[发明专利]基于ATP/ATO设备的重载机车信号的同步控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重载机车控制技术，尤其是一种利用ATP-ATO设备作为控制设备的由多节机车编组组成的列车控制技术，具体地说是一种基于ATP-ATO设备的重载机车信号的同步控制方法。

背景技术

    目前，我国大秦重载列车专线作为我国第一条专门开行重载列车的电气化线路,以开行5000t～10000t级的煤炭专用列车为主,其机车信号系统是依靠450MHz/800MHz的无线通信链接来遥控多台从控机车，使这些机车联挂像一个整体列车一样运行，从而大大减少车钩力，各机车分别供气改善了制动性能。然而使用这种系统也有一些不令人满意的地方，如在使用中出现一些线路区段通信数据丢失或中断现象，主要是通信采用自覆盖技术，它的覆盖随位置、车长和会车情况而变化，使得通讯不可控。因此，国内重载运输的不断提升需要研究或研发具有本国技术知识产权的大吨位机车和机车控制信号系统。目前国内这方面的研究还处于起步阶段。

重载列车是长挂车、多台机车牵引的组合货运列车，在牵引和制动过程中，按照动力的分布各机车同步施力，把一列货车看成几个小编组列车运行，保证编组之间独立工况或同步工况，要达到此目的，需要解决两方面的技术难题，一是动力分布的计算并根据车况向各机车传达控制命令，主从机车同步动作；二是完成命令传达的同步。

发明内容

本发明的目的是针对现有的重载列车动力及控制信号难以同步的问题，发明一种基于ATP/ATO设备的重载机车信号的同步控制方法。

本发明的技术方案是：

一种基于ATP/ATO设备的重载机车信号的同步控制方法，其特征是它包括列车动力分布的同步控制及无线数据的同步传输：

    首先，为每个机车安装一套完全相同的ATP/ATO设备，以便于编组；

其次，以沿运行方向的一端的机车作为列车的主控机车，负责与列控调度中心通信，同时由主控机车根据线路状况和编组情况计算动力分布并向从控机车发同步控制命令，从控机车接受主控机车的命令，同步施加牵引或制动力；主控机车根据以下力学模型为从控机车分配牵引或制动力，车载ATP将调节各个机车的牵引和制动命令,车载ATO进行实时驱动或制动，从而达到有效的同步载荷控制：

M_ia_i=FC_i-l-FC_i –FW_i+FTE_i-FDB_i–FB_i                         

式中，ai为第i车的加速度；Mi为第i车的质量；FC_i-l为第i车的前车钩力，i=0时，FC_0-l=0；FC_i为第i车的后车钩力，当i=n时，FC_n=0；FW_i为第i车的总的运行阻力，包括等效运行阻力、坡道力、曲线阻力、起动阻力等；FTE_i为牵引力，仅作用于机车；FDB_i为动力制动力，仅作用于机车；FB_i为第i车的空气制动力；

第三，主从机车间控制命令采用GSM-R数字移动通信网作为机车信号的无线通信同步链路；主控机车ATP/ATO把命令信号通过车载通讯COM将数据发到GSM-R网的地面通讯节点，地面通讯节点经网络管理转发到从控机车的COM，从控机车的ATP/ATO接到命令后实现动力分布的阶梯控制，并采用心跳同步信号和镜像计数器技术实现信号同步。

所述的ATP/ATO控制设备的互通同步机制是在主从逻辑点对点的通讯中，实现时间同步，按50ms的心跳间隔输出同步信号，ATP/ATO内部的实时控制能捕捉到同步信号并跟踪，一旦发生同步信号错位，通过比对镜像计数器进行再同步；如果错位超过设定的时间阀门，主从机车的ATP/ATO按默认的动力分布经验模型采取紧急制动，防止断钩或其它事故发生，同时在司机室DMI（驾驶操作屏或人机界面）上发出报警信号，记录事故事件。