CN107585180A - 车载ato基于多目标自调整驾驶策略的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法及装置，该方法在列车的行驶过程中一方面计算出当前状态下，以不同的行驶目标为首选目标的所有预定控车方案。另一方面，根据列车的当前运行状态计算出当前运行状态下各个行驶目标的权重系数。然后根据权重系数，从由预定控车方案得到的预定控车方案集合中选取一个预定控车方案作为对列车进行控制的控车方案，预定控车方案集合中的每一预定控车方案均考虑了多个行驶目标，保证列车的行驶过程同时满足多个行驶目标。该方法贯穿于列车行驶的整个过程中，实现了满足多个行驶目标的自调整的ATO驾驶的功能。

Description

车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法及装置

技术领域

本发明涉及列车的信号控制技术领域，尤其是涉及一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法及装置。

背景技术

随着轨道交通的迅捷发展，城市轨道交通系统的运营总能耗随之迅速增加。列车牵引能耗是构成城市轨道交通系统运营总能耗的主要部分，因此研究列车节能优化控制的主要目标即为尽可能的降低列车的牵引能耗，列车牵引能耗主要用于列车运行。目前列车自动运行(Automatic Train Operation，简称ATO)已广泛应用于城市轨道交通中，如何采用合适的ATO节能驾驶策略成为了目前一项待研究的重要课题。

传统的ATO节能驾驶策略主要是根据当前的列车运行信息和线路条件，考虑列车的停车精度指标、节能指标、舒适度指标和准点指标，计算出最优推荐速度曲线，然后ATO按照计算的推荐速度曲线以及列车的当前位置实施固定惰行跟踪来达到节能的目的。但传统的ATO节能策略并没有考虑各指标的优先级，而是折中采取计算采用符合各指标限制的节能曲线，不能在特定情况下实现满足特定目标下的节能策略要求。如上班早高峰时间，潮汐客流现象明显。进城方向要保证多拉快跑，此时准点、满载的目标优先级最高，所以不能采用增加惰行的节能策略；而出城方向客流很小，此时节能、舒适性的目标优先级最高，则可以施行增加惰行的节能策略。

在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的ATO模式控车下，无法在保证兼顾多个行驶目标制定控车方案，实现车辆行驶过程中控车方案的自动调节，从而降低列车牵引的能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何解决ATO模式控车下，无法在保证兼顾多个行驶目标制定控车方案，实现车辆行驶过程中控车方案的自动调节，从而降低列车牵引的能耗的问题。

针对以上技术问题，本发明的实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，包括：

在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合；

根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格；

若判断所述第一一致性检验合格，则获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标；

获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车。

可选地，所述根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行一致性检验，判断所述一致性检验是否合格之后，还包括：

若判断所述第一一致性检验不合格，循环执行权重系数调整操作，直到对调整后的权重系数组成的第二矩阵进行第二一致性检验合格或者执行所述权重系数调整操作的第一累积执行次数超过第一容忍次数；

若所述第二一致性检验合格，则从调整后的权重系数中获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为所述实际首选目标；

若所述第一累积执行次数超过所述第一容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述权重系数调整操作包括：

获取当前的权重系数，对当前的权重系数进行调整，得到调整后的权重系数；

对调整后的权重系数组成的所述第二矩阵进行所述第二一致性检验，并判断所述第二一致性检验是否合格；

获取执行所述权重系数调整操作的第一当前执行次数，在所述第一当前执行次数上累积一次，得到第一累积执行次数，并判断所述第一累积执行次数是否超过所述第一容忍次数；

将当前的权重系数更新为调整后的权重系数，且将第一当前执行次数更新为第一累积执行次数。

可选地，所述在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合，包括：

在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，得到对应于所述首选目标的预定运行状态，直到所有行驶目标均被选择到；

针对每一预定运行状态，采用所述模糊评价法确定每一行驶目标的预定权重系数，根据每一行驶目标的预定权重系数确定对应于所述预定运行状态的预定控车方案；

获取由所述预定控车方案组成的待验证方案集合，提取所述待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于所述待验证方案集合的第三矩阵，对所述第三矩阵进行第三一致性检验，判断所述第三一致性检验是否合格；

若所述第三一致性检验合格，则将所述待验证方案集合作为所述预定控车方案集合。

可选地，还包括：

若所述第三一致性检验不合格，则循环执行集合验证操作，直到对调整后的预定控车方案组成的待验证方案集合对应的第四矩阵进行的第四一致性检验合格或者执行所述集合验证操作的第二累积执行次数超过第二容忍次数；

若所述第四一致性检验合格，则将调整后的待验证方案集合作为所述预定控车方案集合；

若所述第二累积执行次数超过所述第二容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述集合验证操作包括：

获取当前的待验证方案集合，对当前的待验证方案集合中的预定控车方案进行调整，得到调整后的待验证方案集合；

提取调整后的待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于调整后的待验证方案集合的所述第四矩阵，对所述第四矩阵进行所述第四一致性检验，判断所述第四一致性检验是否合格；

获取执行所述集合验证操作的第二当前执行次数，在所述第二当前执行次数上累积一次，得到第二累积执行次数，并判断所述第二累积执行次数是否超过所述第二容忍次数；

将当前的待验证方案集合更新为调整后的待验证方案集合，且将第二当前执行次数更新为第二累积执行次数。

可选地，所述获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车，包括：

获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案；

根据所述列车的当前行驶速度、所述列车距离下一站站台的距离以及所述实际控车方案生成目标速度曲线；

根据所述实际控车方案判断所述目标速度曲线是否满足对应于所述实际控车方案中的每一行驶目标，若是，则按照所述目标速度曲线控车，并显示所述目标速度曲线；

若判断所述目标速度曲线存在不满足对应于所述实际控车方案中的行驶目标的速度点，则通过所述列车的默认驾驶策略控车。

可选地，所述行驶目标包括安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标和节能目标；其中，满足所述安全目标的条件为列车的行驶速度小于列车紧急制动触发速度；

满足所述准时目标的条件为列车按照运行计划时刻表的时间准时进站；

满足所述精确停车目标的条件为停车位置与预先设定的标准位置之间的误差小于或等于预设误差；

满足所述舒适度目标的条件为列车的加速度小于预设加速度；

满足所述节能目标的条件为控制列车以目标档位行驶的时长超过预设时长，其中，目标档位大于或等于预设档位。

可选地，还包括：

所述列车重新上电或者所述列车在正线停运后再次开始运行，则通过所述列车的默认驾驶策略控车，直到重新确定出驾驶策略作为所述实际控车方案后，按照重新确定的实际控车方案控车。

另一方面，本发明的实施例还提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的装置，包括：

方案生成模块，用于在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合；

权重确定模块，用于根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格；

判断模块，用于若判断所述第一一致性检验合格，则获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标；

确定模块，用于获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车。

可选地，所述权重确定模块还用于若判断所述第一一致性检验不合格，循环执行权重系数调整操作，直到对调整后的权重系数组成的第二矩阵进行第二一致性检验合格或者执行所述权重系数调整操作的第一累积执行次数超过第一容忍次数；

若所述第二一致性检验合格，则从调整后的权重系数中获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为所述实际首选目标；

若所述第一累积执行次数超过所述第一容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述权重系数调整操作包括：

获取当前的权重系数，对当前的权重系数进行调整，得到调整后的权重系数；

对调整后的权重系数组成的所述第二矩阵进行所述第二一致性检验，并判断所述第二一致性检验是否合格；

获取执行所述权重系数调整操作的第一当前执行次数，在所述第一当前执行次数上累积一次，得到第一累积执行次数，并判断所述第一累积执行次数是否超过所述第一容忍次数；

将当前的权重系数更新为调整后的权重系数，且将第一当前执行次数更新为第一累积执行次数。

可选地，所述方案生成模块还用于在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，得到对应于所述首选目标的预定运行状态，直到所有行驶目标均被选择到；

针对每一预定运行状态，采用所述模糊评价法确定每一行驶目标的预定权重系数，根据每一行驶目标的预定权重系数确定对应于所述预定运行状态的预定控车方案；

获取由所述预定控车方案组成的待验证方案集合，提取所述待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于所述待验证方案集合的第三矩阵，对所述第三矩阵进行第三一致性检验，判断所述第三一致性检验是否合格；

若所述第三一致性检验合格，则将所述待验证方案集合作为所述预定控车方案集合。

可选地，所述方案生成模块还用于若所述第三一致性检验不合格，则循环执行集合验证操作，直到对调整后的预定控车方案组成的待验证方案集合对应的第四矩阵进行的第四一致性检验合格或者执行所述集合验证操作的第二累积执行次数超过第二容忍次数；

若所述第四一致性检验合格，则将调整后的待验证方案集合作为所述预定控车方案集合；

若所述第二累积执行次数超过所述第二容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述集合验证操作包括：

获取当前的待验证方案集合，对当前的待验证方案集合中的预定控车方案进行调整，得到调整后的待验证方案集合；

提取调整后的待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于调整后的待验证方案集合的所述第四矩阵，对所述第四矩阵进行所述第四一致性检验，判断所述第四一致性检验是否合格；

获取执行所述集合验证操作的第二当前执行次数，在所述第二当前执行次数上累积一次，得到第二累积执行次数，并判断所述第二累积执行次数是否超过所述第二容忍次数；

将当前的待验证方案集合更新为调整后的待验证方案集合，且将第二当前执行次数更新为第二累积执行次数。

可选地，所述确定模块还用于获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案；

根据所述列车的当前行驶速度、所述列车距离下一站站台的距离以及所述实际控车方案生成目标速度曲线；

根据所述实际控车方案判断所述目标速度曲线是否满足对应于所述实际控车方案中的每一行驶目标，若是，则按照所述目标速度曲线控车，并显示所述目标速度曲线；

若判断所述目标速度曲线存在不满足对应于所述实际控车方案中的行驶目标的速度点，则通过所述列车的默认驾驶策略控车。

可选地，所述行驶目标包括安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标和节能目标；其中，满足所述安全目标的条件为列车的行驶速度小于列车紧急制动触发速度；

满足所述准时目标的条件为列车按照运行计划时刻表的时间准时进站；

满足所述精确停车目标的条件为停车位置与预先设定的标准位置之间的误差小于或等于预设误差；

满足所述舒适度目标的条件为列车的加速度小于预设加速度；

满足所述节能目标的条件为控制列车以目标档位行驶的时长超过预设时长，其中，目标档位大于或等于预设档位。

可选地，所述确定模块还用于所述列车重新上电或者所述列车在正线停运后再次开始运行，则通过所述列车的默认驾驶策略控车，直到重新确定出驾驶策略作为所述实际控车方案后，按照重新确定的实际控车方案控车。

本发明的实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法及装置，该方法在列车的行驶过程中一方面计算出当前状态下，以不同的行驶目标为首选目标的所有预定控车方案。另一方面，根据列车的当前运行状态计算出当前运行状态下各个行驶目标的权重系数。然后根据权重系数，从由预定控车方案得到的预定控车方案集合中选取一个预定控车方案作为对列车进行控制的控车方案，预定控车方案集合中的每一预定控车方案均考虑了多个行驶目标，保证列车的行驶过程同时满足多个行驶目标。该方法贯穿于列车行驶的整个过程中，实现了满足多个行驶目标的自调整的ATO驾驶的功能。

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是本发明一个实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法的流程示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法的流程示意图；

图3是本发明另一个实施例提供的目标速度曲线的生成过程示意图；

图4是本发明另一个实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法的流程示意图；

图5是本发明另一个实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的装置的结构框图。

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做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。

图1是本实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法的流程示意图。参见图1，该方法包括：

101：在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合；

102：根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格；

103：若判断所述第一一致性检验合格，则获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标；

104：获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车。

本实施例提供的方法在列车的行驶过程中实时根据列车的运行状态调整列车的控车策略，保证列车的行驶过程兼顾到多个行驶目标。例如，行驶目标包括安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标、节能目标中的多个的组合。

需要说明的是，由于根据多个行驶目标计算控车方案的计算过程较为复杂，耗时较长，因此本申请提供的方法在列车的行驶过程中一方面通过步骤101计算出当前状态下，以不同的行驶目标为首选目标的所有预定控车方案。另一方面，根据列车的当前运行状态计算出当前运行状态下各个行驶目标的权重系数。然后根据权重系数，从步骤101确定的预定控车方案集合中选取一个预定控车方案作为对列车进行控制的控车方案，预定控车方案集合中的每一预定控车方案均考虑了多个行驶目标，保证列车的行驶过程同时满足多个行驶目标。此外，该方法贯穿于列车行驶的整个过程中，比如，得到预定控车方案集合需要耗时2分钟，那么列车每两分钟即更新一次预定控车方案集合，同时，确定当前运行状态下各个行驶目标的权重系数需要5秒，那么，每隔5秒列车即根据当前运行状态从预定控车方案集合中选取新的预定控车方案，实现了在列车行驶过程中对控车方案的实时调整。

具体来说，步骤101根据列车当前的运行状态，分别将每一行使目标作为首选目标，即权重最大的行使目标，得到该行驶目标作为首选目标时的预定控车方案。通过步骤101得到对应于每一行驶目标作为首选目标时的多个预定控车方案组成的预定控车方案集合。步骤102和步骤103旨在得到列车在当前运行状态下，各个行驶目标的权重，并根据确定出的权重，从预定控车方案集合中选出首选目标为权重最大的行驶目标所对应的预定控车方案，按照该预定控车方案控车。

模糊评价法即基于专家评价为主的模糊专家系统，其可以根据列车的当前运行状态确定每一行驶目标的权重系数。例如，列车在运行过程中，当列车晚点时，模糊评价法根据列车用列车已运行时间和还需运行预测时间与计划运行总时间的差值来表征列车准时性。车载ATO实时判断当前列车是否满足准点目标，若ATO判断准点目标按现有驾驶策略难以完成时，则提高准点目标的权重系数，即提高准点目标的优先级。第一矩阵是由各个行驶目标的权重系数组成的对比矩阵，为了避免模糊评价法确定出的各个行驶目标的权重系数的有效性，本实施例将各个行驶目标的权重系数作为第一矩阵的元素，对该第一矩阵进行一致性检验(即第一一致性检验)，将检验的结果和预设的参照结果进行比较，判断第一一致性检验是否合格，若合格，则将最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标，从预定控车方案集合中选取将该实际首选目标作为首选目标的预定控车方案，作为对列车进行控制的控车方案。

本发明的实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，该方法在列车的行驶过程中一方面计算出当前状态下，以不同的行驶目标为首选目标的所有预定控车方案。另一方面，根据列车的当前运行状态计算出当前运行状态下各个行驶目标的权重系数。然后根据权重系数，从由预定控车方案得到的预定控车方案集合中选取一个预定控车方案作为对列车进行控制的控车方案，预定控车方案集合中的每一预定控车方案均考虑了多个行驶目标，保证列车的行驶过程同时满足多个行驶目标。该方法贯穿于列车行驶的整个过程中，实现了满足多个行驶目标的自调整的ATO驾驶的功能。

更进一步地，在上述实施例的基础上，如图2所示，所述根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格之后，还包括：

201：判断所述第一一致性检验不合格，具体地，若判断所述第一一致性检验不合格，循环执行权重系数调整操作，直到对调整后的权重系数组成的第二矩阵进行第二一致性检验合格或者执行所述权重系数调整操作的第一累积执行次数超过第一容忍次数；

202：若所述第二一致性检验合格，则从调整后的权重系数中获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为所述实际首选目标；

203：若所述第一累积执行次数超过所述第一容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述权重系数调整操作包括：

204：获取当前的权重系数，对当前的权重系数进行调整，得到调整后的权重系数；

205：对调整后的权重系数组成的所述第二矩阵进行所述第二一致性检验，并判断所述第二一致性检验是否合格；若合格，则执行步骤202，否则，执行步骤206；

206：获取执行所述权重系数调整操作的第一当前执行次数，在所述第一当前执行次数上累积一次，得到第一累积执行次数，并判断所述第一累积执行次数是否超过所述第一容忍次数；若超过，则执行步骤203，否则，执行步骤207；

将当前的权重系数更新为调整后的权重系数，且将第一当前执行次数更新为第一累积执行次数。

本实施例中，对计算出的各个行驶目标的权重系数进行一致性检验，若检验不合格，需要车载ATO根据不一致的程度重新计算各目标权重系数，直到达到一致性。若计算次数超过了容忍值(第一容忍次数)仍不能满足检验，则ATO采用不节能的驾驶策略(即列车的默认驾驶策略)。

需要说明的是，每次对当前的权重系数进行调整的方法为：根据上一次进行所述第二一致性检验的结果，对当前的权重系数中的至少一个权重系数进行调整。例如，上一次执行权重系数调整操作时，第二一致性检验不合格，则本次执行权重系数调整操作时需要对当前的权重系数进行调整。

具体地，第二矩阵中包括a、b和c三个权重系数，上一次在步骤205中对第二矩阵进行第二一致性检验，得到检验结果(例如，求解a、b和c三个权重系数的均方差，将均方差作为检验结果)。该检验结果大于参照结果(例如，参照结果为1)，判定第二一致性检验不合格。

本次执行权重系数调整操作时，对a、b和c三个权重系数进行微调。求解a、b和c三个权重系数的平均数，减小a、b和c三个权重系数中大于平均数的权重系数，增大a、b和c三个权重系数中小于平均数的权重系数，保持a、b和c三个权重系数中等于平均数的权重系数不变，得到调整后的权重系数。

本实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，对判断第一一致性检验不合格的情况进行了限制，若第一一致性检验不合格，则需对各个行驶目标的权重系数进行调整，直到对调整后的权重系数进行的第二一致性检验合格，否则，当调整的次数超过第一容忍次数之后即不再对权重进行调整，而直接通过列车的默认驾驶策略控车，对权重系数的调整保证了确定的权重系数的准确性。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合，包括：

在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，得到对应于所述首选目标的预定运行状态，直到所有行驶目标均被选择到；

针对每一预定运行状态，采用所述模糊评价法确定每一行驶目标的预定权重系数，根据每一行驶目标的预定权重系数确定对应于所述预定运行状态的预定控车方案；

获取由所述预定控车方案组成的待验证方案集合，提取所述待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于所述待验证方案集合的第三矩阵，对所述第三矩阵进行第三一致性检验，判断所述第三一致性检验是否合格；

若所述第三一致性检验合格，则将所述待验证方案集合作为所述预定控车方案集合。

例如，车载ATO考虑的行驶目标包括：安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标、节能目标(本实施例对行驶目标的具体内容以及行驶目标的数量均不作具体限制)，制定多目标决策模型(预定控车方案)，当考虑满足各个行驶目标时，可以参照如下的方法确定该行驶目标在制定预定控车方案中所占的权重(预定权重系数)。

安全目标：ATO计算的推荐速度必须要小于ATP计算的紧急制动速度曲线，并需要考虑建立制动的延时，考虑到简化列车的位置和控制，我们将列车等效为一个质点来看，则列车的运动特性可以根据牛顿第二定律来计算列车当前的目标速度。安全目标为必须达到的目标，即ATO计算的速度无论如何不能超过ATP的紧急制动触发速度；

准时目标：列车在运行过程中，用列车已运行时间和还需运行预测时间与计划运行总时间的差值来表征列车准时性。车载ATO实时判断当前列车是否满足准点目标，若ATO判断准点目标按现有驾驶策略难以完成时，则提高准点目标的权重系数，提高准点目标的优先级；

精确停车目标：ATO相关标准规定，停车精度≤30cm。当ATO控车在精确停车阶段，采用固定制动率进行定点停车，则精确停车目标的优先级更高。

舒适度目标：通过加速度和加速度变化率来衡量，根据列车牵引计算规程，大部分乘客能允许的加速度变化率限度为乘坐时0.69，站立时为0.48。

节能目标：根据列车性能克制，客车实际功率是恒定的，故档位越大，节能性越好。

由于制动阶段的运行时间是相对恒定的，准点目标在牵引和惰行阶段需实时考虑。在精确停车阶段，更需要考虑的是精确停车目标，而舒适性目标和节能目标是贯穿整个运行过程。通过在启动阶段的最快加速和制动策略，以及尽量延长惰行驾驶来满足节能，并在运行中保证换挡尽量平稳并减少档位变化来保证舒适性。

针对预定控车方案，每一预定控车方案对应的首选目标均不相同。例如，行驶目标包括目标A、目标B和目标C，则对应了三种预定运行状态，分别是目标A为首选目标(即权重系数最大的目标)对应的预定运行状态；目标B为首选目标对应的预定运行状态；目标C为首选目标对应的预定运行状态。

分别针对这三种预定运行状态，根据列车的当前运行状态，确定各个行驶目标的预定权重系数，然后根据预定权重系数生成预定控车方案。这些预定控车方案组成待验证方案集合。

针对待验证方案集合，将每一预定控车方案的控车参数，例如，控车参数包括速度大小、牵引力大小或列车惰行的时间长度、(或者说牵引、制动和惰行不同阶段的控车参数)。将这些控车参数作为第三矩阵的元素，对第三矩阵进行第三一致性检验，若合格，则将待验证方案集合作为预定控车方案集合。例如，定义控制列车自动运行为目标层，准点目标、精确停车目标、节能目标和舒适度目标为目标，输出牵引制动为方案层。根据牵引、制动、惰行各阶段中不同目标对ATO输出控制值影响的不同，征求不同专家对应于牵引、制动和惰行不同阶段分别构造成对比矩阵。

本实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，采用基于专家评价为主的模糊专家系统，对各目标的权重系数进行分析，可使各目标的权重分配更为合理。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，还包括：

若所述第三一致性检验不合格，则循环执行集合验证操作，直到对调整后的预定控车方案组成的待验证方案集合对应的第四矩阵进行的第四一致性检验合格或者执行所述集合验证操作的第二累积执行次数超过第二容忍次数；

若所述第四一致性检验合格，则将调整后的待验证方案集合作为所述预定控车方案集合；

若所述第二累积执行次数超过所述第二容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述集合验证操作包括：

获取当前的待验证方案集合，对当前的待验证方案集合中的预定控车方案进行调整，得到调整后的待验证方案集合；

提取调整后的待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于调整后的待验证方案集合的所述第四矩阵，对所述第四矩阵进行所述第四一致性检验，判断所述第四一致性检验是否合格；

获取执行所述集合验证操作的第二当前执行次数，在所述第二当前执行次数上累积一次，得到第二累积执行次数，并判断所述第二累积执行次数是否超过所述第二容忍次数；

将当前的待验证方案集合更新为调整后的待验证方案集合，且将第二当前执行次数更新为第二累积执行次数。

需要说明的是，第一一致性检验、第二一致性检验、第三一致性检验和第四一致性检验，均可以通过如下方法执行，例如，计算出相应的矩阵的标准化特征向量和最大特征值，再计算衡量一个成对比矩阵不一致程度的指标C，取充分大的子集来获取最大特征值的平均值，并进行归一化判断。即求解相应的矩阵对应的均方差，通过均方差判断对该矩阵的一致性检验是否合格，若不合格，则对矩阵中的元素与平均值之间的差对矩阵中的元素进行微调。

需要说明的是，每次对当前的待验证方案集合中的预定控车方案进行调整的方法为：根据上一次进行所述第四一致性检验的结果，对当前的待验证方案集合中的至少一个预定控车方案进行调整。例如，上一次执行集合验证操作时，第四一致性检验不合格，则本次执行集合验证操作时需要对当前的待验证方案集合进行调整。

具体地，例如，第四矩阵中的元素为列车惰行的时间长度，第四矩阵中包括d、e和f三个时间长度，上一次在中对第四矩阵进行第四一致性检验，得到检验结果(例如，求解d、e和f三个时间长度的均方差，将均方差作为检验结果)。该检验结果大于参照结果(例如，参照结果为1)，判定第四一致性检验不合格。

本次执行集合验证操作时，对当前的待验证方案集合中的三个预定控车方案对应的惰行时间长度d、e和f进行微调。微调过程为：求解d、e和f三个时间长度的平均时长，减小d、e和f三个时间长度中大于平均时长的时间长度，增大d、e和f三个时间长度中小于平均时长的时间长度，保持d、e和f三个时间长度中等于平均时长的时间长度不变，即对待验证方案集合中的预定控车方案进行了调整，得到了调整后的待验证方案集合。

本实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，对如何确定预定控车方案集合进行了进一步的限制，保证了预定控车方案集合中每一预定控车方案的合理性。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车，包括：

获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案；

根据所述列车的当前行驶速度、所述列车距离下一站站台的距离以及所述实际控车方案生成目标速度曲线；

根据所述实际控车方案判断所述目标速度曲线是否满足对应于所述实际控车方案中的每一行驶目标，若是，则按照所述目标速度曲线控车，并显示所述目标速度曲线；

若判断所述目标速度曲线存在不满足对应于所述实际控车方案中的行驶目标的速度点，则通过所述列车的默认驾驶策略控车。

需要说明的是，车辆行驶的过程中，参照速度曲线进行控车。为了保证根据实际控车方案、列车的当前行驶速度和列车距离下一站站台的距离生成的目标速度曲线的准确性，本实施例在得到目标速度曲线后，对其是否能满足每一行驶目标进行判断，若能，则判定按照该目标速度曲线控车。

例如，车载ATO根据目标距离、线路数据、列车运行状态计算当前列车位置到目标停车点的目标速度曲线，然后按照最佳方案目标来迭代反推ATO目标速度曲线。

具体地，目标速度控制曲线是以点列的形式存储的。如图3所示，目标速度曲线按5km/h的档等间隔划分，点列是从停止点朝列车位置的方向排列，如图3所示，目标速度曲线上的点列按存储顺序依次为(v1，L1)，(v2，L2)，(v3，L3)，(v4，L4)，(v5，L5)，(v5，L6)，其中L1～L6是以列车上电时的位置为参考位置的距离。根据列车不同速度下的制动距离性能参数以及列车当前速度来计算列车当前的目标，计算完成后，对目标速度曲线进行检验，若检验合格，ATO按照计算出的目标速度曲线进行控车。

本实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，通过对目标速度曲线的检验进一步保证了用于控车的驾驶策略的可行性。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，所述行驶目标包括安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标和节能目标；其中，满足所述安全目标的条件为列车的行驶速度小于列车紧急制动触发速度；

满足所述准时目标的条件为列车按照运行计划时刻表的时间准时进站；

满足所述精确停车目标的条件为停车位置与预先设定的标准位置之间的误差小于或等于预设误差；

满足所述舒适度目标的条件为列车的加速度小于预设加速度；

满足所述节能目标的条件为控制列车以目标档位行驶的时长超过预设时长，其中，目标档位大于或等于预设档位。

更进一步地，在上述各个实施例的基础上，还包括：

所述列车重新上电或者所述列车在正线停运后再次开始运行，则通过所述列车的默认驾驶策略控车，直到重新确定出驾驶策略作为所述实际控车方案后，按照重新确定的实际控车方案控车。

需要说明的是，列车停车后或者重新上电后，列车的当前运行状态已经发生变化，此时若仍按照之前确定的控车方案驾车，则很可能无法满足所有的行驶目标。例如，在以节能模式ATO控车，在区间某种原因停车后，需要重新计算ATO节能目标速度曲线。

本实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，通过由于列车运行状态可能会发生变化，以致所应用的ATO节能驾驶策略与实际所需目标存在较大偏差，为此需要增加系统的多步预测，以增强系统的鲁棒性和抗干扰能力，当ATO计算多个行驶目标的权重系数发生变化后，则ATO重新计算目标速度曲线，计算完成后，ATO按照计算出的目标速度曲线控车。

作为一种具体的实施例，图4示出了本实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法的流程示意图，参见图4，该方法包括：

S1：车载ATO考虑列车安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标和节能目标，制定多目标决策模型(预定控车方案集合)。

S2：对应当前列车运行状态，分解各目标的优先级，利用模糊专家系统计算决策各属性的权重系数。

S3：若检验合格，则认为计算合理；若检验不合格，需要车载ATO重新审核各目标之间的比较并做出调整，直到达到一致性。

S4：当权重系数检验合格后，则车载ATO按照各目标的重要性由高到低排序得到最佳方案。

S5：车载ATO根据目标距离、线路数据、列车运行状态计算当前列车位置到目标停车点的目标速度曲线，按照最佳方案目标来迭代反推ATO目标速度曲线。

需要说明的是，在该实施例中，若计算权重系数失败后，则按照默认的权重系数进行后续计算；

若计算出权重系数后，一致性检验不通过并超过容忍次数，则ATO不采用节能驾驶控制策略；

计算目标轮廓曲线后，当车载ATO按照最佳方案反推ATO目标速度控制曲线不成功并超过容忍次数后，则ATO不采用节能驾驶控制策略；

以节能模式ATO控车，在区间某种原因停车后，需要重新计算ATO节能目标速度控制曲线。

由上述技术方案可知，本发明的一种车载ATO多目标自调整节能驾驶策略的方法，在ATO模式控车下，考虑多目标的优先级，动态自调整ATO节能驾驶策略，从而实现可满足多目标自调整的ATO节能驾驶的功能。该方法在ATO模式控车下，考虑多目标的优先级，动态自调整ATO节能驾驶策略，从而实现可满足多目标自调整的ATO节能驾驶的功能。

本实施例提供的车载ATO多目标自调整驾驶策略的方法经过理论验证和实际测试，在基于保证多目标的前提下，智能判断多目标的优先级，自调整计算ATO节能目标速度控制曲线，实现了不同场景下多目标要求的ATO节能驾驶功能，降低了驾驶员劳动强度，提高了运营效率，一定程度上缓解了运营压力，解放了劳动力。

第二方面，图5是本发明的实施例提供的一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的装置500的结构框图，包括方案生成模块501、权重确定模块502、判断模块503和确定模块504，其中，

方案生成模块501，用于在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合；

权重确定模块502，用于根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格；

判断模块503，用于若判断所述第一一致性检验合格，则获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标；

确定模块504，用于获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车。

本实施例提供的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的装置500适用于上述实施例中所述的车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，在此不再赘述。

本发明的实施例提供了一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的装置，该装置在列车的行驶过程中一方面计算出当前状态下，以不同的行驶目标为首选目标的所有预定控车方案。另一方面，根据列车的当前运行状态计算出当前运行状态下各个行驶目标的权重系数。然后根据权重系数，从由预定控车方案得到的预定控车方案集合中选取一个预定控车方案作为对列车进行控制的控车方案，预定控车方案集合中的每一预定控车方案均考虑了多个行驶目标，保证列车的行驶过程同时满足多个行驶目标。该方法贯穿于列车行驶的整个过程中，实现了满足多个行驶目标的自调整的ATO驾驶的功能。

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。

Claims (8)

1.一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的方法，其特征在于，包括：

在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合；

根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格；

若判断所述第一一致性检验合格，则获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标；

获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车。

2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格之后，还包括：

若判断所述第一一致性检验不合格，循环执行权重系数调整操作，直到对调整后的权重系数组成的第二矩阵进行第二一致性检验合格或者执行所述权重系数调整操作的第一累积执行次数超过第一容忍次数；

若所述第二一致性检验合格，则从调整后的权重系数中获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为所述实际首选目标；

若所述第一累积执行次数超过所述第一容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述权重系数调整操作包括：

获取当前的权重系数，对当前的权重系数进行调整，得到调整后的权重系数；

对调整后的权重系数组成的所述第二矩阵进行所述第二一致性检验，并判断所述第二一致性检验是否合格；

获取执行所述权重系数调整操作的第一当前执行次数，在所述第一当前执行次数上累积一次，得到第一累积执行次数，并判断所述第一累积执行次数是否超过所述第一容忍次数；

将当前的权重系数更新为调整后的权重系数，且将第一当前执行次数更新为第一累积执行次数。

3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合，包括：

在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，得到对应于所述首选目标的预定运行状态，直到所有行驶目标均被选择到；

针对每一预定运行状态，采用所述模糊评价法确定每一行驶目标的预定权重系数，根据每一行驶目标的预定权重系数确定对应于所述预定运行状态的预定控车方案；

获取由所述预定控车方案组成的待验证方案集合，提取所述待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于所述待验证方案集合的第三矩阵，对所述第三矩阵进行第三一致性检验，判断所述第三一致性检验是否合格；

若所述第三一致性检验合格，则将所述待验证方案集合作为所述预定控车方案集合。

4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，还包括：

若所述第三一致性检验不合格，则循环执行集合验证操作，直到对调整后的预定控车方案组成的待验证方案集合对应的第四矩阵进行的第四一致性检验合格或者执行所述集合验证操作的第二累积执行次数超过第二容忍次数；

若所述第四一致性检验合格，则将调整后的待验证方案集合作为所述预定控车方案集合；

若所述第二累积执行次数超过所述第二容忍次数，则通过所述列车的默认驾驶策略控车；

其中，所述集合验证操作包括：

获取当前的待验证方案集合，对当前的待验证方案集合中的预定控车方案进行调整，得到调整后的待验证方案集合；

提取调整后的待验证方案集合中每一预定控车方案对应的控车参数，生成对应于调整后的待验证方案集合的所述第四矩阵，对所述第四矩阵进行所述第四一致性检验，判断所述第四一致性检验是否合格；

获取执行所述集合验证操作的第二当前执行次数，在所述第二当前执行次数上累积一次，得到第二累积执行次数，并判断所述第二累积执行次数是否超过所述第二容忍次数；

将当前的待验证方案集合更新为调整后的待验证方案集合，且将第二当前执行次数更新为第二累积执行次数。

5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车，包括：

获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案；

根据所述列车的当前行驶速度、所述列车距离下一站站台的距离以及所述实际控车方案生成目标速度曲线；

根据所述实际控车方案判断所述目标速度曲线是否满足对应于所述实际控车方案中的每一行驶目标，若是，则按照所述目标速度曲线控车，并显示所述目标速度曲线；

若判断所述目标速度曲线存在不满足对应于所述实际控车方案中的行驶目标的速度点，则通过所述列车的默认驾驶策略控车。

6.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述行驶目标包括安全目标、准时目标、精确停车目标、舒适度目标和节能目标；其中，满足所述安全目标的条件为列车的行驶速度小于列车紧急制动触发速度；

满足所述准时目标的条件为列车按照运行计划时刻表的时间准时进站；

满足所述精确停车目标的条件为停车位置与预先设定的标准位置之间的误差小于或等于预设误差；

满足所述舒适度目标的条件为列车的加速度小于预设加速度；

满足所述节能目标的条件为控制列车以目标档位行驶的时长超过预设时长，其中，目标档位大于或等于预设档位。

7.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，还包括：

所述列车重新上电或者所述列车在正线停运后再次开始运行，则通过所述列车的默认驾驶策略控车，直到重新确定出驾驶策略作为所述实际控车方案后，按照重新确定的实际控车方案控车。

8.一种车载ATO基于多目标自调整驾驶策略的装置，其特征在于，包括：

方案生成模块，用于在列车的行驶过程中，获取至少一个与所述行驶过程相关的行驶目标，每次选取行驶目标中未被选择的一个行驶目标作为优先满足的首选目标，并根据所述列车的当前运行状态确定对应于所述首选目标的预定控车方案，直到所有行驶目标均被选择到，得到预定控车方案集合；

权重确定模块，用于根据所述当前运行状态，采用模糊评价法确定每一行驶目标对应的权重系数，对由所述权重系数组成的第一矩阵进行第一一致性检验，判断所述第一一致性检验是否合格；

判断模块，用于若判断所述第一一致性检验合格，则获取最大的权重系数对应的行驶目标，作为实际首选目标；

确定模块，用于获取所述预定控车方案集合中首选目标为所述实际首选目标的预定控车方案，作为实际控车方案，根据所述实际控车方案控车。