本發(fā)明涉及軌道交通的領(lǐng)域，尤其涉及列車虛擬聯(lián)掛控制的方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、軌道交通系統(tǒng)面臨更快捷、更高效運(yùn)輸更多貨物及旅客的壓力，由于建設(shè)新軌道線路或延展僅有軌道線路的成本高昂且時間周期長，這就要求現(xiàn)有軌道交通系統(tǒng)能夠在不增加線路的情況下，盡可能增加列車的運(yùn)行數(shù)量，且提高列車運(yùn)行速度。

2、提高列車運(yùn)行速度與運(yùn)輸更多貨物及旅客無法同步實(shí)現(xiàn)。動能k=1/2×m×v2，其中m是物體的質(zhì)量，v是物體的速度。動能定理表明，作用在物體上的合外力所做的機(jī)械功等于物體動能的變化量。當(dāng)運(yùn)輸?shù)呢浳餅橹剌d時，若列車仍保持高速運(yùn)行，會導(dǎo)致在牽引或者制動過程中，產(chǎn)生很大的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能作用于列車車輛的機(jī)械連接處，影響列車運(yùn)行安全。

3、虛擬聯(lián)掛不同于傳統(tǒng)的機(jī)械連掛，通過通信等手段，允許列車之間保持較小的安全間隔距離。這意味著減小了物體質(zhì)量，在同一軌道上可以安排更多的列車以較高的速度和更小的列車間距運(yùn)行，從而增加軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)輸能力。但是虛擬聯(lián)掛技術(shù)正處于研究和測試階段，其中分布式控制技術(shù)的研究使得每列列車都能根據(jù)自己及周圍其他列車的運(yùn)動情況自主決策行動，在實(shí)際運(yùn)用中存在列車間無線通信異常、或者虛擬聯(lián)掛進(jìn)入或者退出異常等安全機(jī)制控制策略不完善等問題，進(jìn)而影響虛擬聯(lián)掛列車的安全運(yùn)用。

4、現(xiàn)有技術(shù)中提出車車重聯(lián)裝置用于實(shí)現(xiàn)前后列車之間的通訊連接，車車重聯(lián)裝置基于5g技術(shù)和實(shí)時以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息互通。車車重聯(lián)是虛擬聯(lián)掛重要的組成部分，沒有提出冗余備份通信方式，包括信號增強(qiáng)方式等；沒有提出通信異常后的降級控制策略。提出列車測距裝置設(shè)置在相鄰列車中的前車或后車上,用于測量前后兩列車之間的間距。列車與相鄰列車之間軌道存在曲線，而測距裝置只能測量直線距離，存在誤差；且列車間距離較遠(yuǎn)時，列車測距裝置無法測量列車間距離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述目的，本發(fā)明提出了列車虛擬聯(lián)掛控制的方法，包括：

2、響應(yīng)于存在進(jìn)入條件，進(jìn)入虛擬聯(lián)掛，創(chuàng)建虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于所述虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控；

3、獲取監(jiān)控信息，根據(jù)所述監(jiān)控信息生成目標(biāo)速度曲線和安全距離，獲取列車定位信息，并基于所述列車定位信息生成位置目標(biāo)曲線；

4、通過所述位置目標(biāo)曲線和目標(biāo)速度曲線控制列車運(yùn)行，根據(jù)安全距離調(diào)整列車之間的距離；

5、響應(yīng)于存在退出條件，退出虛擬聯(lián)掛。

6、在一些實(shí)施例中，所述創(chuàng)建虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于所述虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控的步驟包括：

7、將etb和/或wtb重聯(lián)有線鏈路以及車載安全防護(hù)系統(tǒng)重聯(lián)有線鏈路切換成無線線路；

8、通過所述etb和/或wtb重聯(lián)有線鏈路進(jìn)行初運(yùn)行的編組，創(chuàng)建虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

9、通過所述車載安全防護(hù)系統(tǒng)重聯(lián)有線鏈路監(jiān)控并傳輸所述虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的列車數(shù)據(jù)。

10、在一些實(shí)施例中，所述獲取監(jiān)控信息，根據(jù)所述監(jiān)控信息生成目標(biāo)速度曲線的步驟包括：

11、獲取監(jiān)控信息，得到主控列車的性能數(shù)據(jù)和從控列車的性能數(shù)據(jù)；

12、根據(jù)所述主控列車的性能數(shù)據(jù)生成主控列車的目標(biāo)速度曲線；

13、根據(jù)所述從控列車的性能數(shù)據(jù)和所述主控列車的目標(biāo)速度曲線生成從控列車的主控列車目標(biāo)速度曲線，并根據(jù)主控列車實(shí)時速度同步修正所述主控列車的目標(biāo)速度曲線；

14、根據(jù)所述監(jiān)控信息中的限速曲線和所述從控列車的主控列車目標(biāo)速度曲線生成從控列車的列車目標(biāo)速度曲線。

15、在一些實(shí)施例中，所述獲取監(jiān)控信息，根據(jù)所述監(jiān)控信息生成安全距離的步驟包括：

16、根據(jù)所述監(jiān)控信息獲取實(shí)時制動參數(shù)；

17、將所述實(shí)時制動參數(shù)輸入到預(yù)設(shè)的列車制動模型中，得到制動距離；

18、將制動距離和預(yù)設(shè)的安全放量結(jié)合生成安全距離；

19、并根據(jù)監(jiān)控信息實(shí)時修正從控列車和主控列車的安全距離。

20、在一些實(shí)施例中，所述獲取列車位置信息的步驟包括：

21、響應(yīng)于無線通信正常，則將軌道路線劃分為具有無線通信接入點(diǎn)的多個區(qū)域段，當(dāng)列車在一個區(qū)域段運(yùn)行時，持續(xù)和無線通信接入點(diǎn)進(jìn)行無線通信，將虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的列車位置信息通過所述車載安全防護(hù)系統(tǒng)重聯(lián)有線鏈路進(jìn)行傳輸；

22、響應(yīng)于無線通信異常，則在列車的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上使用北斗短報(bào)文通信和北斗定位獲取衛(wèi)星信號，從衛(wèi)星信號中解析出衛(wèi)星的位置和時間信息并計(jì)算得到列車位置信息。

23、在一些實(shí)施例中，所述根據(jù)安全距離調(diào)整列車之間的距離的步驟包括：

24、當(dāng)前所述列車之間的距離低于安全距離時，對后續(xù)列車施加制動進(jìn)行減速；

25、當(dāng)前所述列車之間的距離高于安全距離，且逐步擴(kuò)大時，對后續(xù)列車施加牽引進(jìn)行加速。

26、在一些實(shí)施例中，所述列車之間的距離的計(jì)算過程如下，

27、獲取在前和后續(xù)兩部列車之間的直線距離以及兩列車間的軌道信息；

28、根據(jù)軌道信息獲取軌道距離、曲線坡度；

29、在直線距離上結(jié)合軌道距離得到基礎(chǔ)距離；

30、將曲線坡度和預(yù)設(shè)的曲線系數(shù)加權(quán)平均得到附加距離；

31、將基礎(chǔ)距離和附加距離相加得到列車之間的距離。

32、本發(fā)明提出了列車虛擬聯(lián)掛控制的系統(tǒng)，包括：

33、進(jìn)入模塊，配置為用于響應(yīng)于存在進(jìn)入條件，進(jìn)入虛擬聯(lián)掛，創(chuàng)建虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于所述虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控；

34、計(jì)算模塊，配置為用于獲取監(jiān)控信息，根據(jù)所述監(jiān)控信息生成目標(biāo)速度曲線和安全距離，獲取列車定位信息，并基于所述列車定位信息生成位置目標(biāo)曲線；

35、控制模塊，配置為用于通過所述位置目標(biāo)曲線和目標(biāo)速度曲線控制列車運(yùn)行，根據(jù)安全距離調(diào)整列車之間的距離；

36、退出模塊，配置為用于響應(yīng)于存在退出條件，退出虛擬聯(lián)掛。

37、在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括：

38、當(dāng)列車計(jì)長小于或等于預(yù)設(shè)距離，則在車列的列尾增加信號增強(qiáng)裝置；

39、當(dāng)列車計(jì)長大于預(yù)設(shè)距離，則在不大于預(yù)設(shè)距離的車列的中間處和車列的列尾增加信號增強(qiáng)裝置。

40、在一些實(shí)施例中，所述虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中每個列車車廂作為一個節(jié)點(diǎn)，并將主控列車作為中心節(jié)點(diǎn)，在每個列車車廂中設(shè)置獨(dú)立設(shè)備；

41、所有節(jié)點(diǎn)通過所述etb和/或wtb重聯(lián)有線鏈路相互連接，由所述etb和/或wtb重聯(lián)有線鏈路中的無線控制模塊按照樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行列車編組；

42、在每個列車車廂中通過以太網(wǎng)交換機(jī)與獨(dú)立設(shè)備構(gòu)建星形拓?fù)?，并由以太網(wǎng)交換機(jī)和無線控制模塊進(jìn)行通信。

43、本發(fā)明提出了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：

44、至少一個處理器；以及存儲器，所述存儲器存儲有可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時執(zhí)行所述列車虛擬聯(lián)掛控制的方法的步驟。

45、本發(fā)明提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時執(zhí)行所述列車虛擬聯(lián)掛控制的方法的步驟。

46、本發(fā)明至少具有以下有益技術(shù)效果：

47、本發(fā)明提出了列車虛擬聯(lián)掛控制的方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，方法包括：響應(yīng)于存在進(jìn)入條件，進(jìn)入虛擬聯(lián)掛，創(chuàng)建虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，基于所述虛擬聯(lián)掛網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控；獲取監(jiān)控信息，根據(jù)所述監(jiān)控信息生成目標(biāo)速度曲線和安全距離，獲取列車定位信息，并基于所述列車定位信息生成位置目標(biāo)曲線；通過所述位置目標(biāo)曲線和目標(biāo)速度曲線控制列車運(yùn)行，根據(jù)安全距離調(diào)整列車之間的距離；響應(yīng)于存在退出條件，退出虛擬聯(lián)掛。

48、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了列車間的非接觸式虛擬連接，提高了列車編組的靈活性和安全性。通過無線通信和同步異步組合控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了列車間的實(shí)時信息交換和協(xié)同運(yùn)行，提高了運(yùn)行效率和可靠性。通過優(yōu)化列車聯(lián)掛時間等決策內(nèi)容，虛擬聯(lián)掛技術(shù)能夠顯著提升線路的通行效率，虛擬聯(lián)掛技術(shù)不僅提高了效率，還確保了編組結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和平衡性。這一點(diǎn)對于保障列車運(yùn)行的安全性至關(guān)重要，減少能耗成本，虛擬聯(lián)掛技術(shù)支持列車在線快速靈活編組，實(shí)現(xiàn)運(yùn)能運(yùn)量動態(tài)匹配。適用于不同類型的列車和軌道條件，具有廣泛的應(yīng)用前景。