[發(fā)明專利]列車運(yùn)行超速防護(hù)混成監(jiān)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711240153.3
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN107963093B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海峰;張勇;柴銘;徐田華;陳坦;湯圣杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B61L15/00
• 分類號(hào): B61L15/00;B61L23/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種列車運(yùn)行超速防護(hù)混成監(jiān)控方法，其特征在于，包括如下流程步驟：

步驟S110：根據(jù)列車的機(jī)械特性，構(gòu)建列車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，確定列車運(yùn)行混成模型中影響列車行為的離散變遷參數(shù)；包括，

根據(jù)列車速度與牽引力的函數(shù)關(guān)系及列車速度與制動(dòng)力的函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建列車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，確定列車運(yùn)行線路中的坡度曲率信息，作為影響列車行為的離散變遷參數(shù)；

步驟S120：基于運(yùn)行時(shí)驗(yàn)證技術(shù)實(shí)時(shí)獲取與列車當(dāng)前的運(yùn)行信息相對(duì)應(yīng)的控制策略，根據(jù)所述控制策略結(jié)合所述離散變遷參數(shù)建立列車運(yùn)行混成模型；包括，

利用運(yùn)行時(shí)驗(yàn)證技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取列車當(dāng)前所采取的控制策略，并根據(jù)不同的控制策略對(duì)應(yīng)列車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，構(gòu)建列車速度與位移連續(xù)變化的微分方程，結(jié)合所述坡度曲率信息，構(gòu)建列車行為混成自動(dòng)機(jī)的跳轉(zhuǎn)及重置參數(shù)，建立列車運(yùn)行的混成模型；

步驟S130：根據(jù)所述列車運(yùn)行混成模型計(jì)算列車運(yùn)行前方的EBI限速變化信息，確定非安全區(qū)域；包括，

根據(jù)所述坡度曲率信息、EBI限速信息和速度曲線MRSP變化信息計(jì)算列車運(yùn)行前方的EBI限速變化信息，并將所述列車運(yùn)行前方的EBI限速變化信息轉(zhuǎn)化為非安全區(qū)域表達(dá)；其中，所述EBI限速變化信息為(V_ebi，S_eb)，所述非安全區(qū)域的表達(dá)式為V_ebi＝min{V_ebiTSM，V_MRSP+dV_ebi}，將所述非安全區(qū)域記為Unsafeset，

其中，V_ebi表示列車緊急制動(dòng)觸發(fā)時(shí)的速度，S_eb表示列車緊急制動(dòng)時(shí)速度變化的位置信息，V_ebiTSM表示列車在目標(biāo)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的EBI限速信息V_MRSP+dV_ebi表示列車在頂棚監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的EBI限速信息，V_MRSP表示列車的速度曲線MRSP變化信息，dV_ebi表示在頂棚監(jiān)控區(qū)域內(nèi)計(jì)算EBI限速時(shí)的常量；

步驟S140：根據(jù)所述混成模型計(jì)算列車的可達(dá)集的過近似；包括，

計(jì)算系統(tǒng)在時(shí)刻t_k+1時(shí)所有的行為，記作計(jì)算系統(tǒng)在時(shí)刻t_k時(shí)所有的行為，記作計(jì)算和的凸包用以近似系統(tǒng)在時(shí)間t∈[t_k,t_k+1]的可達(dá)集；擴(kuò)展所述凸包來獲得系統(tǒng)在時(shí)間段[t_k,t_k+1]內(nèi)的可達(dá)集的過近似擴(kuò)展過程中考慮系統(tǒng)不確定的輸入及誤差，保證系統(tǒng)在時(shí)間段[t_k,t_k+1]內(nèi)的所有行為都包含在所述可達(dá)集的過近似中；

步驟S150：利用所述可達(dá)集的過近似及所述非安全區(qū)域驗(yàn)證列車行為是否安全，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果確定是否需要發(fā)出報(bào)警信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車運(yùn)行超速防護(hù)混成監(jiān)控方法，其特征在于，所述根據(jù)所述混成模型計(jì)算列車的可達(dá)集的過近似還包括：分析系統(tǒng)可達(dá)集是否離開相應(yīng)狀態(tài)的不變式集合，若離開，則判斷系統(tǒng)可達(dá)集是否與對(duì)應(yīng)的衛(wèi)條件相交，若相交，則根據(jù)所述跳轉(zhuǎn)及重置參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)下一個(gè)狀態(tài)的可達(dá)集，直到時(shí)間到達(dá)t_k+1，獲得系統(tǒng)在時(shí)間段[t_k,t_k+1]內(nèi)的可達(dá)集的過近似記為ReachS。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的列車運(yùn)行超速防護(hù)混成監(jiān)控方法，其特征在于，所述利用所述可達(dá)集的過近似及所述非安全區(qū)域驗(yàn)證列車行為是否安全，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果確定是否需要發(fā)出報(bào)警信息包括：初始化系統(tǒng)監(jiān)控報(bào)警信號(hào)為false；對(duì)U_j∈Unsafeset及R_i∈ReachS都通過函數(shù)Intersectcheck(x，y)進(jìn)行安全驗(yàn)證，其中，x＝R_i，y＝U_j，j＝1,2,…,m，i＝1,2,…,T/r，r表示系統(tǒng)計(jì)算可達(dá)集的步長(zhǎng)，m表示T時(shí)間內(nèi)列車運(yùn)行過程中所述非安全區(qū)域的個(gè)數(shù)，T表示可達(dá)集的計(jì)算時(shí)間，T＝n×Tsys，Tsys為設(shè)備計(jì)算周期，n∈Z，Z表示整數(shù)，如果Intersectcheck(R_i,U_j)返回結(jié)果為true，則將報(bào)警信號(hào)置為true。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的列車運(yùn)行超速防護(hù)混成監(jiān)控方法，其特征在于，所述對(duì)U_j∈Unsafeset及R_i∈ReachS都通過函數(shù)Intersectcheck(x，y)進(jìn)行安全驗(yàn)證包括：初始化返回標(biāo)志位flag為false；使用多面體平面包圍的方式計(jì)算R_i的過近似多面體表達(dá)將系統(tǒng)非安全區(qū)域轉(zhuǎn)化為多面體表達(dá)Unsafe^P；計(jì)算兩個(gè)多面體區(qū)域與Unsafe^P的交集，記為IntersectionSet，若IntersectionSet為空，則所述可達(dá)集與非安全區(qū)域不相交，將flag置為false并返回，列車行為處于安全狀態(tài)；若IntersectionSet不為空，則將flag置為true并返回，列車行為處于危險(xiǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息。