一种虚拟联挂编队内安全防护的方法、装置及存储介质与流程

本发明主要涉及到虚拟联挂，特指一种虚拟联挂编队内安全防护的方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、随着交通线路规模不断增大与乘客流量的日益增加，部分线路或者局部区域运力供给与客流需求间矛盾较为突出，潮汐客流、共线线路、大站快车等运营场景下的痛点问题日益凸显。

2、目前，交通线路多采用固定编组列车单线运营，控制系统按照固定间隔运行，难以通过灵活调配列车的车辆数量，满足不同运力的需求，存在部分线路、区段运力不足，部分线路、区段运力浪费的情况。

3、为解决上述问题，虚拟联挂技术应运而生。虚拟联挂是指列车间通过无线通信传输、主动感知获取相邻车的协同感知消息，打破既有闭塞限制，实现无需物理车钩的车-车的联挂。列车可以在运行过程中动态改变自己的“构成”，根据客流情况灵活配置编组，根据不同区段、时段的客流需求而改变列车编组，从而较好地适应客流时间及空间分布规律。虚拟联挂将构建基于客流变化的列车动态灵活编组，实现列车在智能调度下的多车协同控制运行，虚拟联挂已成为行业公认的列车运行控制系统未来的创新发展方向。

4、城市轨道交通信号系统的基本宗旨为控制列车安全高效运行，因此虚拟联挂系统不可避免地要解决“安全”和“高效”的问题。如何确保虚拟联挂编队内列车间的安全性，如何使虚拟联挂编队更加高效地运行，提高线路通过能力，这些均成为待解决的技术难题及热点。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、能够提高编队内列车间安全性、能够提高编队列车运营效率的虚拟联挂编队内安全防护的方法、装置及存储介质。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种虚拟联挂编队内安全防护的方法，其包括：

4、步骤s1：基于车车通信，获取主车及前序列车的状态信息；

5、利用虚拟联挂编队内车车间点对点的通信，虚拟联挂编队内的从车可以实时获得其前车的状态信息，实时获得虚拟联挂编队主车的状态信息；

6、步骤s2：基于自主感知，获取主车及前序列车的相对状态信息；

7、利用自主感知技术，使得虚拟联挂编队内的从车实时获得其前车的相对状态信息；

8、步骤s3：以ieee-1474的安全制动模型为基础，结合车辆的实际制动特性，采用基于目标的安全制动模型计算编队内列车间的安全间隔；

9、步骤s4：通过逻辑判断编队内列车实际间隔，进行动态调整，输出控制命令。

10、作为本发明方法的进一步改进：所述虚拟联挂编队内相邻列车间建立点对点通信，虚拟联挂编队内的主车向从车广播整体编队信息，从车向其前车或者主车汇报从车信息。

11、作为本发明方法的进一步改进：所述整体编队信息包括编队车次号、编队申请到的轨旁资源、编队状态、编队完整性、主车特性参数中的一项或多项。

12、作为本发明方法的进一步改进：所述从车信息包括从车特性参数，所述从车特性参数包括从车速度、位置、加速度、制动率、完整性中的一项或多项。

13、作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s3中，进行安全间隔的计算是由基于目标的安全制动模型中从车虚拟联挂安全防护逻辑进行的；所述从车虚拟联挂安全防护逻辑处理的流程包括：

14、步骤s301：基于从t2t通信和自主感知模块获取的主车及前序列车状态信息，从车计算其主车或前序列车“最有利情况下”的安全制动距离、位置和速度；

15、步骤s302：从车基于ieee1474.1标准中规定的安全制动模型，计算其“最不利情况下”的安全制动距离；

16、步骤s303：主车或前序列车“最有利情况下”的安全制动距离与从车“最不利情况下”的安全制动距离之差即为当前编队最小的安全间隔；

17、步骤s304：从车基于持续性、周期性的计算，在实际距离超过相对安全距离时，从车采取降低速度或加速度来校正其位置，从车以安全间隔跟随主车或者前序列车运行；若离前序列车太远，则要缩小距离，从车牵引加速。

18、作为本发明方法的进一步改进：所述步骤s302中，收到主车或前序列车发出紧急制动指令，后车充分考虑本列车从牵引状态变化到列车紧急制动真正生效的时间、前后车的通信延时、本列车的测速误差和初始定位误差因素，以形成控制。

19、作为本发明方法的进一步改进：所述基于目标的安全制动模型中，根据列车速度值分段分情况，主车或前序列车的安全制动决策如下：

20、(a)列车速度高于t值且不在制动阶段：若收到紧急制动命令，安全制动模型考虑d段+e段；所述t值为列车电制动向空气制动转换的速度阈值，具体根据实际列车特性而定；

21、(b)列车速度高于t值且处于制动阶段，分为三种情况：

22、(b1)若收到紧急制动命令且车辆还未施加空气制动，安全制动模型考虑d段+e段；

23、(b2)若收到紧急制动命令且车辆空气制动尚未完全建立，安全制动模型考虑部分d段+e段；

24、(b3)若收到紧急制动命令且车辆空气制动已完全建立，安全制动模型仅考虑e段；

25、(c)列车速度低于t值：无论车辆是否处于制动阶段，安全制动模型均考虑d段+e段。

26、作为本发明方法的进一步改进：所述基于目标的安全制动模型中，从车在收到主车或者前序列车发出紧急制动指令后，采用从车安全制动决策：

27、(a)采用串行和并行组合的结构，列车车辆收到信号系统的紧急制动指令后，并行实施牵引封锁和紧急制动建立；

28、(b)牵引切除时间决策，从信号系统硬线输出切除牵引指令，到列车牵引系统实施牵引切除的时间可优化为80ms-120ms(具体根据实际列车特性而定)；

29、(c)d段减速度与时间呈线性关系为a(t)＝kt-0.1a，该式为制动力从10％到90％施加阶段减速度a与时间t的关系函数。

30、本发明进一步提供一种用来实施上述方法的虚拟联挂编队内安全防护的装置，其包括：

31、t2t通信模块，用于实时进行列车间点对点的通信，获取编队内列车的实时状态信息；

32、自主感知模块，用于自主感知前序列车的相对状态信息；

33、逻辑处理模块，用于进行编队内列车间安全间隔的计算，以及最优速度计算；

34、控制输出模块，用于向牵引和制动系统输出控制命令。

35、本发明进一步提供一种存储介质，所述存储介质能够被计算机或处理器读取，所述存储介质中存储有用来执行上述任意一种方法的计算机程序。

36、与现有技术相比，本发明的优点就在于：

37、1、本发明的虚拟联挂编队内安全防护的方法、装置及存储介质，原理简单、能够提高编队内列车间安全性、能够提高编队列车运营效率，通过融合自主感知，提高了系统可靠性；本发明的上述方法能够充分考虑编队主车的实际状态和制动距离，确保虚拟联挂编队内的安全性，又能尽最大可能的缩短列车间隔，提高线路运输效率，促进城市轨道交通信号控制系统的发展。

38、2、本发明的虚拟联挂编队内安全防护的方法、装置及存储介质，与传统安全制动距离模型相比，本发明由于优化了牵引切除时间，在保证安全的基础上有效缩短了列车追踪距离。

39、3、本发明的虚拟联挂编队内安全防护的方法、装置及存储介质，与传统“撞软墙”追踪防护方式相比，通过创建分阶段处理新模型，既保证了虚拟联挂编队内列车间的安全性(避免了编队内列车的碰撞)，又提高了各方面的效率。