一种列车及其协同控制系统和方法与流程

本发明涉及轨道交通，特别是涉及一种列车及其协同控制系统和方法。

背景技术：

1、随着经济发展，需要进一步提升列车的运输效率。增加列车编组的牵引载重量是提升运输效率的有效手段，传统的单节机车牵引的列车，受单节机车的动力限制，导致列车的牵引载重能力有限，难以满足更高运输能力的需求。

2、因此，越来越多的场合中，列车编组中会设置多台牵引机车以提升整车运输能力。同时，当列车编组的车厢数目较多时，载重较大，受到车辆联挂车钩性能、车辆缓冲器性能、车辆牵引/制动性能限制，通常需要将各台牵引机车分散布置在列车编组中，即避免牵引机车集中在一起的情况。

3、由于各台牵引机车分散布置在列车编组中，且列车长度较长，运行时不同车厢的工况不同，便需要各台牵引机车的控制装置实现协同控制，从而实现各牵引机车的协同动作，进而保障整列车平稳、安全运行。

4、目前，一些基于列车无线重联网络的协同控制方案已经提出，然而这些方案在应用时，由于控制装置相互之间的无线通信链路的拓扑较为复杂，导致协同动作的同步效果差，难以实现准确、有效的协同控制。

5、综上所述，对于多牵引机车的列车，如何有效地实现列车的协同控制，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种列车及其协同控制系统和方法，以对于多牵引机车的列车，有效地实现列车的协同控制。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种列车的协同控制系统，包括：设置在主控牵引机车中的主控同步操纵装置，以及设置在各个从控牵引机车中的各个从控同步操纵装置；

4、所述主控同步操纵装置以及各个所述从控同步操纵装置中均包括主时钟电路以及控制电路；

5、各个所述主时钟电路均用于接收卫星信号并为与自身相连接的控制电路授时，且各个所述主时钟电路按照第一周期进行对时；

6、所述主控同步操纵装置中的控制电路用于通过移动通信网络与各个所述从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制。

7、优选的，所述主控同步操纵装置中还包括：

8、主控冗余控制电路，用于接收所述主控同步操纵装置中的主时钟电路的授时，并与所述主控同步操纵装置中的控制电路进行数据同步，以作为所述主控同步操纵装置中的控制电路的热备冗余。

9、优选的，所述主控同步操纵装置的电源包括第一电源和第二电源，所述第一电源和所述第二电源均用于为所述主控同步操纵装置供电以进行电源冗余。

10、优选的，各个所述从控同步操纵装置中均还包括：

11、从控冗余控制电路，用于接收自身所在的所述从控同步操纵装置中的主时钟电路的授时，并与自身所在的所述从控同步操纵装置中的控制电路进行数据同步，以作为自身所在的所述从控同步操纵装置中的控制电路的热备冗余。

12、优选的，各个所述从控同步操纵装置的电源均包括第三电源和第四电源，所述第三电源和所述第四电源均用于为自身所在的所述从控同步操纵装置供电以进行电源冗余。

13、优选的，各个所述主时钟电路按照第一周期进行对时，包括：

14、所述主控同步操纵装置中的主时钟电路每隔第一周期获取各个从控同步操纵装置中的主时钟电路的时间；

15、当获取的任一从控同步操纵装置中的主时钟电路的时间与所述主控同步操纵装置中的主时钟电路的时间的差异超过第一差异阈值时，控制该从控同步操纵装置中的主时钟电路忽略自身接收的卫星信号，并将所述主控同步操纵装置中的主时钟电路的时间作为该从控同步操纵装置的主时钟电路获取到的当前时间。

16、优选的，各个主时钟电路均还用于：

17、在接收到卫星信号时进行校验，当校验成功时将所述主时钟电路自身的时间同步为接收到的卫星信号中的时间。

18、优选的，各个主时钟电路均还用于：

19、当卫星信号不可用，且不可用的持续时长未超过第一时长阈值时，将主时钟电路自身的时间视为可用，以继续为与自身相连接的控制电路授时；

20、当卫星信号不可用，且不可用的持续时长超过所述第一时长阈值时，将主时钟电路自身的时间视为不可用，且获取自身之外的其他任一主时钟电路的时间并作为该主时钟电路的自身时间。

21、优选的，所述移动通信网络为基于lte或者5g的移动通信网络。

22、优选的，所述主控同步操纵装置中的控制电路具体用于：

23、按照预设的行车控制策略，进行主控牵引机车的行车控制；

24、按照所述行车控制策略，生成第一控制信号，并通过移动通信网络将所述第一控制信号发送至各个所述从控同步操纵装置中的控制电路，以使得任意1个所述从控同步操纵装置中的控制电路根据所述第一控制信号以及所述行车控制策略，进行自身所在的从控牵引机车的行车控制。

25、优选的，各个从控同步操纵装置划分为1个第一从控同步操纵装置，n个第二从控同步操纵装置，以及n个第三从控同步操纵装置；

26、所述第一从控同步操纵装置与所述主控同步操纵装置通过列车线路进行重联通信；针对任意1个第二从控同步操纵装置，具有相应的1个第三从控同步操纵装置与该第二从控同步操纵装置通过列车线路进行重联通信，且通过数据同步进行热备冗余；

27、在第一模式下，所述主控同步操纵装置中的控制电路具体用于：通过移动通信网络与各个所述从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制；

28、在第二模式下，所述主控同步操纵装置中的控制电路具体用于：通过移动通信网络与各个所述第二从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制；

29、其中，在所述第二模式下，所述第一从控同步操纵装置通过接收所述主控同步操纵装置发送的控制指令进行自身所在的从控牵引机车的控制；任意1个所述第三从控同步操纵装置通过接收与自身重联通信的所述第二从控同步操纵装置发送的控制指令进行自身所在的从控牵引机车的控制。

30、一种列车的协同控制方法，在主控牵引机车中设置有主控同步操纵装置，在各个从控牵引机车中设置有各个从控同步操纵装置，所述主控同步操纵装置以及各个所述从控同步操纵装置中均包括主时钟电路以及控制电路，所述列车的协同控制方法包括：

31、各个所述主时钟电路均接收卫星信号并为与自身相连接的控制电路授时；

32、各个所述主时钟电路按照第一周期进行对时；

33、所述主控同步操纵装置中的控制电路通过移动通信网络与各个所述从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制。

34、优选的，所述主控同步操纵装置中的控制电路通过移动通信网络与各个所述从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制，包括：

35、所述主控同步操纵装置按照预设的行车控制策略，进行主控牵引机车的行车控制；

36、按照所述行车控制策略，生成第一控制信号，并通过移动通信网络将所述第一控制信号发送至各个所述从控同步操纵装置中的控制电路，以使得任意1个所述从控同步操纵装置中的控制电路根据所述第一控制信号以及所述行车控制策略，进行自身所在的从控牵引机车的行车控制。

37、优选的，各个从控同步操纵装置划分为1个第一从控同步操纵装置，n个第二从控同步操纵装置，以及n个第三从控同步操纵装置；n为正整数；

38、所述第一从控同步操纵装置与所述主控同步操纵装置通过列车线路进行重联通信；针对任意1个第二从控同步操纵装置，具有相应的1个第三从控同步操纵装置与该第二从控同步操纵装置通过列车线路进行重联通信，且通过数据同步进行热备冗余；

39、所述主控同步操纵装置中的控制电路通过移动通信网络与各个所述从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制，包括：

40、在第一模式下，所述主控同步操纵装置中的控制电路通过移动通信网络与各个所述从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制；

41、在第二模式下，所述主控同步操纵装置中的控制电路通过移动通信网络与各个所述第二从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制；

42、其中，在所述第二模式下，所述第一从控同步操纵装置通过接收所述主控同步操纵装置发送的控制指令进行自身所在的从控牵引机车的控制；任意1个所述第三从控同步操纵装置通过接收与自身重联通信的所述第二从控同步操纵装置发送的控制指令进行自身所在的从控牵引机车的控制。

43、一种列车，包括如上述所述的列车的协同控制系统。

44、应用本发明实施例所提供的技术方案，在主控牵引机车中设置了主控同步操纵装置，在各个从控牵引机车中设置了各个从控同步操纵装置，并且，主控同步操纵装置以及各个从控同步操纵装置中均设置了主时钟电路以及控制电路。本技术的各个主时钟电路均可以接收卫星信号，从而得到卫星时间，相较于列车自身的计时系统更为准确，也就有利于后续实现准确的协同控制。各个主时钟电路会为与自身相连接的控制电路授时，并且，为了进一步地保障时间的一致性，本技术的各个主时钟电路按照第一周期进行对时，也就有利于保障后续实现准确的协同控制。并且，主控同步操纵装置中的控制电路通过移动通信网络与各个从控同步操纵装置中的控制电路通信连接，进行列车运行的协同控制，也就是说，本技术是通过移动通信网络实现控制电路之间的相互通信，通信更为稳定、高效，也有利于实现准确、有效的协同控制。

45、综上所述，对于多牵引机车的列车，本技术的方案可以实现准确、有效的协同控制。