限速段的線路參數(shù)及列車基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行正向或反向操縱工況轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到與所述第一端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操縱工況轉(zhuǎn)換的第二端點(diǎn)處的列車狀態(tài)，若計(jì)算得到的所述第二端點(diǎn)處列車的速度與步驟a或b中記錄的第二端點(diǎn)處的列車的速度充分接近，則更新位于第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)；否則返回步驟c重新預(yù)測(cè)所述第一端點(diǎn)。3、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一端點(diǎn)為進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的起點(diǎn)或終點(diǎn)，所述第二端點(diǎn)為與所述第一端點(diǎn)相應(yīng)的進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的終點(diǎn)或起點(diǎn)。4、如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟d中，根據(jù)計(jì)算得到的所述第二端點(diǎn)處列車的速度與步驟a或b中記錄的計(jì)算結(jié)果中第二端點(diǎn)處列車速度的差值是否在設(shè)定閾值內(nèi)確定所述兩個(gè)速度是否充分接近。5、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟a中，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口狀態(tài)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的限速、本限速段的線路參數(shù)及列車基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行正向牽引計(jì)算確定所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位。6、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟b中，根據(jù)當(dāng)前設(shè)置的列車本限速段中的出口狀態(tài)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的線路參數(shù)及列車基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行反向制動(dòng)計(jì)算確定所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位。7、如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，設(shè)置各限速段中的入口處和出口處的列車狀態(tài)的初始值時(shí)，列車速度取對(duì)應(yīng)里程相鄰兩個(gè)限速段的限速中的較小值，操縱位取為零位。8、一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引裝置，其特征在于，包括存儲(chǔ)模塊、正向計(jì)算模塊、第一判斷模塊、反向計(jì)算模塊、第二判斷模塊，其中所述存儲(chǔ)模塊，用于保存列車基礎(chǔ)參數(shù)、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、線路參數(shù)及列車在各限速段的限速，并用于保存各預(yù)定里程的列車狀態(tài)，在各限速段的入口處和出口處的列車狀態(tài)的初始值根據(jù)各限速段的限速設(shè)置，所述預(yù)定里程包括各限速段的出入口處，所述列車狀態(tài)包括對(duì)應(yīng)里程的列車速度及操縱位；所述正向計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊中當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的入口狀態(tài)計(jì)算本限速段中各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，并將所述正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位作為所述各預(yù)定里程的列車狀態(tài)記錄到所述存儲(chǔ)模塊；所述第一判斷模塊，用于判斷所述正向計(jì)算模塊計(jì)算出的列車出口速度的正向上限值是否大于所述存儲(chǔ)模塊中當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的出口速度，若是，通知所述反向計(jì)算模塊對(duì)本限速段進(jìn)行操作，否則，將所述存儲(chǔ)模塊中本限速段的出口狀態(tài)和下一段的入口狀態(tài)設(shè)置為計(jì)算出的出口速度的正向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊對(duì)下一限速段進(jìn)行操作；所述反向計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊中當(dāng)前設(shè)置的在本限速段的出口狀態(tài)計(jì)算本限速段中所述各預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位；所述第二判斷模塊，用于判斷所述反向計(jì)算模塊計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值是否小于所述存儲(chǔ)模塊中當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度，若是，設(shè)置所述存儲(chǔ)模塊中列車在上一限速段的出口處的狀態(tài)為本限速段的入口處的列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊對(duì)上一限速段進(jìn)行操作，否則，將所述存儲(chǔ)模塊中的本限速段中計(jì)算出的列車速度的反向上限值小于正向上限值的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)更新為列車速度的反向上限值及其對(duì)應(yīng)的操縱位，通知所述正向計(jì)算模塊對(duì)下--限速段進(jìn)行操作。9、如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊，用于預(yù)測(cè)列車在本限速段中進(jìn)行操縱工況轉(zhuǎn)換的第一端點(diǎn)；轉(zhuǎn)換計(jì)算模塊，用于根據(jù)列車在所述端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)的第一端點(diǎn)的速度和操縱位、列車操縱要求、列車標(biāo)準(zhǔn)操縱曲線、本限速段的限速、本限速段的線路參數(shù)及列車基本參數(shù)進(jìn)行正向或反向操縱工況轉(zhuǎn)換計(jì)算，得到與所述第一端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的操縱工況轉(zhuǎn)換的第二端點(diǎn)處的列車狀態(tài)；第三判斷模塊，判斷所述轉(zhuǎn)換計(jì)算模塊計(jì)算得到的所述第二端點(diǎn)處列車的速度與當(dāng)前在所述存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的第二端點(diǎn)處的列車的速度是否充分接近，若是，則更新所述存儲(chǔ)模塊中位于第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)之間的預(yù)定里程對(duì)應(yīng)的列車狀態(tài)，否則，通知所述端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊重新預(yù)測(cè)所述第一端點(diǎn)；所述第二判斷模塊在計(jì)算出的列車入口速度的反向上限值不小于當(dāng)前設(shè)置的列車在本限速段中的入口速度時(shí)，觸發(fā)所述端點(diǎn)預(yù)測(cè)模塊。10、如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括列車操縱模塊，用于根據(jù)所述存儲(chǔ)模塊保存的列車操縱曲線或速度曲線對(duì)列車進(jìn)行自動(dòng)操縱。全文摘要本發(fā)明公開一種連續(xù)可控類列車的自動(dòng)牽引方法和裝置，在本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案中，若根據(jù)列車在本限速段的入口狀態(tài)進(jìn)行正向計(jì)算得到的出口速度大于設(shè)置值，則進(jìn)行反向計(jì)算，確定需要怎樣的入口狀態(tài)才能實(shí)現(xiàn)出口狀態(tài)的設(shè)置值，若本段入口狀態(tài)不能滿足本段出口狀態(tài)設(shè)置值，則更新上一限速段的出口狀態(tài)并進(jìn)行反向計(jì)算，直到能夠?qū)崿F(xiàn)出口狀態(tài)的限速段為止?？梢姡诒景l(fā)明實(shí)施例中，通過入口狀態(tài)反饋規(guī)范化地實(shí)現(xiàn)了限速約束，解決了牽引計(jì)算的連續(xù)性問題，為線路、供電、列車、開行方案、操縱圖的設(shè)計(jì)研究提供了快速、有效手段，也為進(jìn)一步的自動(dòng)駕駛研究創(chuàng)造了條件，具有重要工程意義。文檔編號(hào)B61L27/04GK101549704SQ20091008396公開日2009年10月7日申請(qǐng)日期2009年5月13日優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日發(fā)明者于衛(wèi)東,熊康,扈海軍,曾宇清申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所