基于PWM技术的自动列车运行的牵引制动控制方法及系统与流程

基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法及系统
技术领域
1.本发明涉及轨道交通信号系统的技术领域，具体地，涉及一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法及系统。尤其是，优选的涉及一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引、制动控制方法及设备。


背景技术：

2.在轨道交通领域自动列车运行模式下，信号车载系统根据运行策略实时控制牵引、制动实现列车安全平稳运行。传统地铁车载atc(automatic train control，自动列车控制)系统与车辆仅有网络接口用于发送牵引、制动命令和控制级位信息，车辆控制管理系统(tcms)执行牵引电控和机械制动混合控制并输出到牵引、制动单元，其控制链路时延较长，控制精度较低。
3.公开号为cn110040158a的中国发明专利文献公开了一种轨道列车牵引制动级位控制方法，包括：获取列车行驶模式信息，tcms系统通过远程输入输出单元riom冗余采集自动驾驶模式的信号系统输出的牵引制动级位信息、或人工驾驶模式的司控器输出的牵引制动级位信息；对远程输入输出单元riom进行实时通信诊断，根据远程输入输出单元riom采集的牵引制动级位信息，分别对自动驾驶模式或人工驾驶模式的轨道列车牵引制动级位进行控制。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为当车载atc系统与tcms系统通信中断或tcms系统故障时，列车无法继续以自动模式运行，需要降级为人工控制的列车运行，从而使整个线路的运营效率大大降低。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法及系统。
6.根据本发明提供的一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法包括如下步骤：
7.控制设置步骤：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统vatc和车辆；
8.控制使用步骤：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。
9.优选的，在所述控制设置步骤中，控制逻辑包括方向向前命令、方向向后命令、牵引命令、制动命令、pwm牵引状态、pwm机械制动状态、pwm牵引级位输出、pwm机械制动级位输出、列车模式状态、移动授权以及初始化状态；
10.控制设备包括非安全输出继电器、pwm控制板以及pwm使能继电器。
11.优选的，在所述控制使用步骤中，当车载设备上电后，车载系统vatc执行自建测试，检测硬件设备工作状态，进行软件运行环境的测试，测试通过后车载系统vatc进入就绪
状态；
12.使用人工运行模式驾驶列车经过安装在地面的信标，车载设备建立列车位置并识别列车运行方向，车载系统vatc根据列车位置识别轨旁系统的控制区域，并解析当前运行区域的轨旁控制设备的通信地址，发送通信的初始化请求；
13.轨旁设备接受初始化消息后解析列车的识别号，注册列车初始化状态，并发送列车运行的移动授权；
14.车载设备接收到有效的移动授权建立列车模式状态中的自动运行模式ato。
15.优选的，在所述控制使用步骤中，当列车进入自动运行模式ato，车载系统vatc输出pwm使能命令驱动pwm使能继电器得电，pwm牵引级位输出电路和pwm机械制动输出电路连接的继电器触点闭合。
16.优选的，在所述控制使用步骤中，当列车进入自动运行模式ato并接受轨旁系统有效的移动授权信息，车载系统vatc根据移动授权方向和列车运行方向计算自动运行的方向命令，车载设备控制方向命令驱动车辆的方向列车线电路，用于控制牵引系统的相位方向。
17.优选的，在所述控制使用步骤中，主控车载系统vatc采集pwm控制板牵引模块健康状态及机械制动模块健康状态，若主控车载系统vatc采集pwm控制板牵引模块健康状态及机械制动模块状态正常，并将采集的电路信号处理为逻辑状态用于牵引或制动需求计算。
18.优选的，在所述控制使用步骤中，当列车进入自动运行模式ato并接受有效的移动授权，车载系统根据预编程的列车控制特性计算目标速度曲线及命令加速度，并使用伺服回路算法生成牵引制动的控制需求，车载系统检测pwm控制板的牵引模块和制动模块的健康状态，根据设备健康状态转化为最后的控制级位。
19.优选的，在所述控制使用步骤中，车载系统vatc根据控制级位计算列车当前需要加速或减速，并使用牵引命令或制动命令驱动车辆的牵引制动列车线，用于告知牵引制动单元进入牵引制动模式；
20.车载系统vatc根据最后的控制级位需求，输出牵引级位至pwm控制板并转换为驱动电流输出到车辆的牵引直流电机，车载系统实时采集车辆电制动单元的设备状态，计算当前电制动性能并补偿机械制动级位，车载系统vatc输出电制动和机械制动控制级位至pwm控制板，转换为驱动电流输出到车辆的电制动单元和机械制动单元，进而结合方向命令控制列车自动模式加速或减速。
21.优选的，在所述控制使用步骤中，若列车实际运行状态偏离自动列车运行策略，车载系统实时采集列车运行速度，根据列车加速或制动调整后续周期的牵引或制动级位，且调整至自动列车运行状态符合信号系统的运行策略。
22.根据本发明提供的一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制系统，包括如下模块：
23.控制设置模块：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统vatc和车辆；
24.控制使用模块：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。
25.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
26.1、本发明控制接口采用硬线接口电路，可靠性高，降低对tcms系统的依赖性；
27.2、本发明结构合理，设计巧妙且安全性高；
28.3、本发明提升了信号车载系统和车辆系统的一体化程度；
29.4、本发明采用硬线接口电路，控制牵引、制动实时性高，提升了牵引、制动响应精度，有利于列车停车精度和运行舒适度；
30.5、本发明在车辆网络系统故障时，信号车载系统仍然可以控制列车使用自动模式运行，保证列车无需降级运行，提升了系统的可用性和运营效率；
31.6、本发明适用轨道交通领域传统地铁系统和全自动运行系统。
附图说明
32.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
33.图1为基于pwm技术控制牵引、制动原理图；
34.图2为基于pwm技术控制牵引、制动及方向命令的简化电路图；
35.图3为基于pwm技术控制牵引、制动需求的简化电路图；
36.图4为使用pwm技术控制牵引、制动第一逻辑流程图；
37.图5为使用pwm技术控制牵引、制动第二逻辑流程图；
38.图6为使用pwm技术控制牵引、制动第三逻辑流程图；
39.图7为使用pwm技术控制牵引、制动第四逻辑流程图；
40.图8为使用pwm技术控制牵引、制动第五逻辑流程图。
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.本发明实施例公开了一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引、制动控制方法及设备，如图1所示，包括自动列车运行的牵引、制动控制逻辑和设备。
43.控制逻辑主要由方向向前命令(c_fwd)、方向向后命令(c_rev)、牵引命令(c_acc)、制动命令(c_dec)、pwm牵引状态(thrust pwm status)、pwm机械制动状态(disc brake pwm status)、pwm牵引级位输出(pwm thrust)、pwm机械制动级位输出(pwm disc brake)、列车模式状态(train mode status)、移动授权(movement authority)、初始化状态(initialization)组成。控制设备主要由非安全输出继电器(nvo)、pwm控制板(pwm control board)、pwm使能继电器(pwm enable relay)组成。
44.车载atc与非安全输出继电器(nvo)电路连接参考图2，具体说明如下：1、车载atc牵引命令(c_acc)通过非安全输出模块端口00连接到非安全输出继电器(nvo)的4号引脚；2、车载atc制动命令(c_dec)通过非安全输出模块端口01连接到非安全输出继电器(nvo)的6号引脚；3、车载atc方向向前命令(c_fwd)通过非安全输出模块端口02连接到非安全输出继电器(nvo)的3号引脚；4、车载atc方向向后命令(c_rev)通过非安全输出模块端口03连接到非安全输出继电器(nvo)的5号引脚。
45.车载atc与pwm控制板电路连接参考图3，具体说明如下：1、车载atc的牵引级位输出(pwm thrust)通过模拟量输入输出单元(aiou)的端口b22连接到pwm控制板驱动模块1的3号端口输出控制电流，经由pwm控制板驱动模块1产生驱动电流后通过5号端口连接至pwm使能继电器(pwm enable relay)的4号引脚，当继电器触点闭合时，通过该继电器12号引脚输出至车辆的牵引级位列车线。2、车载atc的机械制动级位输出(pwm disc brake)通过模拟量输入输出单元(aiou)的端口b28连接到pwm控制板驱动模块2的3号端口输出控制电流，经由pwm控制板驱动模块2产生驱动电流后通过5号端口连接至pwm使能继电器(pwm enable relay)的3号引脚，当继电器触点闭合时，通过该继电器11号引脚输出至车辆的机械制动级位列车线。
46.该控制方法包括如下步骤：控制设置步骤：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统vatc和车辆；控制使用步骤：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。vatc的英文全称为vehicle automatic train control，中文译文为车载自动列车控制。
47.车载系统直接控制牵引电控和机械制动混合控制并使用硬线电路驱动车辆牵引、制动装置，当车辆网络系统故障时信号车载系统仍然可以控制列车使用自动模式运行。
48.c_fwd＝forward command(向前命令)；c_rev＝reverse command(向后命令)；c_acc＝accelerate command(牵引命令)；c_dec＝decelerate command(制动命令)；nvo＝non-vital output(非安全输出)；thrust pwm status为pwm牵引状态；disc brake pwm status为pwm机械制动状态；pwm_thm＝pwm thrust(pwm牵引级位输出)；pwm_dbm＝pwm disc brake(pwm机械制动级位输出)；pwm＝pulse width modulation(脉冲宽度调制)；pwm enable relay为pwm使能继电器；train mode status为列车模式状态；movement authority为移动授权；initialization为初始化；ato＝automatic train operation(自动列车运行)；vdd为电源输入。
49.列车模式状态(train mode status)、初始化状态(initialization)、移动授权(movement authority)：当车载设备上电后，车载系统vatc执行自建测试，检测硬件设备工作状态和软件运行环境的完整性测试，测试通过后车载系统vatc进入就绪状态。司机使用人工运行模式驾驶列车经过安装在地面的信标，车载设备建立列车位置并识别列车运行方向，vatc根据列车位置识别轨旁系统的控制区域并解析当前运行区域的轨旁控制设备的通信地址，并发送通信的初始化请求，轨旁设备接受初始化消息后解析列车的识别号，注册列车初始化状态(initialization)并发送列车运行的移动授权(movement authority)，车载设备接收到有效的移动授权即可建立自动运行模式(train mode status)。
50.所述pwm使能继电器，当列车进入自动运行模式ato，车载系统vatc输出pwm使能命令驱动pwm使能继电器得电，pwm牵引级位输出(pwm thrust)电路和pwm机械制动输出(pwm disc brake)电路连接的继电器触点闭合。
51.所述方向向前命令(c_fwd)、方向向后命令(c_rev)，当列车进入自动运行模式ato并接受轨旁系统有效的移动授权信息，车载系统vatc根据移动授权方向和列车运行方向计算自动运行的方向命令，车载设备控制方向命令(c_fwd)或(c_rev)驱动车辆的方向列车线电路，用于控制牵引系统的相位方向。列车方向向前命令、方向向后命令应为互锁关系，即
车载系统vatc不能同时发出方向向前、方向向后指令。
52.所述pwm牵引状态(thrust pwm status)、pwm机械制动状态(disc brake pwm status)，主控车载系统vatc采集pwm控制板牵引模块健康状态及机械制动模块健康状态，并将采集的电路信号处理为逻辑状态用于牵引或制动需求计算。
53.若主控车载系统vatc采集pwm控制板牵引模块健康状态及机械制动模块状态正常，并将采集的电路信号处理为逻辑状态用于牵引或制动需求计算。
54.所述pwm牵引级位输出(pwm thrust)、pwm机械制动级位输出(pwm disc brake)，当列车进入自动运行模式ato并接受有效的移动授权，车载系统根据预编程的列车控制特性计算目标速度曲线及命令加速度，并使用伺服回路算法生成牵引、制动的控制需求，车载系统检测pwm控制板的牵引模块、制动模块的健康状态，根据设备健康状态转化为最后的控制级位。
55.车载系统检测pwm控制板的牵引模块、制动模块的健康状态，根据设备健康状态转化为最后的控制级位，vatc根据控制级位计算列车当前需要加速或是减速，并使用牵引命令(c_acc)或制动命令(c_dec)驱动车辆的牵引、制动列车线，用于告知牵引、制动单元进入牵引、制动模式；牵命命令和制动命令应为互锁关系，即车载系统不能同时发出牵引、制动指令。
56.车载系统检测pwm控制板的牵引模块、制动模块的健康状态，根据设备健康状态转化为最后的控制级位，vatc根据最后的控制级位需求，输出牵引级位至pwm控制板并转换为驱动电流输出到车辆的牵引直流电机，车载系统实时采集车辆电制动单元的设备状态，计算当前可用的电制动性能并补偿适当的机械制动级位，vatc输出电制动和机械制动控制级位至pwm控制板并转换为驱动电流输出到车辆的电制动单元和机械制动单元，进而结合方向命令控制列车自动模式平稳的加速和减速。
57.若列车实际运行状态偏离自动列车运行策略，车载系统实时采集列车运行速度，根据列车加速或制动的效果持续调整后续周期的牵引或制动级位。
58.自动列车运行的牵引、制动控制逻辑，车载系统持续采集列车实际运行速度，根据列车加速或制动的效果实时调整后续周期的牵引或制动级位，并持续调整至自动列车运行状态符合信号系统的运行策略。
59.如图2所示，车载atc与非安全输出继电器(nvo)电路连接具体说明如下：a、车载atc牵引命令(c_acc)通过非安全输出模块端口00连接到非安全输出继电器(nvo)的4号引脚，继电器4号引脚和12号引脚连接继电器一副触点，当继电器触点闭合时，车载atc牵引命令(c_acc)输出至车辆牵引列车线；b、车载atc制动命令(c_dec)通过非安全输出模块端口01连接到非安全输出继电器(nvo)的6号引脚，继电器6号引脚和8号引脚连接继电器一副触点，当继电器触点闭合时，车载atc制动命令(c_dec)输出至车辆制动列车线；c、车载atc方向向前命令(c_fwd)通过非安全输出模块端口02连接到非安全输出继电器(nvo)的3号引脚，继电器3号引脚和11号引脚连接继电器一副触点，当继电器触点闭合时，车载atc方向向前命令(c_fwd)输出至车辆方向向前列车线；d、车载atc方向向后命令(c_rev)通过非安全输出模块端口03连接到非安全输出继电器(nvo)的5号引脚，继电器5号引脚和7号引脚连接继电器一副触点，当继电器触点闭合时，车载atc方向向后命令(c_rev)输出至车辆方向向后列车线。
positive(模拟机械制动级位输出正极)；ao_dbmn＝analog output discbrake magnitude negative(模拟机械制动级位输出负极)；pwm＝pulse width modulation(脉宽调制)；rst’s pwm trainline＝rolling stock’s pwm trainline(车辆pwm列车线)；viu＝vital input unit(安全输入模块)；thrust pwm status pwm表示牵引模块状态；disc brake pwm status pwm表示机械制动模块状态；thrust pwm statuscmd pwm表示牵引模块状态命令正极；thrust pwm stuatus return pwm表示牵引模块状态命令负极；disc brake pwm status cmd pwm表示机械制动模块状态命令正极；disc brake pwm status return pwm表示机械制动模块状态命令负极；ssr＝solid state relay(固态继电器)；vou＝vital output unit(安全输出模块)；pwm power enable command＝pwm(电源使能命令)。
68.如图4所示，工作流程说明：图4说明了车载atc设备上电后到列车识别位置信息及运行方向的流程。详述如下，当车载atc设备上电后，系统开始读取列车控制特性相关配置及识别数据库并解析相关地图数据，随后开始系统自检测试，包括硬件设备健康状态，输入输出接口的继电器状态，操作系统运行状态，应用软件完整性，如果自检测试失败，系统自动关机进入保护状态；若自检测试通过，系统进入车辆运行模式可通过司机驾驶列车开始运行，当列车经过安装在轨道特定区域的定位设备，车载系统可识别定位设备标识并解析出数据库中该标识相关位置信息，进而建立列车位置，当列车运行通过连续的定位设备，车载系统查找数据库以识别列车运行方向。
69.如图5所示，工作流程说明：当车载系统建立列车位置并识别列车运行方向后，车载系统发送轨旁信号系统列车初始化请求用于注册当前列车并提供持续的运行跟踪保护，轨旁系统初始化完成后发送列车运行的路线信息，其包括列车前方授权的距离，授权的安全速度及授权的行进方向。车载系统接受列车运行的路线信息进行有效性检查，如果路线信息有效则具备升级为自动列车运行(ato)模式；若路线信息检查无效，列车仍然需由司机驾驶运行。当运行模式升级为自动列车运行(ato)模式后，车载系统通过安全输出接口发送pwm使能命令驱动pwm使能继电器(pwm enable relay)使其线圈励磁，继电器触点闭合。
70.如图6所示，工作流程说明：车载系统根据移动授权信息及列车运行方向计算控制列车运行的方向命令，并输出方向向前命令(c_fwd)驱动车辆向前列车线，控制列车按照移动授权方向向前运行，如果判断列车应根据移动授权方向向后运行，车载系统输出方向向后命令(c_rev)驱动车辆向后列车线。车载系统根据移动授权的距离及移动授权各区段速度限制计算目标速度曲线，并实时计算当前周期列车实际速度和目标速度偏差生成加速度率或减速度率，车载系统根据伺服回路算法依据上述速度差值及加/减速度率计算牵引/制动控制级位。车载系统持续采集pwm牵引模块设备状态(thrust_pwm_status)及pwm制动模块设备状态(disc_brake_pwm_status)用于牵引/制动级位输出的前置判断。
71.如图7所示，工作流程说明：如果采集的pwm牵引模块设备状态(thrust_pwm_status)故障，车载系统撤销牵引及电制动控制级位；若pwm制动模块设备状态(disc_brake_pwm_status)故障，车载系统撤销机械制动控制级位，列车将不能在自动模式下有效牵引或制动。如果上述pwm牵引模块设备状态及pwm制动模块设备状态正常，车载系统根据控制级位判断牵引/制动命令，如果控制级位为正数则输出牵引命令(c_acc)，如果控制级位为负数则输出制动命令(c_dec)，并经由列车线输出至车辆牵引/制动单元。同时，车载系统输出上述计算的牵引级位(ao_thmp)经由模拟输入输出单元发送至pwm控制板的牵引驱
动模块计算牵引电流，结合上述车载系统发送的牵引命令(c_acc)，牵引电流通过列车线最终发送至车辆牵引单元产生牵引力；或者车载系统输出上述计算的制动级位，此时，车载系统采集车辆所有制牵引单元工作状态，并计算可用电制动比例，如果所有牵引单元工作正常(无故障报警，无切除状态，无限制最大牵引请求)，车载系统输出上述计算的制动级位(ao_thmp)经由模拟输入输出单元发送至pwm控制板的牵引驱动模块计算牵引电流，结合上述车载系统发送的制动命令(c_dec)，牵引电流通过列车线最终发送至车辆牵引单元产生制动扭矩；如果上述车载系统计算可用电制动比例小于最大电制动比，车载系统根据制动级位优先使用(ao_thmp)并使用上述电制动控制逻辑输出至车辆牵引单元产生制动扭矩，并将剩余制动需求(ao_dbmp)经由模拟输入输出单元发送至pwm控制板机械制动驱动模块计算机械制动电流通过列车线最终发送至车辆机械制动单元产生制动力。
72.如图8所示，工作流程说明：当列车采用自动列车运行模式，车载系统控制列车停车前混合制动，根据混合制动控制算法将电制动逐步转化为机械制动经由上述机械制动输出原理发送至车辆机械制动单元，同步输出剩余电制动经由上述电制动输出原理发送至车辆牵引单元。车载系统实时采集列车实际运行速度以验证牵引/制动效果，并根据目标速度曲线计算当前周期列车实际速度和目标速度偏差生成加速度率或减速度率，车载系统根据伺服回路算法依据上述速度差值及加/减速度率计算牵引/制动控制级位并使用图6及图7所述控制逻辑按控制周期循环执行直至列车实际运行效果符合目标速度曲线。
73.本发明提供的车载atc直接控制列车牵引、制动单元方法，可靠性高且简单易实现。本发明适用于轨道交通领域自动列车运行的牵引、制动控制。轨道交通领域自动列车运行模式下，信号车载系统根据运行策略实时控制牵引、制动实现列车安全平稳运行。传统地铁车载atc系统与车辆仅有网络接口用于发送牵引、制动命令和控制级位信息，车辆控制管理系统(tcms)执行牵引电控和机械制动混合控制并输出到牵引、制动单元，其控制链路时延较长，控制精度较低。旨在解决车辆网络系统故障或车载atc系统与tcms系统通信中断导致列车无法继续以自动模式运行，需要降级为人工控制的列车运行，从而使运营效率降低，为解决此问题，本发明一种车载atc直接控制列车牵引、制动单元方法，提升了信号车载系统和车辆系统的一体化程度及运行控制精度，降低对车辆网络系统的依赖性，可靠性高且简单易实现。
74.本发明还提供一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制系统，所述基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制系统可以通过执行所述基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法的流程步骤予以实现，即本领域技术人员可以将所述基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法理解为所述基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制系统的优选实施方式。
75.该系统包括如下模块：控制设置模块：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统vatc和车辆。
76.控制使用模块：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。
77.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌
入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
78.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：控制设置步骤：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统vatc和车辆；控制使用步骤：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。2.根据权利要求1所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制设置步骤中，控制逻辑包括方向向前命令、方向向后命令、牵引命令、制动命令、pwm牵引状态、pwm机械制动状态、pwm牵引级位输出、pwm机械制动级位输出、列车模式状态、移动授权以及初始化状态；控制设备包括非安全输出继电器、pwm控制板以及pwm使能继电器。3.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，当车载设备上电后，车载系统vatc执行自建测试，检测硬件设备工作状态，进行软件运行环境的测试，测试通过后车载系统vatc进入就绪状态；使用人工运行模式驾驶列车经过安装在地面的信标，车载设备建立列车位置并识别列车运行方向，车载系统vatc根据列车位置识别轨旁系统的控制区域，并解析当前运行区域的轨旁控制设备的通信地址，发送通信的初始化请求；轨旁设备接受初始化消息后解析列车的识别号，注册列车初始化状态，并发送列车运行的移动授权；车载设备接收到有效的移动授权建立列车模式状态中的自动运行模式ato。4.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，当列车进入自动运行模式ato，车载系统vatc输出pwm使能命令驱动pwm使能继电器得电，pwm牵引级位输出电路和pwm机械制动输出电路连接的继电器触点闭合。5.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，当列车进入自动运行模式ato并接受轨旁系统有效的移动授权信息，车载系统vatc根据移动授权方向和列车运行方向计算自动运行的方向命令，车载设备控制方向命令驱动车辆的方向列车线电路，用于控制牵引系统的相位方向。6.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，主控车载系统vatc采集pwm控制板牵引模块健康状态及机械制动模块健康状态，若主控车载系统vatc采集pwm控制板牵引模块健康状态及机械制动模块状态正常，并将采集的电路信号处理为逻辑状态用于牵引或制动需求计算。7.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，当列车进入自动运行模式ato并接受有效的移动授权，车载系统根据预编程的列车控制特性计算目标速度曲线及命令加速度，并使用伺服回路算法生成牵引制动的控制需求，车载系统检测pwm控制板的牵引模块和制动模块的健康状态，根据设备健康状态转化为最后的控制级位。8.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，车载系统vatc根据控制级位计算列车当前需要加速或减速，并
使用牵引命令或制动命令驱动车辆的牵引制动列车线，用于告知牵引制动单元进入牵引制动模式；车载系统vatc根据最后的控制级位需求，输出牵引级位至pwm控制板并转换为驱动电流输出到车辆的牵引直流电机，车载系统实时采集车辆电制动单元的设备状态，计算当前电制动性能并补偿机械制动级位，车载系统vatc输出电制动和机械制动控制级位至pwm控制板，转换为驱动电流输出到车辆的电制动单元和机械制动单元，进而结合方向命令控制列车自动模式加速或减速。9.根据权利要求2所述的基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制方法，其特征在于，在所述控制使用步骤中，若列车实际运行状态偏离自动列车运行策略，车载系统实时采集列车运行速度，根据列车加速或制动调整后续周期的牵引或制动级位，且调整至自动列车运行状态符合信号系统的运行策略。10.一种基于pwm技术的自动列车运行的牵引制动控制系统，其特征在于，包括如下模块：控制设置模块：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统vatc和车辆；控制使用模块：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。

技术总结
本发明提供了一种基于PWM技术的自动列车运行的牵引制动控制方法及系统，包括如下步骤：控制设置步骤：设置自动列车运行的牵引制动的控制逻辑和控制设备，将控制设备连接车载系统VATC和车辆；控制使用步骤：车载系统使用控制逻辑和控制设备进行牵引电控和机械制动混合控制，并使用硬线电路驱动车辆牵引制动装置，进行自动列车运行的牵引制动控制。本发明控制接口采用硬线接口电路，可靠性高，降低对TCMS系统的依赖性。TCMS系统的依赖性。TCMS系统的依赖性。


技术研发人员：王宝 高琳 岳阳 章炳炜
受保护的技术使用者：新誉庞巴迪信号系统有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/6/28