專利名稱：一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市軌道交通領(lǐng)域，尤其涉及一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
在城市軌道交通中，停在車輛段車庫中的列車每天被啟動后經(jīng)過一段時(shí)間完成車載設(shè)備的檢測，確認(rèn)無故障后駛離車庫，經(jīng)轉(zhuǎn)換軌(車輛段和正線分界)到達(dá)始發(fā)站，隨后按照時(shí)刻表的規(guī)定開始運(yùn)營。這一過程可以分為兩個(gè)階段“車載設(shè)備上電自檢”和“列車出段”。車載設(shè)備上電自檢是從司機(jī)啟動處于斷電狀態(tài)的列車開始，列車設(shè)備按照一定的順序先后進(jìn)行自檢的過程。自檢過程中部分設(shè)備或功能可以同時(shí)自檢。合理安排自檢順序 可以壓縮自檢過程的時(shí)間。列車出段是指列車完成自檢后從停車庫行駛到始發(fā)站的過程。出段過程中列車需在轉(zhuǎn)換軌處停車。待出段信號機(jī)開放后駛出車輛段，進(jìn)入正線。出段信號機(jī)開放的原則是正線處于空閑(違背其他列車占用)狀態(tài)。特殊情況下，列車停于正線停車線或始發(fā)站。此時(shí)列車不需要經(jīng)過出段過程。目前，城市軌道交通系統(tǒng)往往作為公共交通的主干承擔(dān)關(guān)鍵的運(yùn)輸任務(wù)。高密度是城市軌道交通線路的重要特征。高峰時(shí)期列車追蹤間隔可達(dá)90秒。如果某個(gè)列車發(fā)生延誤，不僅對本列車造成影響，而且容易波及系統(tǒng)中其它列車，造成延遲傳播。因此上線運(yùn)行的列車必須嚴(yán)格遵照時(shí)刻表在始發(fā)站發(fā)車。時(shí)刻表中僅規(guī)定列車在始發(fā)站的發(fā)車時(shí)刻。為保證列車準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)車，需要推算列車在車庫的啟動時(shí)刻。在城市軌道交通中，推算列車的啟動時(shí)刻存在以下問題如果列車啟動過晚，列車無法及時(shí)完成自檢和出段過程，也就無法實(shí)現(xiàn)始發(fā)站準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)車任務(wù)，造成延誤；如果過早啟動列車，列車只能待正線空閑后方能駛出車輛段，設(shè)備空閑的時(shí)間過長會增加損耗和能量消耗。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)、通風(fēng)、照明等設(shè)備的能耗占到城市軌道交通系統(tǒng)總能耗的30%以上。目前通常采用的方法為基于經(jīng)驗(yàn)的方法。該方法參考多次列車完成該過程所消耗的時(shí)間確定提前啟動列車的時(shí)刻。這種方法簡單易行，但是存在以下缺點(diǎn)I.必須針對具體線路多次試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)。不同線路由于線路布置和列車型號的不同，該值參考意義不大。2.最終值的決定，人為因素影響很大，容易出現(xiàn)時(shí)間不足或啟動過早的問題，需要后期調(diào)整和改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中所述的目前通常采用的列車啟動時(shí)刻的確定方法的不足，本發(fā)明提出了一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法。一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟
步驟1 :基于時(shí)刻表確定列車發(fā)車時(shí)刻T1和始發(fā)站停站時(shí)間D1 ；步驟2 :判斷列車位置，并設(shè)置列車停車位置與始發(fā)站間線路的參數(shù)，同時(shí)給出停車位置和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線；步驟3 :設(shè)置運(yùn)行相關(guān)的列車參數(shù)；步驟4 :計(jì)算從停車位置運(yùn)行至始發(fā)站需要的時(shí)間& ；步驟5 :設(shè)置啟動相關(guān)的列車參數(shù)，并計(jì)算列車啟動過程需要的時(shí)間t2 ；步驟6 :確定列車啟動時(shí)刻T。。步驟1中，基于時(shí)刻表確定列車發(fā)車時(shí)刻T1和在始發(fā)站停站時(shí)間D1 ;列車發(fā)車時(shí)刻T1來自時(shí)刻表，根據(jù)運(yùn)營的需要確定列車發(fā)車時(shí)刻以及列車在始發(fā)站停站時(shí)間。步驟2中，當(dāng)列車位于車庫時(shí)，設(shè)置車庫與始發(fā)站間線路的參數(shù)，包括線路各區(qū)段的長度、坡度、曲率、限速和轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)位置；車庫和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線采用限速的速度-距離曲線運(yùn)行；a)如果列車位于正線停車線設(shè)置正線停車線與始發(fā)站間線路的參數(shù)，包括線路各區(qū)段的長度、坡度、曲率和限速。正線停車線和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線采用貼近限速的速度-距離曲線運(yùn)行；b)如果列車位于始發(fā)站則運(yùn)行時(shí)間為O。步驟3中，運(yùn)行相關(guān)的列車參數(shù)包括列車初始位置、重量、最大加速度、阻力系數(shù)和最大減速度。步驟4中，如果列車位于始發(fā)站，則h設(shè)為O ;如果列車位于車庫，則tft。。+、；如果列車位于正線停車，則t!=tal+tbl+tvl,從正線停車線到正線站臺的列車運(yùn)行時(shí)間包括加速路段W1 = ——，t x =——，制動路段=，tbX = ~—
2h b勻速路段C1= (A-1 — %其中，t。。為從車庫到轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間；t>為轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)到正線站臺的運(yùn)行時(shí)間；tals加速路段所需的時(shí)間；tbl為制動路段所需要的時(shí)間；tvl為勻速路段所需的時(shí)間；Vi為此段線路上的限制速度，Lvl為正線停車線到正線站臺的長度，a為加速度，b為減速度；sal為加速路段長度；sbl為制動路段長度。步驟5中，列車啟動過程需要的時(shí)間t2為 t2 = tn + max(r21,f22) + (t^ + f32) * 2其中，tn為列車管理系統(tǒng)TMS自動喚醒，集電靴自動放下和輔助逆變器CVS自動啟用時(shí)間；t21為檢測通風(fēng)和空調(diào)VAC、廣播/乘客信息系統(tǒng)PA/PIS、推進(jìn)控制電子單元PCE、司機(jī)顯示單元DDU、車門控制單元ECU、綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS、蓄電池充電設(shè)備BCH和車載列控設(shè)備VOBC所需時(shí)間；t22為檢測機(jī)械制動器時(shí)間；t31為檢測緊急制定控制EB時(shí)間；t32為檢測乘客門時(shí)間。步驟6中，確定列車啟動時(shí)刻總需要時(shí)間為Vt2，列車啟動時(shí)刻Ttl = T1- D1 - &
_ 七2。本發(fā)明的有益效果是，有較廣的應(yīng)用范圍，可用于全自動駕駛線路列車自動喚醒時(shí)刻計(jì)算，也可用于現(xiàn)有城市軌道交通線路列車啟動時(shí)刻的計(jì)算?；趯α熊噯舆\(yùn)行至始發(fā)站過程的分析，減少人為因素的干擾，提高估算精度。線路數(shù)據(jù)和列車參數(shù)都是可更改的?？梢愿鶕?jù)不同線路，不同型號列車計(jì)算列車啟動時(shí)刻。



圖I是本發(fā)明提供的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法流程圖；圖2是本發(fā)明提供的全自動無人駕駛線路列車自動喚醒時(shí)刻計(jì)算的示意圖；圖3是本發(fā)明提供的建議的車庫和始發(fā)站間列車運(yùn)行速度-距離曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。圖I是本發(fā)明提供的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法流程圖。圖I中，列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法具體包括以下步驟步驟I :基于時(shí)刻表確定列車發(fā)車時(shí)刻和始發(fā)站停站時(shí)間；步驟2 :設(shè)置列車運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，并給出列車運(yùn)行曲線，同時(shí)判斷列車此時(shí)的位置；如果列車位于車庫，則執(zhí)行步驟3 ;否，則執(zhí)行步驟4 ；步驟3 :設(shè)置車庫與始發(fā)站間線路參數(shù)，估算列車從車庫運(yùn)行至始發(fā)站需要的時(shí)間；同時(shí)設(shè)置喚醒相關(guān)的列車參數(shù)，估算列車喚醒過程需要的時(shí)間；從而得到列車自動喚醒時(shí)刻；步驟4 :判斷列車是否位于正線停車線，如果是，則執(zhí)行步驟5 ;否，則執(zhí)行步驟6 ；步驟5 :設(shè)置正線停車線與始發(fā)站間線路參數(shù)，估算列車從正線停車運(yùn)行至始發(fā)站需要的時(shí)間；同時(shí)設(shè)置喚醒相關(guān)的列車參數(shù)，估算列車喚醒過程需要的時(shí)間；從而得到列車自動喚醒時(shí)刻；步驟6 :判斷列車是否位于正線始發(fā)站，如果是，則執(zhí)行步驟7 ；步驟7 :設(shè)置喚醒相關(guān)的列車參數(shù)，估算列車喚醒過程需要的時(shí)間；從而得到列車自動喚醒時(shí)刻。
實(shí)施例對全自動無人駕駛系統(tǒng)的列車自動喚醒時(shí)刻的計(jì)算。圖2給出了于全自動無人駕駛線路列車自動喚醒時(shí)刻計(jì)算的示意圖。在全自動駕駛系統(tǒng)中列車未啟動前通常處于休眠狀態(tài)?？刂浦行墓ぷ魅藛T通過遠(yuǎn)程遙控的方式啟動位于車庫的列車。因此啟動列車又被稱為喚醒列車。喚醒列車與有人駕駛線路啟動列車不同的是，車地通信模塊一直處于開啟狀態(tài)，不需要啟動。
步驟101 :基于時(shí)刻表確定列車發(fā)車時(shí)刻T1和在始發(fā)站停站時(shí)間D1 ；列車發(fā)車時(shí)刻T1來自時(shí)刻表，根據(jù)運(yùn)營的需要確定列車發(fā)車時(shí)刻以及列車在始發(fā)
站停站時(shí)間。步驟102 :設(shè)置運(yùn)行相關(guān)的列車參數(shù)最大加速度a和最大減速度b ；步驟103 :基于站場圖確定車庫與轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)之間距離S1，設(shè)置各區(qū)段限速車輛段限速V1，道岔限速V2，站臺限速V3,正線限速V4 ;步驟104:基于站場圖確定轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)與始發(fā)站站臺停車點(diǎn)距離S2，其中轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)至道岔區(qū)段起點(diǎn)距離Sa2，道岔區(qū)段長度Sv2，站臺長度Lv3 ；步驟105 :設(shè)置啟動相關(guān)的列車參數(shù)，估算列車啟動過程需要的時(shí)間t2 ;全自動無 人駕駛列車的啟動過程包括以下步驟步驟1051 :列車管理系統(tǒng)TMS自動喚醒，集電靴自動放下和輔助逆變器CVS自動啟用時(shí)間為tn ；步驟1052 :檢測通風(fēng)和空調(diào)VAC、廣播/乘客信息系統(tǒng)PA/PIS、推進(jìn)控制電子單元PCE、司機(jī)顯示單元DDU、車門控制單元D⑶、綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS、蓄電池充電設(shè)備BCH和車載列控設(shè)備VOBC所需時(shí)間為t21 ；步驟1052 :增大空氣壓力，檢測機(jī)械制動器時(shí)間t22 ；步驟1053 :檢測緊急制定控制EB時(shí)間t31 ；步驟1054檢測乘客門時(shí)間t32 ；步驟1055 :另一端車載設(shè)備進(jìn)行步驟2053中的檢測。列車啟動過程所需要的時(shí)間為t2 =t21 + max(t2lrt22) + (t31 +t32) *- 2步驟106 :計(jì)算列車運(yùn)行時(shí)間A，包括兩段運(yùn)行時(shí)間從車庫到轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)和從轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)到正線站臺步驟1061 :從車庫到轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間t。。的計(jì)算加速Sal=」，tai =—
2a * a
2制動Sjji= ~ , t|ji = —?jiǎng)蛩儆捎谲囕v段限速要低于道岔限速，因此列車以車輛段限速勻速運(yùn)行至轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)停車Svl = S1 — Sal — Sj3I > tvl = d Sai 1Vv-因此，車庫到轉(zhuǎn)換軌的時(shí)間tcc=tal+tvl+tbl。步驟1062 :從轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)到正線站臺的運(yùn)行時(shí)間tjz計(jì)算列車在轉(zhuǎn)換軌停車等待出段信號機(jī)開放才能進(jìn)入正線。出段信號機(jī)開放的條件是出段信號機(jī)防護(hù)的正線處于空閑狀態(tài)。因此，需要考慮列車由轉(zhuǎn)換軌到正線的等待時(shí)間twait=f(h);其中h是正線列車運(yùn)行間隔時(shí)間變量。等待時(shí)間〖_隨著h變小而變大，但是最大值不會超過一個(gè)h。列車在道岔區(qū)運(yùn)行的時(shí)間tv2=Sv2/v2列車加速的時(shí)間ta+2 =—
V 2
咖73]接近站臺前的制動tb2 =
2y
站臺停車點(diǎn)前的制動sb3 = —，tb3 = ~r
2bD
( _ C列車在站臺勻速運(yùn)行的時(shí)間tv3= { v3 b3Vv3因此，轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)到正線站臺的運(yùn)行時(shí)間tjz = twait + tv2 + ta2 + tb2 + tb3 + tv3步驟1063 :計(jì)算上述情況下的喚醒時(shí)刻列車喚醒和運(yùn)行時(shí)間的總和t = ti + t2 = tjz + tcc + t2喚醒時(shí)刻T= T1 — D1 — t2 — tjz — tcc。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟 步驟I :基于時(shí)刻表確定列車發(fā)車時(shí)刻T1和始發(fā)站停站時(shí)間D1 ； 步驟2 :判斷列車位置，并設(shè)置列車停車位置與始發(fā)站間線路的參數(shù)，同時(shí)給出停車位置和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線； 步驟3 :設(shè)置運(yùn)行相關(guān)的列車參數(shù)； 步驟4 :計(jì)算從停車位置運(yùn)行至始發(fā)站需要的時(shí)間&； 步驟5 :設(shè)置啟動相關(guān)的列車參數(shù)，并計(jì)算列車啟動過程需要的時(shí)間t2 ； 步驟6 :確定列車啟動時(shí)刻I；。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，步驟2中， a)當(dāng)列車位于車庫時(shí)，設(shè)置車庫與始發(fā)站間線路的參數(shù)，包括線路各區(qū)段的長度、坡度、曲率、限速和轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)位置；車庫和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線采用限速的速度-距離曲線運(yùn)行； b)當(dāng)列車位于正線停車線時(shí)，設(shè)置正線停車線與始發(fā)站間線路的參數(shù)，包括線路各區(qū)段的長度、坡度、曲率和限速；正線停車線和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線采用貼近限速的速度-距離曲線運(yùn)行； c)當(dāng)列車位于始發(fā)站時(shí)，運(yùn)行時(shí)間為O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟3中，運(yùn)行相關(guān)的列車參數(shù)包括列車初始位置、重量、最大加速度、阻力系數(shù)和最大減速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟4中，當(dāng)列車位于始發(fā)站時(shí)，則h設(shè)為O ;當(dāng)列車位于車庫，則tft。。+!^ ;當(dāng)列車位于正線停車,則ti=tal+tbl+tvl ； 加速路段Sjll = ，13\ = _~， 2aa 制動路段= ，tbi = 一L 2b b 勻速路段b =、Lvi —Sai — 其中，tcc為從車庫到轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)的運(yùn)行時(shí)間；t>為轉(zhuǎn)換軌停車點(diǎn)到正線站臺的運(yùn)行時(shí)間；talS加速路段所需的時(shí)間；tbl為制動路段所需要的時(shí)間；tvl為勻速路段所需的時(shí)間J1為此段線路上的限制速度，Lvl為正線停車線到正線站臺的長度，a為加速度，b為減速度；sal為加速路段長度；sbl為制動路段長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟5中，列車啟動過程需要的時(shí)間&為廣2 =廣I I + HIiixO2i，廣22 ) + (廣+ ) * 2 其中，為列車管理系統(tǒng)TMS自動喚醒，集電靴自動放下和輔助逆變器CVS自動啟用時(shí)間；t21為檢測通風(fēng)和空調(diào)VAC、廣播/乘客信息系統(tǒng)PA/PIS、推進(jìn)控制電子單元PCE、司機(jī)顯示單元DDU、車門控制單元ECU、綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS、蓄電池充電設(shè)備BCH和車載列控設(shè)備VOBC所需時(shí)間；t22為檢測機(jī)械制動器時(shí)間；t31為檢測緊急制定控制EB時(shí)間；t32為檢測乘客門時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法，其特征在于，步驟6中，確定列車啟動時(shí)刻總需要時(shí)間為ti+t2，列車啟動時(shí)刻Ttl = T1 - D1 - - t2。
全文摘要
本發(fā)明公開了城市軌道交通領(lǐng)域的一種列車啟動時(shí)刻計(jì)算方法。其技術(shù)方案是，基于時(shí)刻表確定列車發(fā)車時(shí)刻和始發(fā)站停站時(shí)間，判斷列車位置，并設(shè)置列車停車位置與始發(fā)站間線路的參數(shù)，同時(shí)給出停車位置和始發(fā)站間列車運(yùn)行的速度-距離曲線，通過設(shè)置并計(jì)算運(yùn)行相關(guān)的列車參數(shù)；確定列車啟動時(shí)刻。本發(fā)明有較廣的應(yīng)用范圍，可用于全自動駕駛線路列車自動喚醒時(shí)刻計(jì)算，也可用于現(xiàn)有城市軌道交通線路列車啟動時(shí)刻的計(jì)算。基于對列車啟動運(yùn)行至始發(fā)站過程的分析，減少人為因素的干擾，提高估算精度。線路數(shù)據(jù)和列車參數(shù)都是可更改的。可以根據(jù)不同線路，不同型號列車計(jì)算列車啟動時(shí)刻。
文檔編號B61L25/04GK102881220SQ20121038464
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者荀徑, 唐濤, 丁奕, 趙波波, 李坤妃 申請人:北京交通大學(xué)