二次短距离对标停车方法、列车控制系统及自动驾驶系统与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，涉及一种列车停车控制方法，尤其是一种二次短距离对标停车控制方法、列车控制系统及自动驾驶系统。


背景技术：

2.列车短距离停车指进站停车，要求精确定位对标停车。当列车自动驾驶时，进站精确停车未能进入停车窗，导致列车停在欠标或者过标位置且距离停车窗位置较小时，此时需要进行二次对标。
3.长距离行驶的进站停车通常处采用pid控制调节。若采用与进站精确停车阶段相同的方式控制列车进行对标停车，该方式使用距离目标停车点的距离和速度的关系计算目标速度曲线，并且使用pid控制器计算牵引制动及其大小调整列车的速度，使得列车真实速度贴近目标速度曲线，以达到控制列车在目标停车点的停车窗内停车的目的。由于列车响应牵引制动存在一定延时，且由于pid控制器实时计算得出牵引制动加速度不固定，列车在此种情况下从启动到停车过程中，输出的牵引和制动加速度是实时变化的，故列车实际响应的牵引和制动加速度也是实时变化的，加上短距离对标过程较短，pid控制器调整时间有限等因素，导致最终列车进行二次对标时实际运动过程无法得到精确控制，实际走行距离与期望走行距离误差较大，不利于列车进行二次短距离的对标停车。列车停在目标停车点停车窗外的概率较大，故传统列车控制信号系统一般在这种情况下需要司机介入，不能实现自动对标停车，可用性较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高精度定位停车方法，尤其适用于自动驾驶车辆的进站对标停车。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种二次短距离对标停车方法，包括以下步骤；
7.检测列车一次停车后的对标距离l；
8.一次停车后，施加固定加速度a至列车速度达到惰行速度v，列车驶过距离为
9.使列车以惰行速度v惰行行驶时间t1，列车驶过距离为l2＝v*t1；
10.t1时刻结束后，对列车施加固定制动力，使列车以固定减速度d制动行驶至停车，列车驶过距离为l3、l4，其中l3为制动延迟运行距离；
11.加速度a、减速度b和惰行速度的选择需是列车各阶段行驶距离的和满足不超过对标距离l的约束条件。
12.本发明一些实施例中：在距离一次停车点距离为lz时，启动列车制动：
[0013][0014]
其中：t2为制动延迟时间，l3为制动延迟距离。
[0015]
本发明一些实施例中：所述方法进一步包括：预设加速度a及减速度b后，进一步根据对标距离l设定惰行速度v。
[0016]
本发明一些实施例中：
[0017]
设定a＝30cm/s2,b＝100cm/s2；
[0018]
若50＜l≤120,v＝27cm/s；
[0019]
若120＜l≤200,v＝42cm/s；
[0020]
若200＜l≤390,v＝56cm/s；
[0021]
若390＜l<＝500,v＝83cm/s。
[0022]
本发明一些实施例中，进一步提供一种列车控制系统，包括：
[0023]
检测机构：用于检测列车一次停车后的对标距离l；
[0024]
控制单元：接收检测机构的对标距离l检测信号，设定加速度a,减速度b，设定惰行速度v；
[0025]
所述控制单元被配置为第一次停车后，第一阶段以加速度a控制列车行驶至速度达到惰行速度v，第二阶段控制列车以惰行速度v惰行行驶，第三阶段控制列车以减速度b制动。
[0026]
本发明一些实施例中：所述控制系统进一步被配置为：设定加速度a,减速度b，根据对标距离l，设定惰行速度v。
[0027]
本发明一些实施例中：所述控制系统进一步被配置为，在距离一次停车点距离为lz时，启动列车制动：
[0028][0029]
其中：t2为制动延迟时间，l3为制动延迟距离。
[0030]
本发明一些实施例中，进一步提供一种自动驾驶系统，包括上述任意一项所述的列车控制系统。
[0031]
本发明提供的对标停车方法、列车控制系统及自动驾驶系统，其有益效果在于：
[0032]
短距离的对标停车过程的输出分为三个阶段，采用输出固定的牵引加速度、固定的惰行速度、固定的制动加速度，提高列车在二次短距离对标实际运行过程中和实际走行距离的可控性，提高列车在二次短距离对标停车的精度，提升可用性。与现有技术相比，二次短距离对标停车过程不再完全依赖pid控制，提高对标停车系统的响应速度。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1为本发明二次对标停车阶段流程示意图。
具体实施方式
[0035]
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]
本发明一些实施例中，提供一种短距离对标停车方法，用于列车停车进站后，二次对标停车，旨在提高二次对标停车的精确性。
[0037]
短距离对标停车方法，包括以下步骤；
[0038]
s1：检测列车一次停车后的对标距离l；对标距离是指列车一次停车后，距离停车标准之间的距离。视每次运行具体情况不同，每次进站一次停车后，对标距离l会存在差异。
[0039]
s2：按对标距离l，进行对标停车。对标停车过程分为三个阶段，参考图1，包括牵引阶段、惰行阶段和制动阶段。
[0040]
s21：一次停车后，施加固定加速度a至列车速度达到惰行速度v，列车驶过距离为l1为输出牵引阶段，当列车速度达到v时，结束牵引。
[0041]
s22：使列车以惰行速度v惰行行驶时间t1，列车驶过距离为l2＝v*t1；l2为输出惰行阶段，认为整个阶段按照速度v进行匀速运动。
[0042]
s23：t1时刻结束后，对列车施加固定制动力，使列车以固定减速度d制动行驶至停车，列车驶过距离为l3、l4，其中l3为制动延迟运行距离。
[0043]
加速度a、减速度b和惰行速度的选择需是列车各阶段行驶距离的和满足不超过对标距离l的约束条件，以实现精确对标停车。
[0044][0045]
本发明一些实施例中：在距离一次停车点距离为lz时，启动列车制动：
[0046][0047]
其中：t2为制动延迟时间，l3为制动延迟距离，该特征指标由列车车辆性能决定。在制动延迟阶段，列车仍以惰行速度v惰行行驶。
[0048]
本发明一些实施例中：所述方法进一步包括：预设加速度a及减速度b后，进一步根据对标距离l设定惰行速度v。
[0049]
为考虑整个二次对标过程中的舒适度因素，应通过经验数值和实际试验调整加速度a及减速度b的大小。
[0050]
为考虑整个二次对标过程中具备完整的加速、减速以及惰行等阶段，应调整惰行速度的大小，且当惰行速度越小则惰行阶段越长，反之则可能无法达到惰行速度，与预期过程不符造成最终二次对标精度无法满足停车精度的要求。
[0051]
为考虑整个二次对标过程中的时间控制，应调整惰行速度的大小，且当惰行速度越大则整个二次对标过程所用的时间越小，反之则整个二次对标过程所用的时间越长，影响二次对标效率。
[0052]
为充分满足上述三点要求，应将已知参数代入上述公式中并进行参数调整，求得合理的期望距离与惰行速度之间的关系。
[0053]
更具体的说，本发明一些实施例中：
[0054]
设定a＝30cm/s2,b＝100cm/s2；
[0055]
若50＜l≤120,v＝27cm/s；
[0056]
若120＜l≤200,v＝42cm/s；
[0057]
若200＜l≤390,v＝56cm/s；
[0058]
若390＜l<＝500,v＝83cm/s。
[0059]
具体的说，为考虑本发明进行二次对标过程的时间和精度要求，通过计算和实验，本发明应用于二次对标距离小于500cm，并且整个过程的执行时间小于6秒的情况较为合理，为满足不同距离下的二次对标都能够具备完整的三阶段过程和充分考虑时间因素，应将二次对标距离进行分段，设置不同的惰行速度v，使得不同停车距离下的二次对标均能执行惰行阶段。
[0060]
其中当a取值30cm/s/s,b取值100cm/s/s时，对标距离50cm
‑
120cm时，惰行速度应选取27cm/s,对标距离120cm
‑
200cm时，惰行速度应选取42cm/s，对标距离200cm
‑
390cm时，惰行速度应选取56cm/s,对标距离390cm
‑
500cm时，惰行速度应选取83cm/s，充分考虑上述因素及结合计算公式，具体参数如下表所示：
[0061]
[0062]
[0063][0064]
由上表可见，本发明方法，可在小于500cm的短距离内迅速反应，精确实现二次对标停车。
[0065]
本发明一些实施例中，进一步提供一种列车控制系统，可执行上述对标停车方法。
[0066]
列车控制系统包括：
[0067]
检测机构：用于检测列车一次停车后的对标距离l，该对标距离为二次停车距离；该检测机构可采用传感器等现有技术中具有距离检测功能的部件，配置安装在车辆或轨旁，不再赘述；
[0068]
控制单元：接收检测机构的对标距离l检测信号，设定加速度a,减速度b，设定惰行速度v；
[0069]
所述控制单元被配置为第一次停车后，第一阶段以加速度a控制列车行驶至速度达到惰行速度v，第二阶段控制列车以惰行速度v惰行行驶，第三阶段控制列车以减速度b制
动。
[0070]
本发明一些实施例中：所述控制系统进一步被配置为：设定加速度a,减速度b，根据对标距离l，设定惰行速度v。
[0071]
本发明一些实施例中：所述控制系统进一步被配置为，在距离一次停车点距离为lz时，启动列车制动：
[0072][0073]
其中：t2为制动延迟时间，l3为制动延迟距离。
[0074]
本发明一些实施例中，基于上述列车控制系统，进一步提供一种自动驾驶系统。自动驾驶系统可在无人驾驶条件下，自动完成短距离精确对标停车，不需要人的参与。
[0075]
本发明将二次短距离对标停车的输出过程分成三个阶段，分别为输出牵引阶段、输出惰行阶段、输出制动阶段，其中第一阶段为牵引阶段，该阶段向车辆输出固定的牵引加速度大小，使得列车实际的加速过程以恒定的加速度从零速加速至某一速度值后进入第二阶段，该速度即为惰行速度。第二阶段为输出惰行阶段，该阶段调整向车辆输出的牵引指令和牵引加速度大小，使得列车以惰行速度进行匀速运动至某一距离后进入第三阶段，该距离为开始制动距离。第三阶段为输出制动阶段，该阶段向车辆输出固定的制动加速度大小，使得列车实际的制动过程以恒定的加速度从惰行速度降速至零速后完成整个对标过程。由此可见三个阶段中加速度过程恒定，惰行过程恒定，制动过程恒定，整个二次短距离对标过程可以得到更加精确的控制，停车的精度可以更加精确，可满足的停车距离更小。
[0076]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。