列车精确停车的控制方法、ATO、VOBC及列车与流程
本申请涉及城市轨道交通列车运行控制技术,尤其是涉及一种列车精确停车的控制方法、ato、vobc及列车。
背景技术:
vobc(车载控制器,vehicleon-boardcontroller)是设于城市轨道交通列车(以下简称为列车)的车载设备,用于实现车地无线通信。vobc包括ato(automatictrainoperation,列车自动驾驶)子系统(以下将ato子系统简称位ato),ato用于控制列车进行自动驾驶。
相关技术中,在列车处于am(自动驾驶)模式下,ato根据列车当前位置、目标停车点、移动授权、线路限速、列车控制参数等信息,确定列车的目标速度;ato根据当前的列车速度及目标速度,确定期望加速度(矢量);ato将该加速度转换为电流或者pwm百分比或者电压,通过硬线或者网络接口输出至列车的牵引制动系统,列车的牵引制动系统进行响应,从而完成ato对列车的牵引控制或者制动控制。
发明人在研究过程中发现,相关技术中,ato控制列车自动运行进入停车阶段后,极易发生列车停车欠标的情况,导致停车的精确性较差。
技术实现要素:
本申请实施例中提供一种列车精确停车的控制方法、ato、vobc及列车,用于克服相关技术中列车停车极易欠标导致停车精确性较差的问题。
本申请实施例第一方面提供一种控制列车精确停车的方法,包括:
在列车进入精确停车阶段后,ato根据第一目标制动率控制所述列车运行;
在当前的列车速度降低至电空转换速度后,所述ato控制所述列车惰行或根据第二目标制动率控制所述列车运行;所述第二目标制动率小于所述第一目标制动率。
本申请实施例第二方面提供一种ato,包括:
第一控制模块,用于在列车进入精确停车阶段后,根据第一目标制动率控制所述列车运行;
第二控制模块,用于在当前的列车速度降低至电空转换速度后,控制所述列车惰行,或,根据第二目标制动率控制所述列车运行;所述第二目标制动率小于所述第一目标制动率。
本申请实施例第三方面提供一种车载控制器vobc,包括:列车自动防护子系统atpi及如前述任一项所述的列车自动驾驶子系统ato;所述ato与所述atp电连接。
本申请实施例第四方面提供一种列车,其特征在于,包括:制动系统及如前述任一项所述的ato;所述制动系统与所述ato电连接。
本申请实施例提供一种列车精确停车的控制方法、ato、vobc及列车,通过将精确停车阶段划分为多个制动阶段,在不同的制动阶段配置不同的目标制动率,以利于保证列车进站速度和运营效率,又利于确保列车停车精度,防止列车过标或欠标,且便于实现。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为相关技术中列车速度变化示意图;
图2为图1中电空转换阶段列车制动率变化局部示意图;
图3为一示例性实施例提供的方法的流程示意图;
图4为另一示例性实施例提供的方法的流程示意图;
图5为一示例性实施例中的列车速度变化示意图;
图6为一示例性实施例提供的第二制动阶段的列车速度变化示意图;
图7为一示例性实施例提供的ato的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例,而不是所有实施例的穷举。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在城市轨道交通列车的运行控制系统中,vobc通过接口交互实现对列车的am(自动驾驶)模式已经成为车载信号设备的必备功能。随着近些年开通线路和运营里程的增加,在am模式下,运营中偶发列车到站停车欠标,导致停站后不能正常执行开关门作业的故障,对运营造成不利影响。
发明人在研究过程中发现,造成列车停车欠标的一个重要原因是vobc控制列车自动运行进入精确停车阶段后,列车制动系统在电制动和空气制动转换初期,偶发车辆制动力减弱,即列车制动系统响应的制动减速度比ato请求的制动减速度小,造成列车速度与目标速度偏离,这时ato会加大制动输出,这就导致列车制动系统完成电制动至空气制动的转换后,列车制动系统响应的制动率比ato请求的制动率大,此时若通过ato对制动输出进行调整,已处于空气制动阶段的列车通常来不及响应ato的请求,最终造成列车停车欠标如图1及图2所示。
相关技术中,为提高舒适度且避免停车过标,整个精确停车阶段,ato一般都不会缓解制动,即使列车速度低于目标速度时控制器计算结果不再需要输出制动。如此情况下,一旦发生上述的电空转换阶段制动系统响应的制动率偏离ato请求的情况,必将造成不同程度的停车欠标。此外,由于该问题属于偶发情况,ato通过pid控制器参数修正解决该问题的难度较大。
为了克服上述问题,本申请实施例提供一种列车精确停车的控制方法、ato、vobc及列车,通过将精确停车阶段划分为多个制动阶段,在不同的制动阶段配置不同的目标制动率,以利于保证列车进站速度和运营效率,又利于确保列车停车精度,防止列车过标或欠标,且便于实现。
以将精确停车阶段划分为两个阶段为例,第一阶段为纯电制动阶段,该纯电制动阶段可以配置较大制动率,以保证列车进站速度和运营效率;第二阶段包括电空转换阶段和纯空气制动阶段,该阶段可配置相对较小的目标制动率,以延长列车在该阶段的运行时间,给ato适当增加调整时间,保证停车精度,防止列车过标或欠标。
下面结合附图对本实施例提供的列车精确停车的控制方法的实现过程进行举例说明。
如图3所示,本实施例提供一种控制列车精确停车的方法,包括:
s101、在列车进入精确停车阶段后,ato根据第一目标制动率控制列车运行;
s102、在当前的列车速度降低至电空转换速度后,ato控制列车惰行或根据第二目标制动率控制列车运行;第二目标制动率小于第一目标制动率。
本示例中,以将ato控制列车精确停车阶段分为两个阶段为例进行说明。
列车进入精确停车阶段后,根据列车电制动和电空转换速度(以下简称为电空转换速度)将ato控制列车精确停车阶段分为两个制动阶段,也即,将ato目标停车曲线划分为两段。第一制动阶段为电空转换之前的纯电制动阶段。第二制动阶段包括电空转换阶段和纯空气制动阶段。
其中,电空转换速度可以根据实际需要来配置;具体地,可根据各线路及列车的车辆参数来配置;示例性地,电空转换速度可以在5~8km/h的范围内。
在步骤s101中,在列车进入精确停车阶段后,在当前的列车速度大于电空转换速度时,列车处于第一制动阶段。ato根据第一目标制动率控制列车运行。其中,第一目标制动率可根据列车速度及相应的目标距离来确定。受列车的车辆参数及站台环境等的影响,同一列车在不同的站台时,其第一目标制动率可以不同;在同一站台的不同列车的第一目标制动率也可以不同。
示例性地,设列车进入精确停车阶段时的列车速度为v1,设列车进入精确停车阶段时的目标距离为s1,则第一目标制动率a1可根据如下公式来确定:
需要说明的是:第一目标制动率的确定方式并不限于此,本实施例此处只是举例说明。
在第一制动阶段,通过以较大的第一目标制动率控制列车运行,利于保证列车的进站速度,利于确保运营效率。示例性地,第一目标制动率可以为0.7m/s2。
在当前的列车速度降低至电空转换速度时,列车进入第二制动阶段。第二制动阶段的目标制动率小于第一阶段的第一目标制动率,以延长列车在该阶段的运行时间,利于增加ato调整输出的时间,利于列车速度接近相应的目标速度,保证停车精度。其中,第二阶段的目标制动率可以为0或者第二目标制动率;示例性地,第二目标制动率可以为0.3m/s2。
本实施例提供的列车精确停车的控制方法,通过将精确停车阶段划分为多个制动阶段,在不同的制动阶段配置不同的目标制动率,以利于保证列车进站速度和运营效率,又利于确保列车停车精度,防止列车过标或欠标,且便于实现。
如图4所示,可选地,步骤s102可以包括:
s1021、在当前的列车速度降低至电空转换速度后,获取当前的列车速度及当前的目标距离;
s1022、在确定当前的列车速度及当前的目标距离分别满足相应预设条件时,ato控制列车惰行;
s1023、在当前的目标距离不满足相应预设条件时,ato根据第二目标制动率控制列车运行。
此外,在当前的列车速度不满足相应预设条件时,ato根据第二目标制动率控制列车运行。
在当前的列车速度与相应目标速度的差值小于第一阈值,在获取的期望加速度(期望加速度可由pid控制器确定)大于等于0时,确定当前的列车速度满足相应预设条件。
在当前的目标距离st满足
第二目标制动率可根据电空转换速度及列车速度降低至电空转换速度时的目标距离来确定。示例性地,设电空转换速度为v2,设列车进入精确停车阶段时的目标距离为s2,则第一目标制动率a2可根据如下公式来确定:
需要说明的是:第一目标制动率的确定方式并不限于此,本实施例此处只是举例说明。
举例来说,当前的列车速度与相应目标速度的差值第一阈值可以为2km/h。如图5所示,在当前的列车速度小于目标速度2km/h时,在pid控制器确定的期望加速度大于等于0m/s2时,同时监测目标距离st,在
需要说明的时:本示例此处对于阈值不做具体限定,本示例此处只是举例说明。在具体实现时,对于上述各阈值,本领域技术人员可以根据实际需要来设置。
本示例中,预先在纯空气制动条件下对多车进行多次测量获得空气制动建立延时时间。空气制动建立延时时间与列车使用的制动系统相关。对同一条线路不同批次的列车来说,由于列车的制动系统的差异,各列车的空气制动建立延时时间可能不同。在具体实现时,如果空气制动建立延时一致性不好,可将其作为各列车的关键参数进行配置,按照车组进行配置管理。
采用本实施例提供的方式进行验证时,根据验证过程中的运营数据,得到如图6所示的示意图;从图6可以看出,电空转换初始阶段先是发生了制动力减弱的问题,完成电空转换后,制动减速度比ato的期望值大,导致列车速度明显偏低于目标速度;在目标距离满足相应的预设条件后,ato缓解制动,之后又施加制动,最终列车精准地在目标停车点。
本实施例还提供一种ato,其是与前述方法实施例对应的产品实施例,其与前述实施例相同之处,本实施例不再赘述。
如图7所示,本实施例提供的ato,包括:
第一控制模块11,用于在列车进入精确停车阶段后,根据第一目标制动率控制列车运行;
第二控制模块12,用于在当前的列车速度降低至电空转换速度后,控制列车惰行,或,根据第二目标制动率控制列车运行;第二目标制动率小于第一目标制动率。
在其中一种可能的实现方式中,第二控制模块12具体用于:
获取当前的列车速度及当前的目标距离;
在确定当前的列车速度及当前的目标距离分别满足相应预设条件时,控制列车惰行;
在当前的目标距离不满足预设条件时,根据第二目标制动率控制列车运行。
在其中一种可能的实现方式中,第二控制模块12具体用于:
在当前的列车速度与相应目标速度的差值小于第一阈值,在获取的期望加速度大于等于0时,确定当前的列车速度满足相应预设条件。
在其中一种可能的实现方式中,第二控制模块12具体用于:
在当前的目标距离st满足
其中,vt表示当前的列车速度,t1表示空气制动建立延时时间;a2表示第二目标制动率。
在其中一种可能的实现方式中,第一控制模块11还用于:
获取列车进入精确停车阶段时的列车速度及目标距离,根据列车速度及目标距离确定第一目标制动率。
在其中一种可能的实现方式中,第一控制模块11还用于:
在当前的列车速度降低至电空转换速度时,获取当前的目标距离,根据电空转换速度及当前的目标距离确定第二目标制动率。
本实施例提供的ato,通过将精确停车阶段划分为多个制动阶段,在不同的制动阶段配置不同的目标制动率,以利于保证列车进站速度和运营效率,又利于确保列车停车精度,防止列车过标或欠标,且便于实现。
本实施例还提供一种vobc,包括:列车自动防护子系统atp(automatictrainprotection,列车自动防护子系统)、人机界面子系统mmi及前述任一示例中的ato;ato与atp电连接。
其中,atp用于确保列车安全运行;具体地,atp用于根据获取的移动授权信息及线路上的障碍物信息,结合相应的电子地图,对列车的运行行为进行全面监控,保证行车安全。在atp的安全防护下,ato通过与列车系统的接口,发出牵引、制动指令,控制列车进行站间运行及停站、启动作业,并能够根据控制中心设备发出的控制、调整指令,实现站间运行调整功能。ato控制精确停车的实现过程与前述实施例相同,本实施例此处不再赘述。
本实施例还提供一种列车,包括:制动系统及前述任一示例中的ato;制动系统与ato电连接。ato输出的目标制动率发送至制动系统,制动系统根据目标制动率进行响应。其中,制动系统的结构、功能及实现过程可与现有技术相同或相似,本实施例此处不再赘述。
需要说明的是:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中,除非另有规定,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个单元、程序段或代码的一部分,单元、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个连续的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
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