防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法，属于高速列车自动驾驶系统技术领域，该系统包括列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；列车位置耦合模块，用于根据期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；列车速度耦合模块，用于根据期望运行控制曲线，结合距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；列车加速度控制模块，用于根据速度时间耦合信息控制列车的加速度。本发明通过生成ATP防护曲线下的列车运行控制曲线实现了高速列车的自动运行；同时，通过ATP和ATO数据的有机融合，避免了高速列车的超速超距运行，避免了因超速超距引发的误报警或紧急制动事件的发生，提高了高速列车的运行效率。

权利要求

1.一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，包括：列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；所述列车运行曲线生成模块根据时刻表设定的发车与停车时间、列车参数、线路特性参数、站间限速以及行驶距离，以节能和乘车舒适性为目标，在计算资源允许的条件下，通过离散搜索最小的距离-时间间隔点上的速度信息，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线；

列车位置耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；

所述列车位置耦合模块包括：

列车定位单元，用于实时采集高速列车的实际位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的实际-期望误差；

列车允许距离获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的允许-期望误差；

列车距离误差转换单元，用于根据所述位置实际-期望误差和所述位置允许-期望误差获取距离误差变换信息；

列车距离误差放大单元，用于根据所述距离误差变换信息获取所述距离时间耦合信息；

列车速度耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；

列车加速度控制模块，用于根据所述速度时间耦合信息控制列车的加速度。

2.根据权利要求1所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车速度耦合模块包括：列车定速单元，用于实时采集高速列车的实际速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的实际-期望误差；

列车允许速度获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的允许-期望误差；

列车速度误差转换单元，用于根据所述速度实际-期望误差、所述速度允许-期望误差和所述距离时间耦合信息获取所述速度误差变换信息。

3.根据权利要求2所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车加速度控制模块包括：列车速度误差放大单元，用于根据所述速度误差变换信息获取所述速度时间耦合信息；

加速度调整单元，用于根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。

4.一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S110：生成ATP防护曲线下的列车运行距离-速度-时间曲线，该曲线包括距离-时间曲线和速度-时间曲线；包括，步骤S111：读取车载设备接收到的时刻表设定的发车与停车时间，得到站间运行分配的总时间，并读取列车参数，所述列车参数包括列车质量、牵引特性和制动特性；读取线路特性参数，所述线路特性参数包括线路坡度、隧道、曲率和阻力，读取行驶总长度；

步骤S112：设定节能和乘车舒适性为目标，在车载资源允许条件下尽可能设置小间隔的距离-时间间隔点，并搜索满足节能和乘车舒适性的速度-时间点，并相连所搜索的点以生成距离-速度-时间曲线；

步骤S120：根据所述距离-时间曲线获取列车的距离时间耦合信息；包括，步骤S121：采集列车的当前位置P(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的实际-期望误差ep＝P(t)-Pr(t)；

步骤S122：采集列车的ATP系统允许位置Pa(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的允许-期望误差ρp＝Pa(t)-Pr(t)；

步骤S123：根据所述位置实际-期望误差ep和所述位置允许-期望误差ρp获取所述距离误差变换信息sp，步骤S124：根据所述距离误差变换信息sp获取所述距离时间耦合信息k1·sp，其中，k1表示正常数距离控制参数；

步骤S130：根据所述速度-时间曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；

步骤S140：根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S130具体包括：步骤S131：采集列车的当前速度v(t)，与所述速度-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的实际-期望误差ev＝v(t)-vr(t)；

步骤S132：采集列车的ATP系统允许速度va(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的允许-期望误差ρv＝va(t)-vr(t)；

步骤S133：根据所述位置实际-期望误差ev、所述位置允许-期望误差ρv和所述距离时间耦合信息k1·sp获取所述速度误差变换信息sv，

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S140具体包括：根据所述速度误差变换信息sv获取所述速度时间耦合信息-k2·sv，其中，k2表示正常数速度控制参数，通过-k2·sv实时控制列车的加速度。

说明书

防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高速列车自动驾驶系统技术领域，具体涉及一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法。

背景技术

[0002] 列车自动驾驶(Automatic Train Operation，简称ATO)系统在城轨列车中已得到广泛应用，ATO系统根据列车超速防护(Automatic Train Protection，简称ATP)系统生成的控制曲线，自动生成牵引与制动命令，实现列车自动加减速、进站精确停车和车门/屏蔽门联动控制等功能。

[0003] 我国高速铁路网络规模和覆盖范围不断扩大、运行环境复杂，影响高铁运行的外部干扰因素多，如雨雪、大风天气等，同时，由于高速铁路线路状况、高速列车的运行速度和设备结构及功能复杂度均比城轨列车系统复杂，所以高速列车的自动驾驶在高速铁路中一直未得到实际应用。在我国已运营的高速铁路中，速度超过250Km/h的列车采用了CTCS-3(Chinese Train Control System Level 3)，在CTCS-3系统中，车载ATP设备根据地面设备发送的线路信息，实时计算允许高速列车安全运行的最大速度和距离下运行，当列车速度超过最大允许速度或距离超过最大允许距离时，自动输出报警或制动命令，超速超巨过多将触发紧急制动，使列车停止运行。即使当前高速列车是司机控制为主，但列车超速超距事件仍有可能发生。若高速列车运行应用ATO系统，利用ATO控制高速列车在运行过程中避免超速超距事件的发生，将极大提高列车运行的安全稳定和可靠性，降低人为因素造成事故的概率，提高高速铁路系统自动化程度和铁路匀速效率。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种能够实现高速列车自动驾驶，避免高速列车因超速超距造成的自动报警或制动事件发生，提高了高速铁路运输效率的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统及控制方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

[0006] 一方面，本发明提供一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，该系统包括：

[0007] 列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；

[0008] 列车位置耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；

[0009] 列车速度耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；

[0010] 列车加速度控制模块，用于根据所述速度时间耦合信息控制列车的加速度。

[0011] 进一步的，所述列车运行曲线生成模块根据时刻表设定的发车与停车时间、列车参数、线路特性参数、站间限速以及行驶距离，以节能和乘车舒适性为目标，在计算资源允许的条件下，通过离散搜索最小的距离-时间间隔点上的速度信息，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。

[0012] 进一步的，所述列车位置耦合模块包括：

[0013] 列车定位单元，用于实时采集高速列车的实际位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的实际-期望误差；

[0014] 列车允许距离获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的允许-期望误差；

[0015] 列车位置误差转换单元，用于根据所述位置实际-期望误差和所述位置允许-期望误差获取所述距离误差变换信息；

[0016] 列车距离误差放大单元，用于根据所述距离误差变换信息获取所述距离时间耦合信息。

[0017] 进一步的，所述列车速度耦合模块包括：

[0018] 列车定速单元，用于实时采集高速列车的实际速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的实际-期望误差；

[0019] 列车允许速度获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的允许-期望误差；

[0020] 列车速度误差转换单元，用于根据所述速度实际-期望误差、所述速度允许-期望误差和所述距离时间耦合信息获取所述速度误差变换信息。

[0021] 进一步的，所述列车加速度控制模块包括：

[0022] 列车速度误差放大单元，用于根据所述速度误差变换信息获取所述速度时间耦合信息；

[0023] 加速度调整单元，用于根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。

[0024] 另一方面，本发明提供一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制方法，该方法包括如下步骤：

[0025] 步骤S110：生成ATP防护曲线下的列车运行距离-速度-时间曲线，该曲线包括距离-时间曲线和速度-时间曲线；

[0026] 步骤S120：根据所述距离时间曲线获取列车的距离时间耦合信息；

[0027] 步骤S130：根据所述速度-时间曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；

[0028] 步骤S140：根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。

[0029] 进一步的，所述步骤S110具体包括：

[0030] 步骤S111：读取车载设备接收到的时刻表设定的发车与停车时间，得到站间运行分配的总时间，并读取列车参数，所述列车参数包括列车质量、牵引特性、制动特性；读取线路特性参数，所述线路特性参数包括线路坡度、隧道、曲率、阻力，读取行驶总长度；

[0031] 步骤S112：设定节能和乘车舒适性为目标，在车载资源允许条件下尽可能设置小间隔的距离-时间间隔点，并搜索满足节能和乘车舒适性的速度-时间点，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。

[0032] 进一步的，所述步骤S120具体包括：

[0033] 步骤S121：采集列车的当前位置P(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的实际-期望误差ep＝P(t)-Pr(t)；

[0034] 步骤S122：采集列车的ATP系统允许位置Pa(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的允许-期望误差ρp＝Pa(t)-Pr(t)；

[0035] 步骤S123：根据所述位置实际-期望误差ep和所述位置允许-期望误差ρp获取所述距离误差变换信息sp，

[0036]

[0037] 步骤S124：根据所述距离误差变换信息sp获取所述距离时间耦合信息k1·sp，其中，k1表示正常数距离控制参数。

[0038] 进一步的，所述步骤S130具体包括：

[0039] 步骤S131：采集列车的当前速度v(t)，与所述速度-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的实际-期望误差ev＝v(t)-vr(t)；

[0040] 步骤S132：采集列车的ATP系统允许速度va(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的允许-期望误差ρv＝va(t)-vr(t)；

[0041] 步骤S133：根据所述位置实际-期望误差ev、所述位置允许-期望误差ρv和所述距离时间耦合信息k1·sp获取所述速度误差变换信息sv，

[0042]

[0043] 进一步的，所述步骤S140具体包括：

[0044] 根据所述距离速度变换信息sv获取所述速度时间耦合信息-k2·sv，其中，k2表示正常数速度控制参数，通过-k2·sv实时控制列车的加速度。

[0045] 本发明有益效果：通过生成ATP防护曲线下的列车期望运行控制曲线，使列车跟踪该曲线进行自动运行；同时，通过ATP系统和ATO系统的数据有机融合，使列车不发生超速超距运行，避免了因列车超速超距引发的自动报警或紧急制动事件的发生，提高了高速列车的运行效率。

[0046] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0047] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0048] 图1为本发明实施例一所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统原理框图。

[0049] 图2为本发明实施例二所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制方法流程图。

[0050] 图3为本发明实施例三所述的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统原理框图。

[0051] 图4为本发明实施例三所述的高速列车自动驾驶运行的距离-时间曲线示意图。

[0052] 图5为本发明实施例三所述的高速列车自动驾驶运行的速度-时间曲线示意图。

[0053] 图6为本发明实施例三所述的高速列车ATP系统允许距离与实际距离的误差曲线示意图。

[0054] 图7为本发明实施例三所述的高速列车ATP系统允许速度与实际速度的误差曲线示意图。

具体实施方式

[0055] 下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0056] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。应该理解，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接，使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

[0057] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

[0058] 为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。

[0059] 本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。

[0060] 实施例一

[0061] 如图1所示本发明实施例提供了一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，该系统包括：

[0062] 列车运行曲线生成模块，用于生成高速列车的期望运行控制曲线；

[0063] 列车位置耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线获取列车的距离时间耦合信息；

[0064] 列车速度耦合模块，用于根据所述期望运行控制曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；

[0065] 列车加速度控制模块，用于根据所述速度时间耦合信息控制列车的加速度。

[0066] 在本发明的具体实施例一中，所述列车运行曲线生成模块读取车载设备接收到的时刻表设定的发车与停车时间，得到站间运行分配的总时间，并读取列车参数，含列车质量、牵引特性、制动特性，读取线路特性参数，含线路坡度、隧道、曲率、阻力，读取行驶总长度；

[0067] 设定节能和乘车舒适性为目标，在车载资源允许条件下尽可能设置小间隔的距离-时间间隔点，并搜索满足节能和乘车舒适性的速度-时间点，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。

[0068] 在本发明的具体实施例一中，所述列车位置耦合模块包括：

[0069] 列车定位单元，用于实时采集高速列车的实际位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的实际-期望误差；

[0070] 列车允许距离获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速位置，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望位置获取列车位置的允许-期望误差；

[0071] 列车位置误差转换单元，用于根据所述位置实际-期望误差和所述位置允许-期望误差获取所述距离误差变换信息；

[0072] 列车距离误差放大单元，用于根据所述距离误差变换信息获取所述距离时间耦合信息。

[0073] 在本发明的具体实施例一中，所述列车速度耦合模块包括：

[0074] 列车定速单元，用于实时采集高速列车的实际速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的实际-期望误差；

[0075] 列车允许速度获取单元，用于采集高速列车的ATP匀速速度，结合所述期望运行控制曲线中的列车期望速度获取列车速度的允许-期望误差；

[0076] 列车速度误差转换单元，用于根据所述速度实际-期望误差、所述速度允许-期望误差和所述距离时间耦合信息获取所述速度误差变换信息。

[0077] 在本发明的具体实施例一中，所述列车加速度控制模块包括：

[0078] 列车速度误差放大单元，用于根据所述速度误差变换信息获取所述速度时间耦合信息；

[0079] 加速度调整单元，用于根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。

[0080] 实施例二

[0081] 如图2所示，本发明实施例二提供的一种利用实施例一所述的系统进行高速列车自动驾驶控制的方法，该方法包括如下流程步骤：

[0082] 步骤S110：生成ATP防护曲线下的列车运行距离-速度-时间曲线，该曲线包括距离-时间曲线和速度-时间曲线；

[0083] 步骤S120：根据所述距离时间曲线获取列车的距离时间耦合信息；

[0084] 步骤S130：根据所述速度-时间曲线，结合所述距离时间耦合信息，获取列车的速度时间耦合信息；

[0085] 步骤S140：根据所述速度时间耦合信息实时调整列车的加速度。

[0086] 在本发明的具体实施例二中，所述步骤S110具体包括：

[0087] 步骤S111：读取车载设备接收到的时刻表设定的发车与停车时间，得到站间运行分配的总时间，并读取列车参数，含列车质量、牵引特性、制动特性，读取线路特性参数，含线路坡度、隧道、曲率、阻力，读取行驶总长度；

[0088] 步骤S112：设定节能和乘车舒适性为目标，在车载资源允许条件下尽可能设置小间隔的距离-时间间隔点，并搜索满足节能和乘车舒适性的速度-时间点，并相连所搜索的点以生成速度-距离-时间曲线。

[0089] 在本发明的具体实施例二中，所述步骤S120具体包括：

[0090] 步骤S121：采集列车的当前位置P(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的实际-期望误差ep＝P(t)-Pr(t)；

[0091] 步骤S122：采集列车的ATP系统允许位置Pa(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望位置Pr(t)求差，得到列车位置的允许-期望误差ρp＝Pa(t)-Pr(t)；

[0092] 步骤S123：根据所述位置实际-期望误差ep和所述位置允许-期望误差ρp获取所述距离误差变换信息sp，

[0093]

[0094] 步骤S124：根据所述距离误差变换信息sp获取所述距离时间耦合信息k1·sp，其中，k1表示正常数距离控制参数。

[0095] 在本发明的具体实施例二中，所述步骤S130具体包括：

[0096] 步骤S131：采集列车的当前速度v(t)，与所述速度-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的实际-期望误差ev＝v(t)-vr(t)；

[0097] 步骤S132：采集列车的ATP系统允许速度va(t)，与所述距离-时间曲线上的列车期望速度vr(t)求差，得到列车速度的允许-期望误差ρv＝va(t)-vr(t)；

[0098] 步骤S133：根据所述位置实际-期望误差ev、所述位置允许-期望误差ρv和所述距离时间耦合信息k1·sp获取所述速度误差变换信息sv，

[0099]

[0100] 在本发明的具体实施例二中，所述步骤S140具体包括：

[0101] 根据所述距离速度变换信息sv获取所述速度时间耦合信息-k2·sv，其中，k2表示正常数速度控制参数，通过-k2·sv实时控制列车的加速度。

[0102] 实施例三

[0103] 如图3所示，本发明实施例三提供一种防冒进信号的高速列车自动驾驶控制系统，该系统包括运行曲线生成单元、列车定位单元、列车测速单元、读取ATP系统允许距离单元、读取ATP系统允许速度单元、位置误差转换单元、位置误差放大单元、速度误差转换单元、速度误差放单单元、加速度控制单元。

[0104] 上述系统控制列车自动驾驶的工作流程如下：

[0105] 步骤1：运行曲线生成单元生成ATP防护曲线下的列车期望运行速度-距离-时间曲线，该曲线可拆分为速度-时间曲线vr(t)和距离-时间曲线Pr(t)。

[0106] 如图4所示，为本发明实施例三的ATO系统控制高速列车自动驾驶运行的实际距离-时间曲线与ATP允许的距离-时间曲线示意图，其中，实线代表ATP允许的距离-时间曲线，虚线代表ATO系统控制高速列车自动驾驶运行的实际距离-时间运行曲线。由图4可知，本发明实施例三提供的ATO系统控制高速列车自动驾驶运行的实际距离-时间曲线始终位于ATP允许的距离-时间曲线的下方。

[0107] 如图5所示，为本发明实施例三的ATO系统控制高速列车自动驾驶运行的实际速度-时间曲线与ATP系统允许的速度-时间曲线示意图，其中，实线代表ATP系统允许的速度-时间曲线，虚线代表ATO系统控制高速列车自动驾驶运行的实际速度-时间曲线。由图5可知，本发明实施例三提供的ATO系统控制高速列车自动驾驶运行的实际速度-时间曲线始终位于ATP允许的速度-时间曲线的下方。

[0108] 步骤2：列车定位单元检测列车的当前位置P(t)，并与距离-时间曲线Pr(t)求差，得到列车当前位置与期望位置的误差ep＝P(t)-Pr(t)。

[0109] 步骤3：读取ATP允许距离单元读取ATP系统的允许距离时间曲线数据Pa(t)，并与距离-时间曲线Pr(t)求差，得到列车允许距离-时间与期望距离-时间的误差ρp＝Pa(t)-Pr(t)。

[0110] 如图6所示，为ATP允许位置与ATO控制列车的实际位置的误差曲线示意图。图6显示，在列车运行全过程中，ATP允许位置与ATO控制列车的实际位置的误差值始终大于零，即在ATO控制列车运行过程中，ATO控制高速列车的实际位置从未超过ATP允许位置。

[0111] 步骤4：将步骤2的误差ep和步骤3的误差ρp输入到位置误差转换单元，通过如下变换输出信号sp，

[0112]

[0113] 步骤5：将步骤4的输出信号sp输入到位置误差放大单元，输出信号k1·sp，其中，k1表示正常数控制参数。

[0114] 步骤6：列车测速单元实时检测采集列车的运行当前速度v(t)，并与速度时间曲线vr(t)求差，得到列车的当前速度与期望速度-时间的误差ev＝v(t)-vr(t)。

[0115] 步骤7：ATP允许速度单元读取ATP系统的允许速度时间曲线数据va(t)，并与速度-时间曲线vr(t)求差，得到列车允许速度-时间与期望速度-时间的误差ρv＝va(t)-vr(t)。

[0116] 如图7所示，为ATP允许速度与ATO控制列车的实际速度的误差曲线示意图。图7显示，在列车运行全过程中，ATP允许速度与ATO控制列车的实际速度的误差值始终大于零，即在ATO控制列车运行过程中，ATO控制高速列车的实际速度从未超过ATP允许速度。

[0117] 步骤8：将步骤5输出的k1·sp、步骤6输出的ev和步骤7输出的ρv输入速度误差转换单元，通过如下变换输出信号sv，

[0118]

[0119] 步骤9：将步骤8的输出信号sv输入到速度误差放大单元，输出信号-k2·sv，其中，k2表示正常数控制参数；

[0120] 步骤10：将信号-k2·sv输入到加速度控制单元，控制高速列车的加速度。

[0121] 在本发明实施例三提供的防冒进信号的高速列车自动驾驶控制方法中，考虑由二阶微分方程描述的高速列车动力学模型如下：

[0122]

[0123] 其中，p(t)和v(t)分别表示列车的实时位置和速度变量，u(t)表示高速列车加速度值，h＝100，a＝0.3，b＝4×10-3，c＝1.6×10-4，d＝0.15×|sin(0.2t)|，[0124] ATP允许的速度-时间曲线va(t)设置为：

[0125] va(t)＝vr(t)+(0.1-0.008)×exp(-0.01t)+0.008，

[0126] ATP允许的距离-时间曲线pa(t)设置为：

[0127] pa(t)＝pr(t)+(1-0.5)×exp(-0.2t)+0.5，

[0128] 控制参数k1＝2，k2＝5，距离初始值p(0)＝0，速度初始值v(0)＝0。

[0129] 综上所述，本发明实施例通过生成ATP防护曲线下的列车期望运行控制曲线，使列车跟踪该曲线进行自动运行；同时，通过ATP系统和ATO系统的数据有机融合，使列车不发生超速超距运行，避免了因列车超速超距引发的自动报警或紧急制动事件的发生，提高了高速列车的运行效率。

[0130] 通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

[0131] 本领域普通技术人员可以理解：本发明实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

[0132] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。