一种基于轨道超高设计的ATO控车方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通列车控制，尤其涉及一种基于轨道超高设计的ato控车方法及系统。

背景技术：

1、随着城市轨道交通的快速发展，列车在曲线段运行时的稳定性和乘客的舒适性日益受到关注。曲线段超高设计作为轨道工程中的关键技术，对于保证列车运行安全和乘客乘坐体验至关重要。机车车辆在曲线上行驶时产生离心力，使外轨承受较大的压力，发生剧烈的侧面磨耗，并使旅客感觉不适，严重时甚至会造成倾覆事故。为此须将外轨抬高到一定的程度，利用车体重力产生的向心力来平衡离心力，此时平衡加速度为0，乘客的舒适性最好，对轨道的磨损最小。

2、为提高运营效率，地铁设计规范中规定：在正常情况下，允许未被平衡加速度为0.4m/s2。传统的轨道交通系统中，信号系统的列车自动运行系统(automatic traincontrol，ato)子系统通常根据轨道专业提供的最高运行速度来控制列车运行。然而，这种固定速度的控制方式往往导致列车在曲线段运行时处于欠超高的状态，即列车实际运行速度高于平衡速度，从而产生离心力大于向心力的情况。

3、欠超高状态下，列车在曲线段运行时会出现车辆偏载现象，即车辆重心向外侧轨道移动，导致外侧轨道承受更大的压力，加速轨道的磨损。此外，乘客在欠超高状态下也会感到一定的不适感，影响乘车体验。因此，如何在保证列车运行安全的前提下，优化ato控车方法，减少曲线段轨道的磨损，提升乘客舒适性，成为当前轨道交通领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种基于轨道超高设计的ato控车方法及系统，以减少对轨道曲线段的磨损，降低后期运维成本，提高乘客舒适性。

2、本发明提供一种基于轨道超高设计的ato控车方法，该方法包括：

3、步骤s1：列车在曲线段运行时取未被平衡加速度时的运行速度，计算列车在曲线段的最速推荐速度曲线，所述最速推荐速度包括ato第一推荐运行速度和atp防护速度；

4、步骤s2：计算列车自动监控系统ats设置的运行时间与最速运行过程的运行时间的差值，判断所述差值是否小于等于0；

5、步骤s3：若是，则列车处于晚点状态，列车按照ato第一推荐运行速度和atp防护速度运行，并以所述最速推荐速度曲线为目标进行列车运行控制；

6、步骤s4：若否，则列车处于早点状态，根据所述差值和曲线段区间运行时长，获得运行过程中每个曲线段应增加的时长；根据每个曲线段应增加的时长获得曲线段的ato第二推荐运行速度；

7、步骤s5：判断ato第二推荐运行速度是否降至平衡加速度为0时的运行速度，若是，则为最优运行策略，根据最优运行策略运行；若否，则降至未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间的运行速度，降低轨道磨损，提升乘客舒适性。

8、优选地，所述步骤s1包括：

9、列车在曲线段限速时，受线路条件限制，无法达到线路最高运行速度，列车在曲线段运行时取未被平衡加速度0.4m/s2时的运行速度，计算列车在曲线段的最速推荐速度曲线，所述最速推荐速度包括ato第一推荐运行速度和atp防护速度，

10、ato第一推荐运行速度为：

11、atp防护速度为：

12、其中，h为超高值，r为曲线半径，vato1为ato第一推荐运行速度，vatp为atp防护速度。

13、优选地，所述步骤s4中根据所述差值和曲线段区间运行时长，获得运行过程中每个曲线段应增加的时长，公式为：

14、

15、其中，tdi为列车在第i段曲线的运行时长，△t为列车自监控系统ats设置的运行时间与最速运行过程的运行时间的差值，△ti为运行过程中第i段曲线应增加的时长。

16、优选地，平衡加速度为0时的运行速度为：

17、

18、其中，vato0为平衡加速度为0时的运行速度，h为超高值，r为曲线半径。

19、优选地，所述步骤s5中，若否，则降至未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间的运行速度，降低轨道磨损，提升乘客舒适性，包括：

20、若vato0<vato2<vato1，其中，vato2为ato第二推荐运行速度，h为超高值，r为曲线半径，轨道仍处于欠超高的状态，但未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间，对轨道的磨损减小，乘客舒适性得到提升。

21、与现有技术相比，本发明提供的一种基于轨道超高设计的ato控车方法具有如下有益效果：列车在曲线段运行时取未被平衡加速度时的运行速度，计算列车在曲线段的最速推荐速度曲线，所述最速推荐速度包括ato第一推荐运行速度和atp防护速度；计算列车自动监控系统ats设置的运行时间与最速运行过程的运行时间的差值，判断所述差值是否小于等于0；若是，则列车处于晚点状态，列车按照ato第一推荐运行速度和atp防护速度运行，并以所述最速推荐速度曲线为目标进行列车运行控制；若否，则列车处于早点状态，根据所述差值和曲线段区间运行时长，获得运行过程中每个曲线段应增加的时长；根据每个曲线段应增加的时长获得曲线段的ato第二推荐运行速度；判断ato第二推荐运行速度是否降至平衡加速度为0时的运行速度，若是，则为最优运行策略，根据最优运行策略运行；若否，则降至未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间的运行速度，降低轨道磨损，提升乘客舒适性。列车在高峰段或者需要赶点，处于晚点状态时，ato按照轨道提供的最速推荐速度运行；在平峰运营时段，列车处于早点状态，ato在控车时将列车在曲线段的运行速度适当降低，使得超高提供的向心力和列车运行产生的离心力尽量平衡，未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间，对轨道曲线段的磨损减少，可以有效降低后期运维成本，也能为乘客提供最好的乘车体验。

22、本发明还提供一种基于轨道超高设计的ato控车系统，该系统包括：

23、最速推荐模块，用于列车在曲线段运行时取未被平衡加速度时的运行速度，计算列车在曲线段的最速推荐速度曲线，所述最速推荐速度包括ato第一推荐运行速度和atp防护速度；

24、差值计算模块，用于计算列车自动监控系统ats设置的运行时间与最速运行过程的运行时间的差值，判断所述差值是否小于等于0；

25、列车晚点模块，用于当差值小于等于0时，列车处于晚点状态，列车按照ato第一推荐运行速度和atp防护速度运行，并以所述最速推荐速度曲线为目标进行列车运行控制；

26、列车早点模块，用于当差值大于0时，列车处于早点状态，根据所述差值和曲线段区间运行时长，获得运行过程中每个曲线段应增加的时长；根据每个曲线段应增加的时长获得曲线段的ato第二推荐运行速度；

27、优化策略模块，用于判断ato第二推荐运行速度是否降至平衡加速度为0时的运行速度，若是，则为最优运行策略，根据最优运行策略运行；若否，则未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间，降低轨道磨损，提升乘客舒适性。

28、优选地，所述最速推荐模块中，列车在曲线段限速时，受线路条件限制，无法达到线路最高运行速度，列车在曲线段运行时取未被平衡加速度0.4m/s2时的运行速度，计算列车在曲线段的最速推荐速度曲线，所述最速推荐速度包括ato第一推荐运行速度和atp防护速度，

29、ato第一推荐运行速度为：

30、atp防护速度为：

31、其中，h为超高值，r为曲线半径，vato1为ato第一推荐运行速度，vatp为atp防护速度。

32、优选地，所述列车早点模块中，根据所述差值和曲线段区间运行时长，获得运行过程中每个曲线段应增加的时长，公式为：

33、

34、其中，tdi为列车在第i段曲线的运行时长，△t为列车自监控系统ats设置的运行时间与最速运行过程的运行时间的差值，△ti为运行过程中第i段曲线应增加的时长。

35、优选地，平衡加速度为0时的运行速度为：

36、

37、其中，vato0为平衡加速度为0时的运行速度，h为超高值，r为曲线半径。

38、优选地，所述优化策略模块中，若否，则降至未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间的运行速度，降低轨道磨损，提升乘客舒适性，包括：

39、若vato0<vato2<vato1，其中，vato2为ato第二推荐运行速度，h为超高值，r为曲线半径，轨道仍处于欠超高的状态，但未被平衡加速度在0至0.4m/s2之间，对轨道的磨损减小，乘客舒适性得到提升。

40、与现有技术相比，本发明提供的一种基于轨道超高设计的ato控车系统的有益效果与上述技术方案所述一种基于轨道超高设计的ato控车方法的有益效果相同，在此不做赘述。

41、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。