[發(fā)明專利]一種基于最優(yōu)控制的高速列車緊急制動信號自動處理裝置

有效

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• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103303298A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉興高;胡云卿;張海波;周赤平;孫優(yōu)賢
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: B60T17/18
• 分類號: B60T17/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通安全領(lǐng)域，主要是一種基于最優(yōu)控制方法的高速列車緊急制動信號自動處理裝置。在列車前方出現(xiàn)緊急狀況時能夠計算出使列車耽誤時間最短的制動策略，并將其作為制動信號加以實施。

背景技術(shù)

高速列車在行駛過程中，由于各種隨機因素，可能會在車前方出現(xiàn)突發(fā)性的緊急狀況。如果處理不及時，將會釀成嚴重的事故。

在技術(shù)成熟的日本、德國和法國，高速列車發(fā)生事故并不罕見。典型的一個案例是：2005年4月25日，日本一列高速列車在經(jīng)過兵庫縣尼崎市時，因司機欲追回誤點時刻而來不及在彎道上減速造成出軌，列車與一輛列車相撞后，沖入一座住宅大廈，造成第一車廂與第二車廂全毀，導(dǎo)致107人死亡，555人受傷。這起慘案導(dǎo)致日本政府和國會修改了《鐵道事業(yè)法》，規(guī)定各鐵路公司必須承擔在鐵路沿線安裝“自動列車停止裝置(ATS)”等義務(wù)。

我國“7.23”溫州動車追尾事故更是引起了人們對列車安全的高度重視。國產(chǎn)自主研發(fā)的高速車同樣需要開發(fā)緊急避免制動技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于最優(yōu)控制方法的高速列車緊急制動信號自動處理裝置，該裝置能夠計算出滿足上述要求的制動策略，并將其作為制動信號加以實施。

高速列車制動過程的數(shù)學模型可以描述為

x·1(t)=x2(t)]]>

x·2(t)=F(t)]]>

x₁(t₀)=0

x₂(t₀)=x₂₀

x₁(t_f)≤s_b

其中t表示時間，x₁(t)表示列車行駛的距離，是x₁(t)的一階導(dǎo)數(shù)，x₂(t)表示列車的行駛速度，是x₂(t)的一階導(dǎo)數(shù)，t₀表示列車開始制動的時間點，x₂(t₀)為t₀時刻的速度，s_b是t₀時刻列車距離險情發(fā)生地的距離，t_f表示列車通過險情發(fā)生地的時間點，在t_f時刻要求列車行駛的距離不超過s_b。從該描述可以看出，列車緊急列車制動過程的數(shù)學模型是一組微分代數(shù)方程。

使列車耽誤的時間最短，實際上等價于制動過程對列車施加的制動力最少。以F(t)代表隨時間變化的制動力，則該問題的最終表達式為：