一种列车运行监督限处理方法、系统、介质和设备与流程

本技术涉及车载信号控制领域，尤其涉及一种面向欧洲列车控制系统车载设备的列车运行监督限处理方法及系统。

背景技术：

1、欧洲列车控制系统（etcs）车载设备在目标速度监督和天花板速度监督过程中，需根据列车制动能力模型与前方线路坡度实时计算制动曲线与监督限。现行协调制动曲线模型自baseline 3引入，baseline 4 release 1仅对制动建立时间作了局部优化，其核心预测逻辑为：当减速度估计值表征列车等速或减速时，仍按估计速度保持恒定直至触及紧急制动减速度曲线的假设进行监督限计算，列车正在减速所对应的负加速度值被直接丢弃而不用于放宽。该设计取向虽保证了最不利条件下的安全裕度，却导致已能在目标点前安全停车或减速的列车仍被过早触发常用制动或紧急制动干预，形成双重制动，造成运能损失，并迫使运营依赖非零释放速度或越权通过授权终点等变通手段。公开文献已指出上述问题并提出以实际减速度参与制动曲线计算的改进思路，但均未给出防止因噪声、空转、滑行、制动缓解等导致误放宽的门控机制与安全回退方案。

2、因此，如何在不降低目标点后方安全裕度的前提下，于列车确已有效制动且减速度可信时减少非必要干预，并在失信时瞬时回退至标准防护曲线，为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种列车运行监督限处理方法、系统、计算机可读存储介质和电子设备，用以解决现行协调制动曲线模型在列车已有效制动时仍按估计速度恒定假设外推、导致对已制动列车过早触发常用制动干预或者紧急制动干预的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种列车运行监督限处理方法，包括：

4、在每一计算周期，获取列车的运动状态信息、制动状态信息和当前列车速度；根据所述运动状态信息确定估计速度，并根据所述运动状态信息和所述制动状态信息确定减速度估计值和表征所述减速度估计值可信程度的可信度；

5、根据所述减速度估计值和所述可信度确定可信减速度；所述可信减速度为不优于所述减速度估计值的安全侧取值；

6、根据所述估计速度和紧急制动保证减速度计算标准监督限，其中所述标准监督限的计算采用所述估计速度在预设时间偏置内保持恒定的预测模型；根据所述估计速度、所述紧急制动保证减速度和所述可信减速度计算放宽监督限，其中所述放宽监督限的计算以所述可信减速度替代所述估计速度参与所述预设时间偏置内的距离积分；所述标准监督限和所述放宽监督限均为速度距离二维平面上的触发位置，分别用于与所述当前列车速度比较以判定是否触发制动干预；各所述触发位置沿运行方向坐标向目标方向增大，且数值越大表示允许越靠近目标；

7、判断预设的使能条件组是否满足，所述使能条件组至少根据所述减速度估计值、所述可信度以及所述制动状态信息来表征当前是否允许采用所述放宽监督限；

8、在所述使能条件组连续满足达第一设定时长时，将放宽使能状态切换为允许放宽；在任一时刻所述使能条件组不满足时，将所述放宽使能状态切换为禁止放宽，并在第二设定时长内保持所述禁止放宽；

9、在所述放宽使能状态为允许放宽时，对所述放宽监督限进行安全钳位后作为输出监督限；在所述放宽使能状态为禁止放宽时，将所述输出监督限回退至所述标准监督限；所述输出监督限为用于与所述当前列车速度比较以判定是否触发所述制动干预的监督限。

10、可选的，对所述放宽监督限进行安全钳位后作为输出监督限之后，还包括：

11、将所述输出监督限发送至制动干预判决模块；

12、在所述制动干预判决模块中，比较所述当前列车速度与所述输出监督限所对应的触发位置处的速度限值，当所述当前列车速度达到或超过所述速度限值时，生成制动干预命令；

13、输出所述制动干预命令至列车制动控制系统；

14、在所述目标为授权终点且所述列车处于接近所述授权终点的状态时，根据所述可信减速度与所述列车至所述授权终点之间的剩余距离，估算使所述列车无需越权操作即可完成停车的最小释放速度，并将所述最小释放速度限制为不大于运营允许释放速度上限后输出。

15、可选的，所述可信减速度与所述可信度按以下方式确定：

16、以减速度幅值计，构建滑动时间窗口，在所述滑动时间窗口内采集各计算周期的所述减速度估计值的幅值；

17、计算所述滑动时间窗口内所述减速度估计值幅值的设定分位数，作为第一候选幅值；

18、对所述减速度估计值进行慢变滤波处理，得到慢变滤波值，取所述慢变滤波值的幅值作为第二候选幅值；

19、比较所述第一候选幅值与所述第二候选幅值，取二者中的较小者，再减去预设安全裕量，并以零为下限，将所得幅值取负号作为所述可信减速度，且强制所述可信减速度不大于零；

20、其中，所述设定分位数对应于所述滑动时间窗口内从最小幅值向最大幅值方向累计达到设定比例时的幅值；取所述较小者的处理与减去所述预设安全裕量的处理均朝减小所述可信减速度所表征减速能力的方向进行，使所述可信减速度所表征的减速能力弱于所述减速度估计值所表征的减速能力；

21、对持续性因子、平稳性因子、制动指令与制动反馈一致性因子、测速测距完好性因子与减速方向一致性因子中的至少两项分别取值，并将所取各项因子加权求和或逻辑合取，得到所述可信度；所述持续性因子表征所述减速度估计值连续满足有效减速条件的持续时长，所述平稳性因子表征所述滑动时间窗口内所述减速度估计值的波动程度，所述制动指令与制动反馈一致性因子表征制动命令与制动反馈所反映的制动力状态是否一致，所述测速测距完好性因子表征测速测距功能是否报告有效，所述减速方向一致性因子表征所述减速度估计值所指示的减速方向与所述列车的运行方向是否匹配。

22、可选的，对所述放宽监督限进行安全钳位，包括：

23、获取所述标准监督限在所述速度距离二维平面上对应的第一触发位置，获取所述放宽监督限在所述速度距离二维平面上对应的候选触发位置；

24、获取由所述可信减速度所证明的最大允许触发位置，所述最大允许触发位置为在不超过安全接近范围的前提下允许的最靠近目标的触发位置；

25、比较所述第一触发位置、所述候选触发位置和所述最大允许触发位置，将所述候选触发位置限制于不大于所述最大允许触发位置且不小于所述第一触发位置的范围内，将限制后的位置作为所述输出监督限的触发位置；

26、所述安全钳位保持所述紧急制动保证减速度在所述允许放宽时与所述禁止放宽时取同一数值，且不使所述紧急制动保证减速度增大；

27、所述由可信减速度所证明的最大允许触发位置按如下方式确定：设定误信暴露窗，在所述预设时间偏置内自当前时刻起的所述误信暴露窗内按所述可信减速度减速，所述误信暴露窗结束后假设所述可信减速度完全失效且列车不再减速直至所述预设时间偏置结束，其后按所述紧急制动保证减速度停车，并据此反算在保证停车安全的前提下允许的最靠近目标的触发位置作为所述最大允许触发位置；

28、所述误信暴露窗根据判定所述使能条件组被破坏并完成退出所述允许放宽所需的最大计算周期数与所述计算周期的乘积确定，且在所述误信暴露窗超过所述列车按所述可信减速度减速至停车所需的时长时，将所述误信暴露窗截断为所述减速至停车所需的时长；

29、并且，在所述放宽使能状态为允许放宽且制动反馈通道有效时，获取制动反馈所表征的制动力或制动缸压力的建立完成比例，所述建立完成比例为实测值与目标值之比；在多通道采集所述建立完成比例时，取各通道的所述建立完成比例中的最小值并减去预设测量裕量，得到安全侧建立完成比例，且将所述安全侧建立完成比例的上限限制为小于一；按所述安全侧建立完成比例缩短制动建立时间，得到缩短后的制动建立时间，并将所述缩短后的制动建立时间限制为不低于预设最小制动建立时间；以所述缩短后的制动建立时间参与所述放宽监督限的计算，且所述标准监督限仍按未缩短的所述制动建立时间计算。

30、可选的，所述使能条件组包括以下全部条件：

31、所述减速度估计值小于或等于预设有效减速门限的负值，表征列车处于有效减速状态，且所述可信减速度小于或等于所述预设有效减速门限的负值；

32、所述可信度大于或等于预设可信度阈值；

33、所述制动状态信息中的制动命令状态为常用制动施加状态或紧急制动施加状态，且制动反馈状态为非缓解状态与非牵引状态；

34、测速测距功能完好性状态为有效状态；

35、列车当前未处于紧急制动触发后的锁闭流程中；

36、当所述使能条件组中任一项条件不满足时，判定所述使能条件组不满足；其中，所述预设有效减速门限的绝对值大于测速噪声等效减速度且小于常用制动最小有效减速度。

37、可选的，所述以所述可信减速度替代所述估计速度参与所述预设时间偏置内的距离积分之前，还包括：

38、获取当前位置的坡度加速度分量，将所述可信减速度减去所述当前位置的坡度加速度分量，得到制动自身贡献分量；

39、获取前方预测区间内各位置处的坡度加速度分量，选取其中助推列车加速作用最强的一个作为最不利坡度加速度分量，将所述制动自身贡献分量叠加所述最不利坡度加速度分量，得到有效减速度；所述前方预测区间的长度取所述列车的全长与本计算周期最大接近段长度之和；

40、以所述有效减速度替代所述可信减速度参与所述预设时间偏置内的距离积分，并以所述有效减速度替代所述可信减速度确定所述最大允许触发位置；

41、比较所述有效减速度与预设最小有效减速度门限，当所述有效减速度的绝对值小于所述预设最小有效减速度门限时，禁止将所述放宽使能状态切换为允许放宽；若当前所述放宽使能状态为允许放宽，则同一计算周期将所述放宽使能状态切换为禁止放宽，并将所述输出监督限回退至所述标准监督限。

42、可选的，所述方法还包括：

43、监测空转状态标志、滑行状态标志、制动缓解状态标志、制动指令与制动反馈一致性标志以及测速测距完好性状态标志；

44、当监测到以下任一种情形发生时，同一计算周期强制将所述放宽使能状态切换为禁止放宽，并将所述输出监督限回退至所述标准监督限：所述空转状态标志指示发生空转，所述滑行状态标志指示发生滑行，所述制动缓解状态标志指示制动已缓解，所述制动指令与制动反馈一致性标志指示制动命令与制动反馈不一致，或所述测速测距完好性状态标志指示完好性丢失；

45、其中，强制切换过程与所述情形的发生处于同一计算周期内，不延迟至后续计算周期。

46、第二方面，本技术提供一种列车运行监督限处理系统，包括：

47、数据采集模块，用于在每一计算周期，获取列车的运动状态信息、制动状态信息和当前列车速度；根据所述运动状态信息确定估计速度，并根据所述运动状态信息和所述制动状态信息确定减速度估计值和表征所述减速度估计值可信程度的可信度；

48、减速度估计模块，用于根据所述减速度估计值和所述可信度确定可信减速度；所述可信减速度为不优于所述减速度估计值的安全侧取值；

49、监督限计算模块，用于根据所述估计速度和紧急制动保证减速度计算标准监督限，根据所述估计速度、所述紧急制动保证减速度和所述可信减速度计算放宽监督限；其中，所述标准监督限的计算采用所述估计速度在预设时间偏置内保持恒定的预测模型，所述放宽监督限的计算以所述可信减速度替代所述估计速度参与所述预设时间偏置内的距离积分；所述标准监督限和所述放宽监督限均为速度距离二维平面上的触发位置，分别用于与所述当前列车速度比较以判定是否触发制动干预；各所述触发位置沿运行方向坐标向目标方向增大，且数值越大表示允许越靠近目标；

50、使能判断模块，用于判断预设的使能条件组是否满足，所述使能条件组至少根据所述减速度估计值、所述可信度以及所述制动状态信息来表征当前是否允许采用所述放宽监督限；

51、使能模块，用于在所述使能条件组连续满足达第一设定时长时，将放宽使能状态切换为允许放宽；在任一时刻所述使能条件组不满足时，将所述放宽使能状态切换为禁止放宽，并在第二设定时长内保持所述禁止放宽；

52、监督限输出模块，用于在所述放宽使能状态为允许放宽时，对所述放宽监督限进行安全钳位后作为输出监督限；在所述放宽使能状态为禁止放宽时，将所述输出监督限回退至所述标准监督限；所述输出监督限为用于与所述当前列车速度比较以判定是否触发所述制动干预的监督限。

53、第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现第一方面所述的方法的步骤。

54、第四方面，本技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法的步骤。

55、本技术中，标准监督限始终按估计速度在预设时间偏置内保持恒定的预测假设计算，放宽监督限以可信减速度替代恒定假设参与距离积分，二者并行计算、互不替代。速度估计值结合制动状态信息得到可信度，可信减速度朝减小减速能力的方向取安全侧数值，使进入放宽路径的减速度弱于列车实际减速能力，从源头抑制因测速噪声、点刹或空转滑行造成的误放宽。通过设定使能条件组的使能条件，在使能条件组连续满足达第一设定时长方可切换为允许放宽，任一时刻不满足即切换为禁止放宽并在第二设定时长内保持，能够有效抑制临界工况下的反复切换。最后，输出监督限经安全钳位限定于标准监督限所对应的触发位置与由可信减速度所证明的最大允许触发位置之间，且紧急制动保证减速度在允许放宽与禁止放宽时取同一数值，保证输出结果在任何工况下均不劣于标准监督限所对应的安全水平。可见，本技术在列车确已有效制动且减速度可信时后移干预触发位置，减少非必要的常用制动干预和紧急制动干预，避免双重制动，且能够在减速度不可信时立即回退至标准监督限，不降低目标点后方的安全裕度。

56、本技术还提供一种列车运行监督限处理系统、计算机可读存储介质和电子设备，具有上述有益效果，此处不再赘述。