CN105501261B - 一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统 - Google Patents

一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统，涉及列车自动驾驶领域，其中，所述方法包括，当用户触发恶劣天气驾驶模式时，接收由ATS系统发送的触发指令；获取恶劣天气驾驶模式对应的列车运行参数；将列车运行参数发送至车载控制器，实现对列车的控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。为解决雨雪天全自动驾驶的难题做出了有益的探索。

Description

一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及列车自动驾驶领域，尤其涉及一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统。
背景技术
全自动驾驶列车控制系统是一种在基于无线通信的列车自动控制系统CBTC(Communication Based Train Control System)基础上的高度自动化、高可靠、高可用的支持无人驾驶的列车控制系统。全自动驾驶系统中，列车唤醒、休眠、出入库、正线运行、自动折返作业等由信号系统自动控制完成。
全自动驾驶系统中，信号系统通过自动控制代替列车司机的操作。传统的CBTC系统中提供ATO(Automatic Train Operation)自动驾驶，极大的减小了司机的劳动强度。然而，目前已开通CBTC系统的运营线路中，在雨雪、大风、浓雾等恶劣天气条件下，特别是雨雪天轨面湿滑，粘着力下降，车辆的自动控制变得非常困难，车辆持续打滑的情况下，往往通过中心限速、司机手动驾驶的方式开展运营，是的全自动驾驶在雨雪模式下不具有可行性。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提出了解决上述技术问题的一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统，可实现恶劣天气状况下的全自动驾驶。
第一方面，本发明提供一种恶劣天气下全自动驾驶方法，包括：
接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。
优选的，所述第一列车运行参数包括：最高限速值、最大牵引力和最大制动力中的至少一种。
优选的，所述方法还包括：
当所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制失败时，接收由车载控制器返回的控制失败信息，并进行报警。
优选的，所述方法还包括：
接收用户输入的恶劣天气驾驶模式取消指令；
获取与正常控车模式对应的第二列车运行参数；
将所述第二列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第二列车运行参数对所述列车进行控制。
第二方面，本发明提供一种恶劣天气下全自动驾驶装置，包括：
第一接收单元，用于接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
第一获取单元，用于获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
第一控制单元，用于将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。
优选的，所述第一列车运行参数包括：最高限速值、最大牵引力和最大制动力中的至少一种。
优选的，所述装置还包括，
报警单元，用于当所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制失败时，接收由车载控制器返回的控制失败信息，并进行报警。
优选的，所述装置还包括，
第二接收单元，用于接收用户输入的恶劣天气驾驶模式取消指令；
第二获取单元，用于获取与正常控车模式对应的第二列车运行参数；
第二控制单元，用于将所述第二列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第二列车运行参数对所述列车进行控制。
第三方面，本发明提供一种列车在雨雪天气下全自动驾驶系统包括所述恶劣天气下全自动驾驶装置、数据存储单元、区域控制器和车载控制器，所述装置、数据存储单元、区域控制器和车载控制器依次通信连接；
所述装置接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；获取所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；并将第一列车运行参数依次通过所述数据存储单元和区域控制器发送至所述车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制。
优选的，所述区域控制器将反馈信息发送至所述装置。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种恶劣天气下全自动驾驶方法、装置及系统，当用户触发恶劣天气驾驶模式时，接收由TIAS系统发送的触发指令；获取恶劣天气驾驶模式对应的列车运行参数；将列车运行参数发送至车载控制器，实现对列车的控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。为解决雨雪天全自动驾驶的难题做出了有益的探索。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的恶劣天气下全自动驾驶方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的恶劣天气下全自动驾驶方法的结构示意图；
图3为本发明提供的列车全自动驾驶时的ATO精确停站要求示意图；
图4为恶劣天气下ATO仿真驾驶实验数据图；
图5为本发明一实施例提供一种恶劣天气下的全自动驾驶装置的结构示意图
图6为本发明一实施例提供恶劣天气下的全自动驾驶系统的结构示意图；
图7为本发明一实施例提供恶劣天气下的全自动驾驶系统的架构图；
图8为本发明一实施例提供的恶劣天气全自动驾驶工作流程示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的恶劣天气下全自动驾驶方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的恶劣天气下全自动驾驶方法如下所述。
101、接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
可以理解的是，根据恶劣天气驾驶模式的触发条件，自动在行调工作站提供“确认现场情况是否采用恶劣天气驾驶模式行车”的提示，行调工作站人员与现场综合站务员联系，明确情况后确认全线列车是否均采用恶劣天气驾驶模式，决定是否输入恶劣天气驾驶模式触发指令。
102、获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
可以理解的是，第一列车运行参数是控制恶劣天气下全自动驾驶时的必要参数，以此来提高恶劣天气情况下轨面粘着力降低时的全自动驾驶的安全性。
103、将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。
上述方法通过设置恶劣天气下全自动驾驶的运行模式，实现恶劣天气情况下轨面粘着力降低时的全自动驾驶。
图2示出了本发明另一实施例提供的恶劣天气下全自动驾驶方法的结构示意图，本实施例即为实现恶劣天气下全自动驾驶的具体流程，如图2所示，本实施例的方法包括：
201、接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
202、获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
值得说明的是，所述第一列车运行参数包括：最高限速值、最大牵引力和最大制动力中的至少一种，通过控制运行参数，提高恶劣天气下全自动驾驶的安全性。
可以理解的是，最高限速值、最大牵引力和最大制动力可以通过以下方式分析：
最高限速值的确定依赖于最不利情况下的列车紧急制动率，同时还要考虑列车停站精确停车的要求。图3示出了本发明提供的列车全自动驾驶时的ATO精确停站要求示意图。如图3所示，这是一种典型的站台设计。
根据最大牵引力，可以计算各分段牵引力下加速至最大限速需要的牵引距离。
根据最大常用制动力，可以计算各分段制动力下从最大限速制动停稳需要的制动距离。
在全自动驾驶领域，最高限速值、最大牵引力、最大制动力是必需的三个控制参数，通过实时计算获得这三个参数，实现恶劣天气下全自动驾驶。
203、将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。
可以理解的是，FAM(Fully Automatic Model)模式下，车载控制器VOBC(VehicleOn-Board Controller)收到恶劣天气驾驶模式下的运行参数时，实施常用制动停车，进入恶劣天气驾驶模式运行。恶劣天气驾驶模式时，VOBC限制最大牵引和最大制动的输出。
值得说明的是，当全线列车进入恶劣天气驾驶模式后，若系统判断仍出现转向架空转和滑行状态，则自动在行调工作站提供相应的提示。
进一步的，上述方法还包括：
204、接收用户输入的恶劣天气驾驶模式取消指令；
可以理解的是，根据恶劣天气驾驶模式的触发条件，自动在行调工作站提供“确认现场情况是否采用恶劣天气驾驶模式行车”的提示，行调工作站人员与现场综合站务员联系，明确情况后确认全线列车是否均取消恶劣天气驾驶模式，决定是否输入恶劣天气驾驶模式取消指令。
205、获取与正常控车模式对应的第二列车运行参数；
206、将所述第二列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第二列车运行参数对所述列车进行控制。
FAM模式下，VOBC收到正常控车模式下的运行参数时，待列车停车后，退出恶劣天气驾驶模式，转为正常控车模式。
在本发明的一个优选的实施方式中，上述方法还包括图2中未示出的步骤207：
207、当所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制失败时，接收由车载控制器返回的控制失败信息，并进行报警。
可以理解的是，加入报警机制使得列车在雨雪天气下全自动驾驶方法更加完善。
图4为恶劣天气下ATO仿真驾驶实验数据图，可以看出列车在了恶劣天气驾驶模式下全自动驾驶的速度和目标速度基本一致，验证了该方法在实际应用中具有可行性。
本发明提供一种恶劣天气下的全自动驾驶方法，按照能保证的紧急制动率进行超速防护曲线计算；在此模式下列车按最高运行速度行车；同时车载信号限制最大牵引和最大制动，实现列车全自动驾驶过程中正常控车模式与恶劣天气驾驶模式之间的自动转换。
图5示出了本发明一实施例提供恶劣天气下的全自动驾驶装置的结构示意图，如图5所述，本实施例中的恶劣天气下的全自动驾驶装置包括：
第一接收单元51，用于接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
第一获取单元52，用于获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
可以理解的是，所述第一列车运行参数包括：最高限速值、最大牵引力和最大制动力中的至少一种。
第一控制单元53，用于将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶。
在本实施例的一个优选的实施方式中，所述装置还包括图5中未示出的：
第二接收单元54，用于接收用户输入的恶劣天气驾驶模式取消指令；
第二获取单元55，用于获取与正常控车模式对应的第二列车运行参数；
第二控制单元56，用于将所述第二列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第二列车运行参数对所述列车进行控制。
在本实施例的另一个优选的实施方式中，所述装置还包括图5中未示出的：
报警单元57，报警单元，用于当所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制失败时，接收由车载控制器返回的控制失败信息，并进行报警。
可理解的是，上述装置与上述方法是一一对应的关系，上述方法中的实施细节也适用于上述装置，因此，本实施例不再对上述装置的具体实施细节进行详细描述。
图6示出了本发明一实施例提供恶劣天气下的全自动驾驶系统的结构示意图，如图6所述，本实施例中的恶劣天气下的全自动驾驶系统包括所述装置61、数据存储单元62、区域控制器63和车载控制器64，所述装置61、数据存储单元62、区域控制器63、车载控制器64依次通信连接；
所述装置61接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；获取所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；并将第一列车运行参数依次通过所述数据存储单元62和区域控制器63发送至所述车载控制器64，以使所述车载控制器64按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制。
在本实施例的一个优选的实施方式中，所述装置61为列车自动监督系统，但本发明提供的恶劣天气下全自动驾驶系统中的所述装置并不限于列车自动监督系统，本实施例只是为了更好的举例说明，任何其他有同样作用的装置都在本发明的保护范围之内。
在本实施例的另一个优选的实施方式中，所述区域控制器63将反馈参数发送至所述装置61。
图7示出了本发明一实施例提供恶劣天气下的全自动驾驶系统的架构图，如图7所示，列车自动监督系统ATS(Automatic Train Supervision)通过数据存储单元DSU(DataStorage Unit)控制多个区域控制器ZC(Zoon Controller)，每个ZC对应一个VOBC，从而实现ATS对每一个VOBC的控制。
具体的，图8示出了本实施例提供的恶劣天气全自动驾驶工作流程示意图，如图8所示，系统工作流程如下：
ATS不论在站控模式还是遥控模式，均需保证向DSU发送的恶劣天气驾驶模式设置命令接口不变且唯一。ATS接收行调工作站人员输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；获取恶劣天气驾驶模式下全自动驾驶的第一列车运行参数，第一列车运行参数包括最高限速值、最大牵引力和最大制动力信息；向DSU下发第一列车运行参数，DSU收到第一列车运行参数后，向ATS回复收到第一列车运行参数确认信息，为了确保数据下发的完整性，ATS可以再次向DSU下发第一列车运行参数，DSU收到第一列车运行参数后，再次回复收到第一列车运行参数确认信息。
DSU在与ATS完成第一列车运行参数确认流程后，将向ZC下发对应ZC集中区的第一列车运行参数。DSU将第一列车运行参数直接下发给ZC，不需调度员分区域设置。DSU若收到来自ZC第一列车运行参数下发成功确认信息，则认为恶劣天气驾驶模式已生效，将恶劣天气驾驶模式已生效信息和恶劣天气驾驶模式下临时最大限速值上传至ATS。DSU给多个ZC下发第一列车运行参数后，若每个ZC都返回了第一列车运行参数下发成功确认信息，才能将第一列车运行参数下发至ZC成功信息发送给ATS。
若DSU将第一列车运行参数下发给多个ZC，只有一个ZC返回了第一列车运行参数下发成功确认信息，经过一定时间后DSU会向ATS返回恶劣天气驾驶模式设置失败信息和失败的ZC信息，由ATS给出相应的提示信息。DSU并向已执行第一列车运行参数的ZC发送取消第一列车运行参数设置指令，重新设置。
VOBC收到ZC的第一列车运行参数指令，以常用制动停车，并自动启动运行，以新设置的第一列车运行参数中的制动力控车运行；若VOBC设置第一列车运行参数失败，则将设置失败信息直接反馈给ATS，由ATS进行报警。
列车进站停车后，ATS会发出由运营下派司机将FAM模式降级为人工驾驶模式运行的建议信息。
在上述过程中，DSU应实时监测并执行ATS下发的第一列车运行参数指令，重新上电时与ATS确认全线事先设置的临时最大限速值成功后才能正常启动，并按照确认结果下发第一列车运行参数指令。
ZC实时监测第一列车运行参数下发信息并执行第一列车运行参数指令，并在重新上电后和DSU确认已经成功接收到第一列车运行参数指令后才能正常启动。
上述系统通过ATS经数据存储单元DSU、区域控制器ZC将第一列车运行参数下发至车载控制器VOBC，同时加入反馈机制，增强了系统的可靠性，实现了恶劣天气下的全自动驾驶。
本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在于该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
最后应说明的是：本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种恶劣天气下全自动驾驶方法，其特征在于，包括：
接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶；
所述方法还包括：
当全线列车进入恶劣天气驾驶模式后，若判断获知全线列车出现转向架空转和滑行状态，则自动在行调工作站提供相应的提示；
根据恶劣天气驾驶模式的触发条件，自动在行调工作站提供“确认现场情况是否采用恶劣天气驾驶模式行车”的提示，并接收行调工作站人员输入的是否取消恶劣天气驾驶模式行车的指令；
接收用户输入的恶劣天气驾驶模式取消指令；获取与正常控车模式对应的第二列车运行参数；将所述第二列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第二列车运行参数对所述列车进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一列车运行参数包括：最高限速值、最大牵引力和最大制动力中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制失败时，接收由车载控制器返回的控制失败信息，并进行报警。
4.一种恶劣天气下全自动驾驶装置，其特征在于，包括：
第一接收单元，用于接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；
第一获取单元，用于获取与所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；
第一控制单元，用于将所述第一列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制，从而实现恶劣天气下的全自动驾驶；
所述第一控制单元，还用于：
当全线列车进入恶劣天气驾驶模式后，若判断获知全线列车出现转向架空转和滑行状态，则自动在行调工作站提供相应的提示；
根据恶劣天气驾驶模式的触发条件，自动在行调工作站提供“确认现场情况是否采用恶劣天气驾驶模式行车”的提示，并接收行调工作站人员输入的是否取消恶劣天气驾驶模式行车的指令；
接收用户输入的恶劣天气驾驶模式取消指令；获取与正常控车模式对应的第二列车运行参数；将所述第二列车运行参数发送至车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第二列车运行参数对所述列车进行控制。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一列车运行参数包括：最高限速值、最大牵引力和最大制动力中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括，报警单元，用于当所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制失败时，接收由车载控制器返回的控制失败信息，并进行报警。
7.一种列车在雨雪天气下全自动驾驶系统，其特征在于，包括权利要求4-6中任一项所述的装置、数据存储单元、区域控制器和车载控制器，所述装置、数据存储单元、区域控制器和车载控制器依次通信连接；
所述装置接收用户输入的恶劣天气驾驶模式触发指令；获取所述恶劣天气驾驶模式对应的第一列车运行参数；并将第一列车运行参数依次通过所述数据存储单元和区域控制器发送至所述车载控制器，以使所述车载控制器按照所述第一列车运行参数对所述列车进行控制。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述区域控制器将反馈信息发送至所述装置。
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