專利名稱：一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)列車保護(hù)方法，尤其是涉及一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)列車保護(hù)系統(tǒng)(ATP)是自動(dòng)列車控制系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)保障行車安全。自動(dòng)列車保護(hù)方法的基本思想，是根據(jù)列車速度及所在線路的坡度、限速或停車點(diǎn)等信息，計(jì)算列車在當(dāng)前運(yùn)行條件下如果觸發(fā)緊急制動(dòng)，是否會(huì)滿足下游線路的安全限速或停車要求。其實(shí)質(zhì)就是判斷列車的運(yùn)行速度是否會(huì)超過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算的緊急制動(dòng)觸發(fā)曲線，如果列車運(yùn)行在該曲線之下，認(rèn)為是安全的；否則，應(yīng)立即觸發(fā)緊急制動(dòng)確保安全停車。圖I是列車運(yùn)行時(shí)的ATP工作示意圖，其中橫坐標(biāo)為列車的行走距離(以列車當(dāng)前位置為原點(diǎn))，縱坐標(biāo)為列車速度。可以看到，線路上有一系列限速點(diǎn)(S1、S2、S3)、停車點(diǎn)(限制狀態(tài)信號(hào)機(jī))和坡度變化點(diǎn)(P1、P2)。ATP應(yīng)始終判斷列車速度與緊急制動(dòng)觸發(fā)曲線的關(guān)系，確保能夠在停車點(diǎn)前安全停車。圖2是ATP請(qǐng)求緊急制動(dòng)后的列車的運(yùn)動(dòng)示意圖，圖中橫坐標(biāo)為列車位移,縱坐標(biāo)為速度，列車車頭位于坐標(biāo)原點(diǎn)X0。從請(qǐng)求緊急制動(dòng)到停車將經(jīng)歷三個(gè)階段，對(duì)于這三個(gè)階段的成因，在列車牽引計(jì)算等相關(guān)書籍中已介紹，在此不作詳細(xì)說(shuō)明。F201 X0到XI，即從請(qǐng)求緊急制動(dòng)到牽引力切除階段，此階段中牽引力還未切除，制動(dòng)力也未施加。F202 X1到X2，此時(shí)列車牽引力已切除，但制動(dòng)力還未施加，列車受慣性和重力(坡度)影響惰行前進(jìn)。F203 X2到XC，此階段緊急制動(dòng)已施加，列車處于制動(dòng)狀態(tài)，直到停止。列車停在限制停車點(diǎn)X3之前的XC點(diǎn)，車速為O?，F(xiàn)有方法中，分段使用勻加速運(yùn)動(dòng)計(jì)算公式，得到列車在緊急制動(dòng)后各個(gè)運(yùn)行位置的速度，通過(guò)與該位置的限速比較，可判斷實(shí)際是否需要觸發(fā)緊急制動(dòng)。所用公式(I)如下
權(quán)利要求
1.一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A ;計(jì)算列車的動(dòng)能初始值Ekci ； 步驟B :計(jì)算列車從初始位置到牽引力切除過(guò)程中的牽引力做功Wtrartim ； 步驟C :計(jì)算列車從初始位置到停車過(guò)程中的重力做功Wg ； 步驟D :計(jì)算列車從施加制動(dòng)位置到停車過(guò)程中的制動(dòng)力做功Wbraking ； 步驟E :計(jì)算列車從初始位置到停車點(diǎn)間的所有限制點(diǎn)的最大允許動(dòng)能； 步驟F :根據(jù)公式(I)可得到列車的動(dòng)能，并判斷該列車動(dòng)能是否超過(guò)限制點(diǎn)的最大允許動(dòng)能，若為是，及時(shí)觸發(fā)列車緊急制動(dòng)，否則正常運(yùn)行； Ek = Ek0+ffg+fftraction+ffbraking (I) 式中Ek為列車動(dòng)能；EkQ為列車動(dòng)能初始值;Wg為重力做功；Wtrartim為牽引力做功；Wbraking 為制動(dòng)力做功。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的步驟A :列車的動(dòng)能初始值Ektl包括列車車體的平動(dòng)動(dòng)能和所有車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,具體計(jì)算為公式(2)所示，
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的步驟B;列車從初始位置到牽引力切除過(guò)程中的牽引力做功Wt-，可由列車在不同速度下的牽引加速度計(jì)算得到，如公式(3)所示。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的步驟C :列車從初始位置到停車過(guò)程中的重力做功Wg，具體計(jì)算如公式(4)所示，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的重力做功可由離線計(jì)算并存儲(chǔ)在線路地圖中。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的步驟D :列車從施加制動(dòng)位置到停車過(guò)程中的制動(dòng)力做功Wbraking,具體計(jì)算如公式(5)所示，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的制動(dòng)力做功可由離線計(jì)算并存儲(chǔ)在線路地圖中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的步驟E :列車從初始位置到停車點(diǎn)間的所有限制點(diǎn)的最大允許動(dòng)能，具體計(jì)算如公式(6)所示，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，其特征在于，所述的限制點(diǎn)為從列車初始位置下游到限制停車點(diǎn)間所有對(duì)列車最大速度有約束的區(qū)域的起始點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于能量守恒原理的自動(dòng)列車保護(hù)方法，包括以下步驟步驟A計(jì)算列車的動(dòng)能初始值Ek0；步驟B計(jì)算列車從初始位置到牽引力切除過(guò)程中的牽引力做功Wtraction；步驟C計(jì)算列車從初始位置到停車過(guò)程中的重力做功Wg；步驟D計(jì)算列車從施加制動(dòng)位置到停車過(guò)程中的制動(dòng)力做功Wbraking；步驟E計(jì)算列車從初始位置到停車點(diǎn)間的所有限制點(diǎn)的最大允許動(dòng)能；步驟F判斷該列車動(dòng)能是否超過(guò)限制點(diǎn)的最大允許動(dòng)能，若為是，及時(shí)觸發(fā)列車緊急制動(dòng)，否則正常運(yùn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有安全性高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B61L23/00GK102897193SQ201210349678
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者常鳴, 張潔, 呂新軍 申請(qǐng)人:卡斯柯信號(hào)有限公司