本發明涉及軌道交通，具體地，涉及一種基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法。

背景技術：

目前使用的基于移動閉塞的列車，在自動駕駛方面，主要由車載設備根據電子地圖、車速和行車許可等信息計算牽引制動百分比，車載設備使用與車輛事先約定接口的電流或者電壓范圍驅動車輛，根據計算的牽引制動結果對車輛進行牽引制動控制，車載設備將牽引制動命令傳輸給車輛接口總線，車輛接口總線根據命令值進行脈沖寬度調制，根據脈沖信號控制車輛牽引或制動，達到自動駕駛的目的。

重載列車與普通列車相比，重載列車的制動性能較差，在較長下坡道如果按照普通的自動駕駛方法，會導致連續超速的情況發生，在列車超速后將自動采用制動，當速度小于推薦速度時將自動進行緩解，由于列車質量較大，制動建立時間較長，列車處于下坡道，將在很短的時間內再次超速導致制動。由于重載列車采用空氣制動，每次制動后需要充風，先充滿風才能再次制動，如此才能保證每次制動的制動力，如果連續制動發生，會導致制動缸壓力不足，難以滿足制動性能，使列車處于一種危險的狀態。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法，該基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法可以使重載列車在充風時間內不會再次制動，保證重載列車的高效運行及自動駕駛的安全性。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法，該方法包括：判斷所述重載列車是否制動；在所述重載列車未制動時，判斷坡度等效加速度是否超過電制動的最大減速度；在所述坡度等效加速度未超過所述電制動的最大減速度時，判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度；在所述重載列車速度高于所述預警推薦速度時，輸出惰行指令，以保證所述重載列車不進行加速。

優選地，在判斷所述重載列車是否制動之后，該方法還包括：在所述重載列車制動時，判斷所述重載列車的速度是否在所述推薦緩解區間內；在所述重載列車的速度在所述推薦緩解區間內時，緩解制動。

優選地，在判斷所述重載列車的速度是否在所述推薦緩解區間內之后，該方法還包括：在所述重載列車的速度不在所述推薦緩解區間內時，不緩解制動。

優選地，在判斷坡度等效加速度是否超過電制動的最大減速度之后，該方法還包括：在所述坡度等效加速度超過所述電制動的最大減速度時，判斷所述重載列車速度是否在所述推薦減壓區間內；在所述重載列車速度在所述推薦減壓區間內時，判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度。

優選地，在判斷所述重載列車速度是否在所述推薦減壓區間內之后，該方法還包括：在所述重載列車速度不在所述推薦減壓區間內時，進行電制動，以保證所述重載列車速度降至所述推薦減壓區間內。

優選地，預警推薦速度通過以下步驟計算：計算推薦速度曲線；根據所述推薦速度曲線獲得所述重載列車車頭位置的推薦速度；根據推薦速度、司機反映時間以及重載列車車頭位置計算預警位置；根據所述推薦速度曲線和所述預警位置獲得預警推薦速度。

優選地，在判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度之后，該方法還包括：在所述重載列車速度不高于所述預警推薦速度時，進行正常自動駕駛控制。

優選地，所述正常自動駕駛控制包括：獲取所述重載列車的實際速度和位置；根據所述重載列車的實際速度和位置計算所述重載列車的推薦速度；根據所述重載列車的實際速度和推薦速度計算所述重載列車的期望加速度；根據所述重載列車的最大加速度和期望加速度計算牽引制動百分比；根據所述牽引制動百分比控制所述重載列車的牽引或制動。

優選地，推薦緩解區間通過以下步驟計算：以30km/h-45km/h作為所述推薦緩解區間的下限值；通過以下公式計算所述推薦緩解區間的上限值：hj＝v-a1×t，其中，hj為推薦緩解區間的上限值，v為車頭前方坡度查詢范圍內的最低限速，a1為車頭前方坡度查詢范圍內的所述坡度等效加速度與電制動的最大減速度的差，t為當前全列制動減壓量對應的充風時間。

優選地，推薦減壓區間通過以下步驟計算：獲得所述重載列車當前位置的推薦速度作為所述推薦減壓區間的上限值；通過以下公式計算所述推薦減壓區間的下限值：jy＝max[(v1-a2×t1),(v2+a2×t2)]，其中，jy為推薦減壓區間的下限值，v1為重載列車車身處最低限速，v2為重載列車當前速度，a2為車身處所述坡度等效加速度與電制動的最大減速度的差，t1為全列制動減壓的建立延時時間，t2為上一次全列制動緩解后剩余的充風時間。

通過上述技術方案，采用本發明提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法，判斷所述重載列車是否制動；在所述重載列車未制動時，判斷坡度等效加速度是否超過電制動的最大減速度；在所述坡度等效加速度未超過所述電制動的最大減速度時，判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度；在所述重載列車速度高于所述預警推薦速度時，輸出惰行指令，以保證所述重載列車不進行加速。該基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法可以使重載列車在充風時間內不會再次制動，保證重載列車的高效運行及自動駕駛的安全性。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明一實施方式提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法的流程圖；

圖2是本發明另一實施方式提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法的流程圖；

圖3是本發明另一實施方式提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法的流程圖；以及

圖4是本發明一實施方式提供的正常自動駕駛控制的流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

圖1是本發明一實施方式提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法的流程圖。如圖1所示，一種基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法包括：

步驟s11，判斷所述重載列車是否制動；

步驟s12，在所述重載列車未制動時，判斷坡度等效加速度是否超過電制動的最大減速度；

步驟s13，在所述坡度等效加速度未超過所述電制動的最大減速度時，判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度；

步驟s14，在所述重載列車速度高于所述預警推薦速度時，輸出惰行指令，以保證所述重載列車不進行加速；

在所述重載列車速度不高于所述預警推薦速度時，進行正常自動駕駛控制。

在自動駕駛過程中，車載設備將車頭位置向列車運行方向移動預警距離的長度得到預警位置，預警距離的長度通常為列車當前速度乘以司機的反應時間，司機的反應時間一般認為是2秒。車載設備按車頭在預警位置計算推薦速度曲線，得到預警推薦速度(預警推薦速度可以為當前速度+2秒×加速度)，若預警推薦速度小于本周期的推薦速度并低于當前列車實際速度，且本周期車載設備計算應該輸出牽引，則將輸出牽引命令改為輸出惰行命令，不再進行列車加速，保持惰行狀態。

推薦速度曲線兩個變量分別為位置與推薦速度，對于每一個位置對應的推薦速度是由以下三個值h1、h2以及h3取較小值得出，從而使多個位置對應的多個推薦速度形成推薦速度曲線：

1、車身所處區域內所有靜態限速、臨時限速中的最小值h1。

2、車頭到行車許可終點范圍內所有障礙物中，按障礙物限速和自動駕駛最大制動力推算到車頭當前位置的制動觸發速度的最小值h2。其中車頭到障礙物的距離，應扣減掉列車最高瞬時速度×常用制動建立延時的長度。

3、車頭到行車許可終點范圍內所有符合停車條件的停車點中距離車頭最近的一個，按自動駕駛停車制動力推算到當前車頭位置的制動觸發速度h3。

圖2是本發明另一實施方式提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法的流程圖。如圖2所示，該方法包括：

步驟s21，判斷所述重載列車是否制動；

步驟s22，在所述重載列車制動時，判斷所述重載列車的速度是否在推薦緩解區間內；

步驟s23，在所述重載列車的速度在所述推薦緩解區間內時，緩解制動；

步驟s24，在所述重載列車的速度不在所述推薦緩解區間內時，不緩解制動。

推薦緩解區間通過以下步驟計算：以30km/h-45km/h作為所述推薦緩解區間的下限值；通過以下公式計算所述推薦緩解區間的上限值：

hj＝v-a1×t，

其中，hj為推薦緩解區間的上限值，v為車頭前方坡度查詢范圍內的最低限速，a1為車頭前方坡度查詢范圍內的所述坡度等效加速度與電制動的最大減速度的差，t為當前全列制動減壓量對應的充風時間。

其中，t為已知機車特性，通?？梢詾?96秒。v已通過事先測量線路數據獲得，并存入電子地圖，在獲知車頭前方坡度查詢范圍時進行查詢即可。車頭前方坡度查詢范圍為(vc²-v2²)/2a，其中vc為線路最高推薦速度，v2為重載列車當前速度，a為線路坡度的等效加速度和電制動的最大減速度的差。

推薦緩解區間的下限值根據《技規》和《運行組織規則》規定的重載列車常用制動緩解速度下限進行配置，萬噸重載列車推薦緩解區間下限值為45km/h，非萬噸重載列車推薦緩解區間下限值為30km/h。

特別地，當計算出的推薦緩解區間的上限值小于下限值時，令上限值等于下限值；當推薦緩解速度的上限值大于推薦速度曲線時，令上限值等于推薦速度。

圖3是本發明另一實施方式提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法的流程圖。如圖3所示，該方法包括：

步驟s31，判斷所述重載列車是否制動；

步驟s32，在所述重載列車未制動時，判斷坡度等效加速度是否超過電制動的最大減速度；

步驟s33，在所述坡度等效加速度超過所述電制動的最大減速度時，判斷所述重載列車速度是否在所述推薦減壓區間內；

步驟s34，在所述重載列車速度在所述推薦減壓區間內時，判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度；

步驟s35，在所述重載列車速度高于所述預警推薦速度時，輸出惰行指令，以保證所述重載列車不進行加速；

步驟s36，在所述重載列車速度不高于所述預警推薦速度時，進行正常自動駕駛控制；

步驟s37，在所述重載列車速度不在所述推薦減壓區間內時，進行電制動，以保證所述重載列車速度降至所述推薦減壓區間內。

推薦減壓區間通過以下步驟計算：獲得所述重載列車當前位置的推薦速度作為所述推薦減壓區間的上限值；通過以下公式計算所述推薦減壓區間的下限值：

jy＝max[(v1-a2×t1),(v2+a2×t2)]，

其中，jy為推薦減壓區間的下限值，v1為重載列車車身處最低限速，v2為重載列車當前速度，a2為車身處所述坡度等效加速度與電制動的最大減速度的差，t1為全列制動減壓的建立延時時間，t2為上一次全列制動緩解后剩余的充風時間。

其中，v1、t1以及t2均已通過事先測量線路數據獲得，并存入電子地圖，需要時只需要進行查詢即可。

在本實施例中，在所述重載列車速度在所述推薦減壓區間內時，計算預警推薦速度，隨后如上文所述的流程，繼續判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度，在所述重載列車速度高于所述預警推薦速度時，輸出惰行指令，以保證所述重載列車不進行加速；在所述重載列車速度不高于所述預警推薦速度時，進行正常自動駕駛控制。

圖4是本發明一實施方式提供的正常自動駕駛控制的流程圖。如圖4所示，所述正常自動駕駛控制包括：

步驟s41，獲取所述重載列車的實際速度和位置；

步驟s42，根據所述重載列車的實際速度和位置計算所述重載列車的推薦速度；

步驟s43，根據所述重載列車的實際速度和推薦速度計算所述重載列車的期望加速度；

步驟s44，根據所述重載列車的最大加速度和期望加速度計算牽引制動百分比；

步驟s45，根據所述牽引制動百分比控制所述重載列車的牽引或制動。

在自動駕駛方面，主要由車載設備根據電子地圖、車速和行車許可等信息計算自動駕駛推薦速度曲線，將當前速度和自動駕駛推薦速度、線路路況等信息帶入pid控制算法或其他控制算法(該類控制算法為常用算法，通常使用pid控制算法或模糊控制算法)，通過控制算法獲得當前列車的期望加速度(加速度值包含正負，正值為期望牽引，負值為期望制動)，根據列車的加速度性能計算牽引制動百分比，車載設備使用與車輛事先約定接口的電流或者電壓范圍驅動車輛，根據計算的牽引制動百分比對車輛進行牽引制動控制，車載設備將牽引制動命令傳輸給車輛接口總線，車輛接口總線根據命令值進行脈沖寬度調制，根據脈沖信號控制車輛牽引或制動，達到自動駕駛的目的。

通過上述技術方案，采用本發明提供的基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法，判斷所述重載列車是否制動；在所述重載列車未制動時，判斷坡度等效加速度是否超過電制動的最大減速度；在所述坡度等效加速度未超過所述電制動的最大減速度時，判斷所述重載列車速度是否高于所述預警推薦速度；在所述重載列車速度高于所述預警推薦速度時，輸出惰行指令，以保證所述重載列車不進行加速。該基于移動閉塞的重載列車下坡自動駕駛方法可以使重載列車在充風時間內不會再次制動，保證重載列車的高效運行及自動駕駛的安全性。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。