鐵路車輛中的自動列車操作系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 按照本公開內容的示例性實施例的教導總體上涉及一種鐵路車輛中的自動列車 操作系統，該自動列車操作系統被配置為根據通過診斷產生自動或無人操作鐵路車輛中的 牽引的推進系統的故障進行的推進系統的故障診斷來控制鐵路車輛速度。
【背景技術】
[0002] 本節提供了不一定為現有技術的涉及本公開內容的背景信息。各鐵路車輛可以由 列車互換地使用。
[0003] -般，當列車司機在操作室中操縱控制器以輸入推進等級并且傳輸推進等級的輸 入以產生牽引時，人工操作下的鐵路車輛通過牽引來行駛，以及自動或無人操作下的鐵路 車輛通過由替代列車司機的ΑΤ0(自動列車操作）設備根據設置的速度曲線而傳輸給鐵路 車輛的推進系統的推進輸出來運行。
[0004] 如果列車的推進系統中發生了故障而降低了列車的性能，缺陷在于列車速度由于 未能根據推進輸出而產生列車司機或ΑΤ0設備期望的牽引而變慢。進而，當列車的推進系 統中存在故障時，列車不能啟動。推進系統可以包括：編碼器，被配置為以PWM(脈寬調制） 信號產生來自列車司機或ΑΤ0設備的輸出；牽引控制單元，被配置為控制電機速度；以及安 裝在每個驅動單元上的電機和接口。
[0005] 在列車司機人工操作的情況下，通過掌握列車司機期望的牽引和列車的實際移 動，有可能檢查推進系統的異常，在ΑΤ0設備的自動或無人操作情況下，不易于由列車載有 的乘務人員或者控制中心檢查到異常。
[0006] 當推進系統中產生性能劣化時，列車可能以比期望速度低的速度運行，由此列車 可能由于不滿足設置的操作時間而延遲時間到站，導致操作調度都被弄亂。
[0007] 韓國公開專利號10-的現有技術公開了電力列車中的電機故障診 斷系統，其中檢測每個列車處安裝的電機的內線圈、外殼以及進氣口的溫度，并且當溫度存 在突然變化時，將溫度的突然變化確定為故障，并且變化點處的相關電機的溫度信息、列車 行駛速度、位置信息以及主控制器狀態被記錄，這些被發送到控制中心。
[0008] 進而，韓國公開專利號10-還公開了當相關列車由列車操作管理員 操作以允許通過精確地識別故障產生時刻、故障產生時刻的速度以及產生故障時刻的推進 狀態來允許快速維護和修復時，特定電機的故障被遠程掌握。
[0009] 如上所討論的，現有技術已提議了診斷電力列車的推進系統中的電機故障的方 法，其中檢測在每個列車處安裝的電機的內部線圈、外殼以及進氣口的溫度，并且當溫度存 在突然變化時，將溫度的突然變化確定為故障。
[0010] 然而，在推進系統中的故障或性能劣化方面，故障可能由各種原因引起，包括ΑΤ0 設備中的推進等級輸出和PWM產生設備之間的短路、PWM產生設備處的異常、PWM產生設備 和推進系統之間的接口異常或者電機處的異常。
[0011] 因而，現有技術遭遇的缺點在于當僅僅通過檢測電機的過熱來確定故障時難于診 斷由其它原因產生的故障或性能劣化。

【發明內容】

[0012] 本節提供了公開內容的一般概述，并且不是其全部范圍或者所有其特征的全面公 開。
[0013] 本公開內容的示例性方面在于本質上至少解決以上問題和/或缺點并且在于提 供至少以下優點。因此，本公開內容的一個方面提供了一種鐵路車輛中的自動列車操作系 統，被配置為根據通過診斷自動或無人操作鐵路車輛中產生牽引的推進系統的故障而進行 的推進系統的故障診斷來控制鐵路車輛。
[0014] 然而，應該強調，如以上解釋的，本公開內容不限于特別的公開內容。應該理解到 這里沒有提及的其他技術主題可以由那些本領域技術人員了解到。
[0015] 在本公開內容的一個概括方案中，提供了一種鐵路車輛中的自動列車操作系統， 其安裝在鐵路車輛上并且被配置為當執行自動或無人操作時控制鐵路車輛的速度，該系統 包括：
[0016] 速度曲線產生單元，被配置為基于從外部輸入的有限速度曲線來產生速度曲線信 息；
[0017] 軌道（鐵路線）數據庫，存儲有每個軌道段的軌道梯度信息和軌道曲率信息；
[0018] 列車（鐵路車輛）速度控制器，被配置為使用從外部輸入的列車的當前位置、當前 速度以及速度曲線信息來控制列車的速度；以及
[0019] 推進系統故障診斷單元，被配置為基于從列車速度控制器輸入的列車的當前速 度、軌道梯度信息、軌道曲率信息以及推進等級信息來診斷推進系統的故障狀態，以及被配 置為當推進系統故障時計算性能減損率和被配置為提供性能減損率給列車速度控制器。
[0020] 優選地，而非必須地，軌道數據庫為存儲有列車的當前位置、軌道梯度信息和軌道 曲率信息的數據庫，當存在來自推進系統故障診斷單元的請求時可以將軌道數據庫提供給 推進系統故障診斷單元。
[0021] 優選地，而非必須地，當列車的當前位置處的曲線速度大于列車的當前速度時列 車速度控制器可以輸出推進指令，并且當列車的當前位置處的曲線速度小于列車的當前速 度時可以輸出剎車指令。
[0022] 優選地，而非必須地，列車速度控制器可以輸出與列車的當前位置處的曲線速度 和列車的當前速度之間的誤差大小成比例的推進等級信息。
[0023] 優選地，而非必須地，列車速度控制器可以通過響應于推進系統故障診斷單元提 供的性能減損率的程度而增加推進等級所增加的推進等級值來補償性能減損。
[0024] 優選地，而非必須地，推進系統故障診斷單元可以包括：
[0025] 牽引（力）計算單元，被配置為使用列車的當前速度和推進等級信息來計算要求 的牽引（力）；
[0026] 加速度計算單元，被配置為使用列車的當前速度和之前存儲的速度來計算當前的 加速度；
[0027] 列車模型單元，被配置為使用列車的當前速度、要求的牽引、軌道曲率信息和軌道 梯度信息來計算要求的加速度，以及
[0028] 故障狀態診斷單元，被配置為通過接收當前加速度和要求的加速度來計算相對加 速度誤差以及通過當相對加速度誤差大于設置值時判定推進系統故障來響應于誤差程度 而計算性能減損率。
[0029] 優選地，而非必須地，牽引計算單元可以包括用推進等級信息和每個速度的要求 的牽引所配置的查找表，并使用查找表來計算要求的牽引。
[0030] 優選地，而非必須地，推進系統故障診斷單元可以包括存儲器，其被配置為存儲列 車的當前的速度并且在下一步驟提供所存儲的列車的當前速度到加速度計算單元。
[0031] 優選地，而非必須地，列車模型單元可以使用下面的等式來計算要求的加速度：
[0033] 其中，AD(k)為根據當前速度和推進等級預測的要求的加速度，FD(k)為要求的牽 弓丨，cl、c2、c3為與行駛阻力相關的常數，V(k)為當前速度，m為列車的等價質量，g為重力 加速度常數，r(k)為軌道曲率，c4為與曲率阻力相關的常數，以及Θ (k)為軌道梯度。
[0034] 優選地，而非必須地，故障狀態診斷單元可以被配置為使用下面的等式來計算性 能減損率：
[0036] 其中，DA性能減損率，AD(k)為要求的加速度，A(k)為當前加速度，α (〇〈 α〈1) 為設置值，以及，
為相對加速度誤差。
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