[發明專利]基于安全車距實時標定的高速列車跟馳運行控制方法

有效

• 申請號: 201210483529.4
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN102951189A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 潘登;夏易君
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B61L27/00
• 分類號: B61L27/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及鐵路運輸列車運行控制技術領域，尤其是涉及一種基于安全車距實時標定的高速列車跟馳運行控制方法。

背景技術

目前，世界范圍內軌道交通領域的列車運行控制(以下簡稱“列控”)技術，從速度控制方式來看，主要有分級速度控制和目標距離速度控制兩種模式。

分級速度控制模式，以一個閉塞分區為單位，根據列車運行的速度分級，對列車運行進行速度控制。該模式下列車追蹤間隔主要與閉塞分區的劃分、列車性能和速度有關，由于閉塞分區長度以列車性能與線路參數來確定的，只有閉塞分區空閑或列車出清該閉塞分區，才可能允許后續列車駛入，故線路運能的充分利用受到很大的限制。采用分級速度控制模式的典型列控系統主要有法國U/T(UM71/TVM300，UM71/TVM430，)系統、日本ATC(AutomaticTrain?System)系統等。

目標距離速度控制模式，為連續式一次制動速度控制方式，即根據目標距離、目標速度及列車本身的性能、狀態確定列車制動曲線。連續式一次速度控制模式若以前方列車占用的閉塞分區人口為追蹤目標點，則為準移動閉塞；若以前方列車的尾部為追蹤目標點，則為移動閉塞。采用目標距離速度控制模式的典型列控系統主要有歐洲ETCS(European?Train?Control?System)列控系統和德國LZB列控系統，以及我國的CTCS-2級(Chinese?Train?Control?System?Level?2)和CTCS-3級列控系統等。

由于跟馳運行過程中，后車追蹤運行的目標點會隨著前車的移動而移動，“基于目標距離速度控制模式的連續式一次制動曲線”也會隨著目標點的移動而向前推進，后車一般會按正常的速度行駛，間或根據線路狀況進行相應的行為調整，或者與前車的相對位置發生某種對安全行車不利的變化而觸發自身按“一次連續制動曲線”減速運行；只要前車恢復正常速度繼續向前行駛，待目標點前移至與后車合理的位置處，后車也將會逐漸恢復正常的跟馳運行狀態；若前車減速停車，后車也將按“一次連續制動曲線”減速運行直至停車。

目標距離速度控制模式，相對于分級速度控制模式而言，在安全行車前提下對線路運能的利用有進一步的提高，在歐美、日本等先進國家，以及我國的軌道交通領域得到了非常廣泛的應用。但目前以前方列車的尾部為追蹤目標點的“移動閉塞”只在城市軌道交通中有運用，鐵路系統中尚無運用實例。我國CTCS-3級列控系統為準移動閉塞技術。

城市軌道交通領域雖有移動閉塞技術的應用，但其列控技術還不能直接移植到鐵路領域，必須根據我國特有的國情、路情，研究鐵路移動閉塞條件下的高速列車全速域跟馳運行控制理論與技術，主要原因在于，與城市軌道交通系統相比，鐵路運輸系統具有自身的特點：

(1)我國幅員遼闊、地質地形復雜，鐵路運輸網絡縱橫交錯，拓撲結構極其復雜，不可能像城市軌道交通那樣，幾乎每條線路封閉運行；另一方面，資源豐富但分布不均，以及各地區經濟發展不平衡，造成追蹤運行的前后列車在牽引、制動性能與牽引重量往往也差別較大。

(2)鐵路系統運輸組織遠較城市軌道交通系統復雜。解體、編組、越行、避讓或轉線運行等運輸作業，在鐵路領域司空見慣，追蹤不同的列車或被不同的列車追蹤，屬于高速列車運行過程中的常態。

(3)城市軌道交通系統專事旅客運輸業務，列車采取分散動力牽引方式；鐵路領域客、貨運輸兼重，除客運專線外，大部分線路仍然客、貨列車混跑，且集中動力牽引方式與分散動力牽引方式并存。

(4)鐵路運輸不僅在列車牽引重量上遠超城市軌道交通，而且在運行速度上也遠大于后者。城市軌道交通系統中，列車運行速度一般在0～60km/h；鐵路領域高速列車的時速可達350km，甚至更高。

顯然，城市軌道交通系統的列車追蹤運行控制技術，不論是從速域考慮，還是從追蹤運行控制的復雜性來看，都不能簡單地移植到鐵路運輸中去。

基于目標距離速度控制模式的連續式一次制動曲線，在鐵路領域與城市軌道交通系統均有廣泛的應用，包括為城市軌道交通“移動閉塞系統”所采用。“基于目標距離速度控制模式的一次連續制動曲線”的先進性毋庸置疑，但并不是完美無缺。不足之處在于：

(1)目標距離速度控制模式下的連續式一次制動曲線，秉承“安全第一”的原則，把“制動”放在列車運行控制的首要位置，但沒有兼顧應提高行車效率時的加速運行情況；