基于时间同步的主从机车控制方法、组合列车及设备与流程

本发明实施例涉及轨道交通，具体涉及一种基于时间同步的主从机车控制方法、组合列车及设备。

背景技术：

1、无线重联编组列车通常包含有多台机车，两台机车之间放置若干节车厢，位于列车运行方向最前方的机车称为主控机车，其他机车称为从控机车。列车动力学试验表明，主从机车同步性对列车纵向动力学性能有直接影响，同步性越好，列车纵向动力学性能越好，运行越平稳，反之越差。目前主要采用无线同步操控系统来实现主从机车的同步控制，其基本原理为：主控机车通过无线通信方式与各个从控机车进行指令、状态及故障信息交互，从而实现对各个从控机车的同步控制。

2、然而现有无线同步操控系统无论是采用lte-l、gsm-r还是电台通信，其同步性都会受到通信延迟与通信抖动制约，难以保障同步性。为了提升控制的同步性，发明名称为“一种重载机车信号的同步控制系统及方法”的中国专利申请提出了通过gsm-r按50ms的心跳间隔输出同步信号，列车自动防护子系统(automatic train protection，简称atp)/列车自动运行系统(automatic train operation，简称ato)设备内部的实时控制捕捉同步信号并跟踪，一旦发生同步信号错位，则通过比对镜像计数器进行再同步。其主要思路是通过50ms心跳报文进行主从机车控制指令同步，心跳报文失效时则通过镜像计数器进行再同步。本质上是想通过高频率、低延迟的心跳报文，提升相对低频率的控制报文同步性。但是只要是无线通信就会受周围环境以及设备本身性能影响，无法避免通信延迟和通信抖动，依然难以保障同步性。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于时间同步的主从机车控制方法、组合列车及设备，用以解决现有方法受通信延迟与通信抖动制约，难以保障同步性的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供一种基于时间同步的主从机车控制方法，包括：

3、保持主控机车与各个从控机车之间时间同步；

4、响应于用户的操作指令，主控机车生成控制指令并确定控制指令的执行时刻；

5、主控机车采用无线通信的方式将控制指令以及控制指令的执行时刻发送至各个从控机车；

6、当时间到达执行时刻时，主控机车与各个从控机车执行控制指令。

7、一种实施例中，保持主控机车与各个从控机车之间时间同步，包括：

8、主控机车与各个从控机车分别采用高精度时钟源的时间作为系统时间；

9、按照预设校准周期获取全球定位系统的时间对各个高精度时钟源进行校时，以使主控机车与各个从控机车的系统时间同步。

10、一种实施例中，预设校准周期根据如下表达式确定：

11、tgc＝tse/(2*te)

12、其中，tgc表示预设校准周期，te表示高精度时钟源误差，tse表示系统允许误差。

13、一种实施例中，确定控制指令的执行时刻，包括：

14、控制指令在主控机车与各个从控机车中的执行时刻相同，且执行时刻与当前时刻的时间差大于等于各个从控机车无线通信延迟时间的最大值。

15、一种实施例中，确定控制指令的执行时刻，包括：

16、获取主控机车的控制回路延迟时间以及各个从控机车的控制回路延迟时间；

17、根据主控机车的控制回路延迟时间以及各个从控机车的控制回路延迟时间，对控制指令在主控机车中的执行时刻以及控制指令在各个从控机车中的执行时刻进行时间补偿。

18、一种实施例中，对控制指令在主控机车中的执行时刻以及控制指令在各个从控机车中的执行时刻进行时间补偿，包括：

19、控制指令在主控机车中的执行时刻与控制指令在各个从控机车中的执行时刻的时间差，等于主控机车的控制回路延迟时间与各个从控机车的控制回路延迟时间的时间差，以使主控机车和各个从控机车对控制指令的响应同步。

20、一种实施例中，当对主控机车与各个从控机车实行异步控制时，所述方法还包括：

21、对控制指令在主控机车与各个从控机车中的执行时刻减去对应的超前时长，或者，加上对应的滞后时长。

22、第二方面，本发明实施例提供一种组合列车，包括：一个主控机车和至少一个从控机车；采用如第一方面任一项所述的基于时间同步的主从机车控制方法实现对组合列车的控制。

23、第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

24、至少一个处理器和存储器；

25、存储器存储计算机执行指令；

26、至少一个处理器执行存储器存储的计算机执行指令，使得至少一个处理器执行如第一方面任一项所述的基于时间同步的主从机车控制方法。

27、第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如第一方面任一项所述的基于时间同步的主从机车控制方法。

28、本发明实施例提供的基于时间同步的主从机车控制方法、组合列车及设备，通过保持主控机车与各个从控机车之间时间同步；响应于用户的操作指令，主控机车生成控制指令并确定控制指令的执行时刻；主控机车采用无线通信的方式将控制指令以及控制指令的执行时刻发送至各个从控机车；当时间到达执行时刻时，主控机车与各个从控机车执行控制指令，实现了对主从机车的同步控制。由于控制指令的执行时刻不再受通信延迟与通信抖动的制约，因此能够很好地保障主从机车之间的同步性，从而提升列车纵向动力学性能。

技术特征：

1.一种基于时间同步的主从机车控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保持主控机车与各个从控机车之间时间同步，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设校准周期根据如下表达式确定：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述控制指令的执行时刻，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述控制指令的执行时刻，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述控制指令在所述主控机车中的执行时刻以及所述控制指令在各个所述从控机车中的执行时刻进行时间补偿，包括：

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，当对主控机车与各个从控机车实行异步控制时，所述方法还包括：

8.一种组合列车，其特征在于，包括：一个主控机车和至少一个从控机车；

9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的基于时间同步的主从机车控制方法。

技术总结
本发明实施例提供一种基于时间同步的主从机车控制方法、组合列车及设备，该方法包括：保持主控机车与各个从控机车之间时间同步；响应于用户的操作指令，主控机车生成控制指令并确定控制指令的执行时刻；主控机车采用无线通信的方式将控制指令以及控制指令的执行时刻发送至各个从控机车；当时间到达执行时刻时，主控机车与各个从控机车执行控制指令，实现了对主从机车的同步控制。由于控制指令的执行时刻不再受通信延迟与通信抖动的制约，因此能够很好地保障主从机车之间的同步性，从而提升列车纵向动力学性能。

技术研发人员：林磊,王佳,徐富宏,罗皓中,胡国宏,游梓轩,熊湘阅
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5