列车制动控制方法及系统与流程

本发明涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种列车制动控制方法及系统。

背景技术：

随着轨道交通快速发展，地铁和高铁已经成为人们出行必备的交通工具。近年来，运营公司和乘客对列车自动驾驶系统(ato)运行的舒适度、停车误差、运行时间、能耗等性能指标的关注度越来越高。针对列车这样的大延时、多目标的控制系统，ato控制车辆可分为加速、巡航、减速三个阶段，其中减速阶段的控制尤为重要，也是控制难度最大的部分。列车减速阶段的控制方法会影响到舒适度、停车误差、运行效率以及刹车片磨损等问题。

目前，ato在列车停车前控制列车进行减速的方法为，在需要停车前进入制动阶段，在制动阶段的全过程控制列车采用固定的加速度进行减速直到停车。这种从进入制动阶段开始的全过程采用固定的加速度，为了保证乘客的舒适度，制动时的速度变化率即加速度不能过高，因而需要设置较长的保护区段来使得列车减速，这样会增加轨道的长度，成本较高，且运行效率较低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种列车制动控制方法，用以解决现有技术中从进入制动阶段开始的全过程采用固定的加速度，为了保证乘客的舒适度，制动时的速度变化率即加速度不能过高，因而需要设置较长的保护区段来使得列车减速，这样会增加轨道的长度，成本较高，且运行效率较低的缺陷，实现提高减速的灵活性，缩短保护区段，降低轨道建造成本，且在保证运行效率的同时提高乘客舒适度，降低停车误差。

本发明实施例提供一种列车制动控制方法，包括：基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，所述加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系，所述顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系，所述目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系，所述距离为列车与停车点之间的轨道长度；基于所述目标速度曲线以及所述顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以所述命令速度进行制动。

根据本发明一个实施例的列车制动控制方法，列车的位置到停车点之间的轨道分为多个区段，与停车点最接近的区段的加速度的绝对值大于前一个区段的加速度的绝对值。

根据本发明一个实施例的列车制动控制方法，所述多个区段包括顺次连接的第一区段、第二区段、第三区段以及第四区段，所述第一区段、第二区段、第三区段以及第四区段对应的所述距离逐渐减小，所述第一区段、第二区段、第三区段对应的加速度的绝对值顺次减小，所述第四区段的加速度的绝对值大于所述第三区段的加速度的绝对值。根据本发明一个实施例的列车制动控制方法，在所述第一区段和所述第二区段时，控制列车进行电制动，在所述第三区段时，控制列车进行电制动向空气制动转换；在所述第四区段时，控制列车进行空气制动。

根据本发明一个实施例的列车制动控制方法，所述基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，包括：确定预设的顶棚速度曲线的下降沿对应的位置所在的区段为第i区段；应用公式

确定目标速度曲线，其中si表示所述第i区段的轨道长度，xi表示所述第i区段中任一点到所述第i区段起点的距离，ai(xi)表示所述第i区段中xi对应的加速度，v表示所述目标速度。

根据本发明一个实施例的列车制动控制方法，所述第一区段、所述第二区段、所述第三区段以及所述第四区段对应的加速度均为定值；所述基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，包括：确定预设的顶棚速度曲线的下降沿对应的位置所在的区段为第i区段；应用公式

确定目标速度曲线，其中si表示所述第i区段的轨道长度，ai表示所述第i区段的加速度，v表示所述目标速度。

根据本发明一个实施例的列车制动控制方法，所述顶棚速度基于线路允许速度、临时限速以及列车长度中的至少一个确定。

本发明实施例还提供一种列车制动控制系统，包括：确定单元，用于基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，所述加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系，所述顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系，所述目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系，所述距离为列车与停车点之间的轨道长度；控制单元，用于基于所述目标速度曲线以及所述顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以所述命令速度进行制动。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述列车制动控制方法的步骤。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述列车制动控制方法的步骤。

本发明实施例提供的列车制动控制方法，通过预设加速度曲线，在距离停车点的不同位置设置不同的加速度，这样能够使得列车分阶段减速，提高减速的灵活性，缩短保护区段，降低轨道建造成本，并且将目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以命令速度进行制动，能够在保证运行效率的同时提高乘客舒适度，降低停车误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1是本发明实施例提供的一种列车制动控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的顶棚速度曲线和目标速度曲线的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种列车制动控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图4描述本发明实施例的列车制动控制方法及系统。

本发明实施例提供的列车联挂控制方法可以由列车自动驾驶系统(automatictrainoperation，简称：ato)执行，ato能够向列车发送各种控制信号，来实现列车自动行驶、精确停车、站台自动化作业，无人折返以及列车自动运行调整等功能。

如图1所示，本发明实施例提供一种列车制动控制方法，所述列车制动控制方法包括如下步骤100-200。

其中，步骤100：基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线。

值得一提的是，相关技术中，在制动阶段的全过程控制列车采用固定的加速度，为了保证乘客的舒适度，就不能在短时间内降速较大，且由于最后的空气制动阶段很难控制，在制动阶段的全过程控制列车采用固定的加速度，必须要采用较长的保护区段，势必增加轨道建造的成本。

本发明实施例并不在制动阶段的全过程控制列车采用固定的加速度，加速度的方向背离停车点，也就是使得列车的速度逐渐减小，而是预设加速度曲线，加速度曲线的纵坐标为列车的加速度，横坐标为距离，距离为列车与停车点之间的轨道长度，加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系。

与此同时，本发明实施例预设顶棚速度曲线，顶棚速度为为了保证列车行车安全所允许的最大速度，超过该速度，列车可能会出现故障或者安全事故，因此一旦列车行车过程中超过了顶棚速度，往往会触发紧急制动指令，控制列车进行紧急制动。

如图2所示，顶棚速度曲线的纵坐标为列车的顶棚速度，横坐标为距离，距离为列车与停车点之间的轨道长度，顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系。

图2中，a点、b点以及c点均表示顶棚速度曲线的下降沿，p点表示停车点，0点表示列车制动起始点。

根据预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，计算得到目标速度曲线，其中，顶棚速度曲线的下降沿指的是顶棚速度曲线发生突变下降的位置，目标速度曲线的纵坐标为列车的目标速度，横坐标为距离，距离为列车与停车点之间的轨道长度，目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系。

步骤200：基于目标速度曲线以及顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以命令速度进行制动。

根据列车轨道上设置的应答器，获取列车的实时位置，进而得到列车与停车点之间的实时距离，利用实时距离在目标速度曲线中找到对应的目标速度，利用实时距离在顶棚速度曲线中找到对应的顶棚速度，将目标速度和顶棚速度中的较小值作为命令速度，向列车发送指令，控制列车以命令速度来行驶，由于命令速度是在逐渐减小的，能够实现制动过程，最终平稳停到停车点位置。

本发明实施例提供的列车制动控制方法，通过预设加速度曲线，在距离停车点的不同位置设置不同的加速度，这样能够使得列车分阶段减速，提高减速的灵活性，缩短保护区段，降低轨道建造成本，并且将目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以命令速度进行制动，能够在保证运行效率的同时提高乘客舒适度，降低停车误差。

在一些实施例中，列车的位置到停车点之间的轨道分为多个区段，所述加速度曲线在各个区段对应的所述距离逐渐减小，与停车点最接近的区段的加速度的绝对值大于前一个区段的加速度的绝对值。

可以理解的是，列车的制动过程可以分为多个区段，多个区段沿着列车轨道顺次连接，最接近停车点的区段的加速度的绝对值大于前一个区段的加速度的绝对值，实践中在最接近停车点时，列车会采用空气制动，但空气制动不稳定，需要设置一定的保护区段，此处将最接近停车点的区段的加速度的绝对值设计为大于前一个区段的加速度的绝对值，可以确保在最接近停车点时能够准确地将速度降下来并停车，这样能够进一步缩短保护区段，降低列车轨道的建造成本。

在一些实施例中，列车的位置到停车点之间的轨道包括顺次连接的第一区段、第二区段、第三区段以及第四区段，所述第一区段、第二区段、第三区段以及第四区段对应的所述距离逐渐减小，所述第一区段、第二区段、第三区段对应的加速度顺次减小，所述第四区段的加速度的绝对值大于所述第三区段的加速度的绝对值。

图2中，l1表示第一区段，l2表示第二区段，l3表示第三区段，l4表示第四区段。

比如第一区段可以为距离停车点10000m以上，第一区段对应的加速度可以为-60m/s²；第二区段可以为距离停车点1000m-10000m，第二区段对应的加速度可以为-40m/s²；第三区段可以为距离停车点100m-1000m，第三区段对应的加速度可以为-10m/s²；第四区段可以为距离停车点0m-100m，第三区段对应的加速度可以为-10m/s²。

在第一区段和第二区段时，控制列车进行电制动，在第三区段时，控制列车进行电制动向空气制动转换；在第四区段时，控制列车进行空气制动。

可以理解的是，可以根据列车的实际情况，将列车的制动过程分为四个区段，第一区段、第二区段、第三区段以及第四区段顺次连接且与停车点的距离一次减小，第一区段、第二区段、第三区段对应的加速度的绝对值顺次减小，在第一区段设置较大的加速度的绝对值以提高运行效率，在距离停车点较近时的第二区段，设置较小加速度的绝对值以提高舒适度，减小停车误差，距离停车点更近时的第三区段，列车往往处于电制动向空气制动转换的阶段，设置更小加速度的绝对值，能够减小因为制动力不可控的因素对控车的影响，在与停车点最接近的第四区段的加速度的绝对值设计为大于第三区段的加速度的绝对值，第四区段的加速度的绝对值可以小于第二区段的加速度的绝对值，可以确保在最接近停车点时能够准确地将速度降下来并停车，这样能够进一步缩短保护区段，降低列车轨道的建造成本。

在一些实施例中，基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，包括：

确定预设的顶棚速度曲线的下降沿对应的位置所在的区段为第i区段；

应用公式

确定目标速度曲线，其中si表示第i区段的轨道长度，xi表示第i区段中任一点到第i区段起点的距离，ai(xi)表示第i区段中xi对应的加速度，v表示目标速度。

可以理解的是，顶棚速度曲线具有下降沿，判断下降沿的位置所在的区段，根据下降沿所在的区段来计算目标速度，形成目标速度曲线。

在一些实施例中，第一区段、第二区段、第三区段以及第四区段对应的加速度均为定值。

可以理解的是，在本实施例中，加速度在每个区段内均为定值，也就是在每个区段内，并不随着距离发生变化。

基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，包括：

确定预设的顶棚速度曲线的下降沿对应的位置所在的区段为第i区段；

应用公式

确定目标速度曲线，其中si表示第i区段的轨道长度，ai表示第i区段的加速度，v表示目标速度。

需要说明的是，ai在每个区段内均为定值，并不随着每个区段中的位置变化而变化，不同的区段ai的数值不相同。

在一些实施例中，顶棚速度基于线路允许速度、临时限速以及列车长度中的至少一个确定。

可以理解的是，在实际应用中，顶棚速度是为了保证列车行车安全所允许的最大速度，超过该速度，列车可能会出现故障或者安全事故，因此一旦列车行车过程中超过了顶棚速度，往往会触发紧急制动指令，控制列车进行紧急制动。顶棚速度可以根据线路允许速度确定，比如根据线路实际的列车运行时刻表确定该线路中各个列车的线路允许速度，也可以根据临时限速确定，临时限速可以是基于线路的施工状态、故障状态以及天气情况确定，还可以是根据列车长度确定，列车长度可以决定列车的惯性大小，因而对列车的制动安全性造成了影响。

下面对本发明实施例提供的列车制动控制系统进行描述，下文描述的列车制动控制系统与上文描述的列车制动控制方法可相互对应参照。

如图3所示，本发明实施例还提供一种列车制动控制系统，包括：确定单元310和控制单元320。

其中，确定单元310，用于基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系，顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系，目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系，距离为列车与停车点之间的轨道长度；

控制单元320，用于基于目标速度曲线以及顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以命令速度进行制动。

本发明实施例提供的列车制动控制系统用于执行上述列车制动控制方法，其具体的实施方式与方法的实施方式一致，此处不再赘述。

图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(communicationsinterface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行列车制动控制方法，该方法包括：基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，所述加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系，所述顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系，所述目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系，所述距离为列车与停车点之间的轨道长度；基于所述目标速度曲线以及所述顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以所述命令速度进行制动。

此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的列车制动控制方法，该方法包括：基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，所述加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系，所述顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系，所述目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系，所述距离为列车与停车点之间的轨道长度；基于所述目标速度曲线以及所述顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以所述命令速度进行制动。

又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的列车制动控制方法，该方法包括：基于预设的顶棚速度曲线的下降沿以及预设的加速度曲线，确定目标速度曲线，所述加速度曲线用于表征列车的加速度与距离的对应关系，所述顶棚速度曲线用于表征列车的顶棚速度与距离的对应关系，所述目标速度曲线用于表征列车的目标速度与距离的对应关系，所述距离为列车与停车点之间的轨道长度；基于所述目标速度曲线以及所述顶棚速度曲线，将列车与停车点之间的实时距离对应的目标速度以及顶棚速度中的较小值作为命令速度，控制列车以所述命令速度进行制动。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述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计算机可读存储介质中，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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