一種重載列車駕駛曲線建立方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種重載列車駕駛曲線建立方法及裝置。

背景技術(shù)：

目前地鐵中通用的列車制動模型一般為三階段模型，將制動階段分為三個階段，如附圖1所示，車載設(shè)備通過列車自動模型計算自動曲線，當(dāng)列車實際速度超過制動曲線時，車載設(shè)備施加制動。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，列車制動模型分為三個階段。

第一階段為牽引加速度和坡度帶來的加速度下列車的加速度過程，此階段牽引還未切除，列車速度繼續(xù)增加，此階段時間為列車切除牽引的延時時間，此階段的列車加速度為列車最大牽引加速度和坡度帶來加速度的和；

第二階段為坡度加速度下的減速過程，此階段牽引已經(jīng)切除，制動還未建立，列車的速度只受坡度的影響，此階段時間為制動建立延時時間，此階段列車加速度為坡度帶來的加速度；

第三階段為列車制動帶來的加速度和坡度帶來加速度下的制動過程，此階段制動已經(jīng)建立，列車減速，此階段列車加速度為坡度帶來的加速度和列車制動力加速度的和。

根據(jù)上述三階段的列車制動模型，車載設(shè)備根據(jù)列車位置查找電子地圖中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合列車實際速度，計算當(dāng)前制動速度曲線，判斷列車是否超速。

然而，按照最不利條件進行考慮，上述過程中，速度曲線較為保守，地鐵列車牽引切除時間和制動建立時間較短，所以不會影響列車的駕駛效率。但重載鐵路線路情況惡劣，重載列車牽引切除延時和制動建立延時較長，對于速度計算不利的條件被放大，會導(dǎo)致重載列車在下坡道情況下運行效率低下。如圖2所示，當(dāng)列車駕駛在長大下坡道時，坡度帶來的有效加速度大于列車最大電制動速度，會導(dǎo)致制動曲線在長大下坡道階段處于較低的值，列車會處于一個長期超速的階段，不利于列車駕駛的安全性和運行效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明提出了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種重載列車駕駛曲線建立方法及裝置。

為此目的，第一方面，本發(fā)明提出一種重載列車駕駛曲線建立方法，包括：

重載列車在具有坡度的道路運行之前，重載列車的車載設(shè)備根據(jù)電子地圖數(shù)據(jù)，查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)；

根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上的駕駛曲線；

其中，所述制動模型為預(yù)先建立的劃分有四個階段的模型。

可選地，所述方法還包括：

在查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)的步驟之前，接收系統(tǒng)發(fā)送的所述制動模型。

可選地，與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)包括：

列車位置、列車前方障礙物距離、限速數(shù)據(jù)、坡度值和坡度長度數(shù)據(jù)；

當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)包括：

列車當(dāng)前的速度和列車當(dāng)前的加速度。

可選地，所述制動模型包括：

第一階段：牽引切除和制動開始建立的并行過程；

第二階段：制動力產(chǎn)生加速度抵消坡度產(chǎn)生加速度的過程

第三階段：制動達到最大制動力的過程

第四階段：緊急制動加速度和坡度加速度產(chǎn)生的制動過程；

其中，第一階段的時間、第二階段時間、第三階段時間和第四階段時間通過查找預(yù)設(shè)表獲??；所述預(yù)設(shè)表中記錄有車型、牽引力加速度、制動力加速度、每一階段時間長的對應(yīng)關(guān)系。

可選地，所述根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上的駕駛曲線的步驟，包括：

根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上間隔預(yù)設(shè)時間段的速度，將獲取的多個間隔預(yù)設(shè)時間段的速度連接，得到駕駛曲線。

可選地，所述方法還包括：

根據(jù)所述駕駛曲線判斷所述重載列車在坡度運行時是否超速。

第二方面，本發(fā)明提供一種重載列車駕駛曲線建立裝置，包括：

查找單元，用于重載列車在具有坡度的道路運行之前，重載列車的車載設(shè)備根據(jù)電子地圖數(shù)據(jù)，查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)；

駕駛曲線獲取單元，用于根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上的駕駛曲線；

其中，所述制動模型為預(yù)先建立的劃分有四個階段的模型。

第三方面，本發(fā)明提供一種車載設(shè)備，包括上述所述的重載列車駕駛曲線建立裝置。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的一種重載列車駕駛曲線建立方法及裝置，通過電子地圖查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)，并集合列車當(dāng)前的速度參數(shù)，采用劃分有四個階段的制動模型，獲取該坡度對應(yīng)的駕駛曲線，進而在保證安全的前提下，使得列車能夠在一個相對較高效的速度曲線駕駛，提高了列車運行速度。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中制動三階段模型的示意圖；

圖2為基于圖1所示的模型獲取的重載列車的駕駛曲線的示意圖；

圖3為本發(fā)明中的重載列車制動曲線計算模型的示意圖；

圖4為基于圖3所示的模型獲取的重載列車的駕駛曲線的示意圖；

圖5為本發(fā)明一實施例的重載列車駕駛曲線建立方法的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明一實施例提供的重載列車駕駛曲線建立裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。

當(dāng)前，重載列車和地鐵區(qū)別較大，重載列車主要采用空氣制動，牽引切除延時較長，制動建立延時較長，這導(dǎo)致在重載控制中使用原有的制動三階段模型，第一階段牽引切除階段和第二階段制動建立階段的值特別大，第三階段的制動距離特別短，重載列車的制動曲線一直處于一個較低的狀態(tài)，降低了重載列車的運行效率。特別地，當(dāng)列車駕駛在坡度較大的困難路段時，坡度帶來的有效加速度大于列車最大電制動速度，會導(dǎo)致制動曲線在長大下坡道階段處于較低的值，列車會處于一個長期超速的階段，不利于列車駕駛的安全性和運行效率。

為此，本發(fā)明實施例中提供一種重載列車的駕駛曲線建立方法，如圖5所示。

圖5示出了本發(fā)明一實施例中的重載列車駕駛曲線建立方法的流程示意圖，本實施例的方法包括下述步驟：

501、重載列車在具有坡度的道路運行之前，重載列車的車載設(shè)備根據(jù)電子地圖數(shù)據(jù)，查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)。

舉例來說，與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)包括：列車位置、列車前方障礙物距離、限速數(shù)據(jù)、坡度值和坡度長度數(shù)據(jù)。

502、根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上的駕駛曲線。

其中，所述制動模型為預(yù)先建立的劃分有四個階段的模型，該制動模型的功能在于重載列車能在前方障礙物前將速度降到障礙物限速以內(nèi)。

例如，根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上間隔預(yù)設(shè)時間段的速度，將獲取的多個間隔預(yù)設(shè)時間段的速度連接，得到駕駛曲線如圖4所示。

當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)可包括：列車當(dāng)前的速度和列車當(dāng)前的加速度。

目前，列車制動模型計算制動速度的基本思想為采用牛頓第二定律，已知距離、加速度和最終速度，求初速度，車載設(shè)備每個周期都會計算當(dāng)前的制動速度，最終會形成一條駕駛曲線。

舉例來說，在步驟502執(zhí)行之前，接收系統(tǒng)(如列車自動監(jiān)控系統(tǒng))發(fā)送的所述制動模型。

本實施例的制動模型可劃分為四個階段，如圖3所示。

其中，第一階段：牽引切除和制動開始建立的并行過程。

第二階段：制動力產(chǎn)生加速度抵消坡度產(chǎn)生加速度的過程。

第三階段：制動達到最大制動力的過程。

第四階段：緊急制動加速度和坡度加速度產(chǎn)生的制動過程。

上述第一階段的時間、第二階段時間、第三階段時間和第四階段時間通過查找預(yù)設(shè)表獲??；所述預(yù)設(shè)表中記錄有車型、牽引力加速度、制動力加速度、每一階段時間長的對應(yīng)關(guān)系。

針對第一階段，由于重載鐵路使用的列車牽引和制動屬于兩個系統(tǒng)(列車牽引采用電力系統(tǒng)，使用電力對列車進加速。列車制動采用空氣制動，通過風(fēng)缸壓力對列車進行減速)，當(dāng)列車制動時，牽引切除和制動建立同時發(fā)生(當(dāng)列車施加制動時，通過駕駛臺制動按鈕輸出，列車自主完成牽引切除和制動建立)，所以認為牽引切除和制動建立是一個并行的過程，那么不再認為制動階段的第一階段是單純的牽引切除階段，而是牽引切除和制動開始建立的并行階段。

由于重載鐵路的特殊性，坡度對列車的制動過程產(chǎn)生較大的影響，所以將現(xiàn)有技術(shù)中地鐵列車制動三階段模型中的第二階段再分為兩個階段，第一個制動階段是制動力抵消坡度帶來的加速度階段，第二個制動階段是達到最大制動力階段。這樣就在原有三階段制動模型的基礎(chǔ)上形成了四階段制動模型，第一階段為牽引切除制動建立階段，第二階段為制動力抵消坡度階段(列車制動帶來的減速度和坡度帶來的加速度相等，列車不加速也不減速，處于一個惰行狀態(tài))，第三階段為制動力達到最大制動力的過程，第四階段為制動階段。

然后，考慮制動建立各個階段的時間如何取值，由于重載列車的特性，牽引切除延時較大。通過實驗測試，測試結(jié)果如下表一，下表一為編組(SS4+SS4+116輛C80+列尾)的列車的數(shù)據(jù)，不同編組數(shù)據(jù)不一樣。

由此，第一階段時間取值可理解為牽引切除延時。由于牽引切除和制動建立是并行關(guān)系，所以認為第二階段時間應(yīng)為制動第一階段建立延時減去牽引切除延時(由于列車原因，不同編組的列車數(shù)據(jù)不一致，通過測試獲得)，如果結(jié)果為負數(shù)，則認為第二階段時間為0。第三階段時間為制動建立除去第二階段的剩余時間。

重載列車制動曲線模型公式如下：

第一階段為牽引切斷和制動建立過程，使用牽引切斷延時，初速度v₀，末速度v₁，運行距離L₁，設(shè)此階段加速度為a₁；

第二階段為制動力抵消坡度階段，初速度v₁，末速度v₂，運行距離L₂，設(shè)此階段加速度為a₂，a₂為坡度帶來的加速度；

第三階段為抵消坡度帶來的加速度到制動達到最大的過程，此階段認為為惰行階段，初速度v₂，末速度v₂，運行距離L₃；

第四階段為制動加速度和坡度加速度下的制動過程，初速度v₂，末速度0，運行距離L₄，設(shè)此階段加速度為a₃；

坡度帶來的加速度用r表示，制動最大制動力帶來的加速度用Be表示，最大牽引加速度用a₀表示，牽引切除延時為t₀，制動力抵消最差坡度的時間-牽引切除延時為t₁，制動力從抵消最差坡度到達到最大制動力的時間為t₂，

因此可得：

a1＝a0-r

a2＝r

a3＝Be+r

v1＝v0+a1*t0

v2＝v1-a2*t1

L3＝v2*t2

本實施例中，制動模型的公式為：

其中，α、β為中間變量，

L為前方障礙物的距離(該距離為通過列車當(dāng)前位置查詢電子地圖數(shù)據(jù)獲得的)，v₀為公式一中求解的第一階段的初速度，a₁為從預(yù)設(shè)表中查找的第一階段的加速度，a₂為根據(jù)坡度長度確定的坡度加速度，a₃為從預(yù)設(shè)表中查找的第四階段的加速度，t₀從預(yù)設(shè)表中查找的牽引切除延時，t₁為從預(yù)設(shè)表中查找的制動力抵消坡度時間減去牽引切除延時的時間，t₂為從預(yù)設(shè)表中查找的制動力從抵消坡度的時間點起到達最大制動力的時間。

預(yù)設(shè)表為預(yù)先通過測試各種車型及牽引力、制動力等但是確定的具有上述各種參數(shù)的表格。

另外，本實施例中的坡度即為列車前方的障礙物，本實施例對前方障礙物不限定，前方障礙物屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的業(yè)內(nèi)術(shù)語。

進一步地，列車的車載設(shè)備可以根據(jù)所述駕駛曲線判斷所述重載列車在坡度運行時是否超速。

由此，本實施例中通過電子地圖查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)，并集合列車當(dāng)前的速度參數(shù)，采用劃分有四個階段的制動模型，獲取該坡度對應(yīng)的駕駛曲線，進而在保證安全的前提下，使得列車能夠在一個相對較高效的速度曲線駕駛，提高了列車運行速度。

如圖6所示，本發(fā)明實施例還提供一種重載列車駕駛曲線建立裝置，該裝置可包括：查找單元61和駕駛曲線獲取單元62；

其中，查找單元61用于重載列車在具有坡度的道路運行之前，重載列車的車載設(shè)備根據(jù)電子地圖數(shù)據(jù)，查找與當(dāng)前坡度相關(guān)的數(shù)據(jù)；

駕駛曲線獲取單元62用于根據(jù)查找的數(shù)據(jù)及當(dāng)前列車的速度相關(guān)參數(shù)，采用制動模型，獲取該重載列車的在具有坡度的道路上的駕駛曲線；

其中，所述制動模型為預(yù)先建立的劃分有四個階段的模型。

本實施例主要是采用根據(jù)重載列車的特性建立的制動模型確定駕駛曲線，進而獲得的駕駛曲線中的速度較高，盡量減少牽引切除延時和制動建立延時對速度的影響，使得列車能夠在一個相對較高效的速度曲線駕駛，提高了重載列車的運行速度。

另一方面，本發(fā)明還提供一種車載設(shè)備，該車載設(shè)備可包括上述任意所述的重載列車駕駛曲線建立裝置。

也就是說，車載設(shè)備通過采集列車實際速度，配合電子地圖數(shù)據(jù)，通過四階段的制動模型公式，獲得當(dāng)前制動速度曲線，由此，可有效判斷列車是否超速。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實施例。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實施例中的各步驟可以以硬件實現(xiàn)，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟件模塊實現(xiàn)，或者以它們的組合實現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在實踐中使用微處理器或者數(shù)字信號處理器(DSP)來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發(fā)明還可以實現(xiàn)為用于執(zhí)行這里所描述的方法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計算機程序和計算機程序產(chǎn)品)。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。