CN107804304A - 自动驾驶列车制动方法 - Google Patents

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张会
石振华
朱罕
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B60T7/128—Self-acting brakes of different types for railway vehicles

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  • Transportation (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶列车制动方法，假设列车加速度达到全常用制动时，列车到停车点的距离为S，列车的实际速度为V,急动度为J,所求恒定加速度为a；则a4+24J2Sa+12J2V2＝0，控制列车以恒定加速度a减速制动。利用本发明的制动方法，加速度只存在从全常用制动变到恒定加速度a的一次跳变，而且给PI留了充足的时间使其调整达到稳态，在进入停车模式之前，列车的实际速度和理想的刹车速度几乎重合，大大提高了停站精度。

Description

自动驾驶列车制动方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种轨交自动驾驶列车制动的方法。
背景技术
车载自动驾驶模式下，列车通过控制牵引制动系统的输出，实现列车的速度控制。其中，为了实现列车的自动制动，需要计算出列车制动时需要遵循的理想速度曲线，提供给自动速度控制模块参考。该曲线是一个理论值，它能体现列车运行过程中的各个性能指标。
这种理想速度曲线不止一条，它们都被称为自动驾驶刹车曲线。出于安全高效控车和精确停站两方面考虑，刹车曲线常用的为SBM和FSB两条刹车曲线。
1、安全制动模型刹车曲线，SBM(Safe brake mode)。
如图1所示，根据安全制动模型曲线，列车需要经过阶段1-牵引切除、阶段2-惰行、阶段3-制动施加，三阶段制动后达到静止状态。最终到达的点不能越过列车自动防护的安全停车点。
假设存在速度v，使得列车从当前位置以速度v开始按照安全制动模型制动，并最终停止在ATO(列车自动驾驶)安全停车点，则速度v被记为安全制动模型刹车曲线在列车当前位置的取值。以距离为x轴，以速度大小为y轴，将每周期计算得出的v的取值按周期排列并连接成线，即可得到安全制动模型曲线。
2、全常用制动刹车曲线FSB(Full Service Braking)。
如图2所示，列车行进过程中，会根据土建限速以及临时限速生成目标速度。列车以高于目标速度的速度行驶并接近目标速度点时，需要一个制动阶段使车速降到目标速度，从而不超过新的限速。对最后停站来说，目标速度为0，到目标速度的距离即列车到ATO停车点的距离。
在这个过程中，列车还需要遵循全常用制动曲线。全常用制动时，列车的加速度为固定值，再加上坡度，根据距离倒推出来的速度即为全常用制动速度曲线。计算出安全制动模型曲线和全常用制动曲线后，取目标刹车曲线＝Min(安全制动模型曲线,全常用制动曲线)。
另外，考虑到乘客的舒适性并能实现定点停车，把全常用制动曲线最后一段替换成停车模式：逐渐减小制动率，继续降低列车速度，使到自动驾驶停车点时列车速度和加速度都为0。
综上所述，该自动驾驶制动模式曲线是根据目标点，一次产生制动曲线控制列车运行的模式，也称为一次制动。考虑安全制动模型曲线和全常用制动曲线之后，最终的列车理想运行速度曲线如图3所示。
发车模式：列车开始启动，当列车速度大于300mm/S时进入巡航模式。
巡航模式：施加牵引力，迅速达到自动驾驶限速。
制动模式：列车先切除牵引，然后逐渐施加加速度到全常用制动，之后一直跟随刹车曲线。
停车模式：目标速度为0且加速度逐渐减为0。
然后ATO的自动速度控制模块负责给出控制力大小使列车沿上面的最优速度曲线运行，一般选用的控制算法是经典的PI控制(比例积分控制)。
根据上面的自动驾驶正常控车过程可知，由于同时考虑了安全制动模型曲线和全常用制动曲线，为了保证不超速，自动驾驶最终的控车刹车速度曲线是安全制动模型曲线和全常用制动曲线两者取小。故在整个自动驾驶控车过程中，刹车速度有在安全制动模型曲线和全常用制动曲线之间反复切换，全常用制动曲线的加速度几乎是恒定的全常用制动，而安全制动模型的加速度是变化的，没有规律可循，会导致以下缺陷：
1、在跟随安全制动模型理想刹车速度曲线时，由于PI控制器是对加速度进行调节。若加速度时时在变化，有可能是一阶或二阶甚至更高阶，这就大大增加了PI调节的难度，PI不能对二阶的加速度做到零误差调节，使最终调节出来的速度曲线大大高于或低于理想的刹车速度曲线，导致超速EB紧急制动或使列车过早的停下来，如图4所示。
2、最后停站时，在从安全制动模型曲线变到全常用制动曲线时，加速度存在很大的跳变，PI调节需要一定的时间，但有可能时间不允许调节达到稳态。在进入最后减加速度模式前，速度已经偏离了理想的刹车速度曲线，增加了最后精确停站的难度，使得最终自动驾驶停站精度很难满足设计要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用恒定加速度进行制动的自动驾驶列车制动方法。
为解决上述技术问题，自动驾驶列车制动方法，包括：
假设列车加速度达到全常用制动时，列车到停车点的距离为S，列车的实际速度为V,急动度为J,所求恒定加速度为a；
则a4+24J2Sa+12J2V2＝0 公式(1)
控制列车以恒定加速度a减速制动。
其中，恒定加速度为a的范围为-800mm/S2≤a＜0。
其中，急动度J的范围为0＜J≤750mm/S3。
其中，急动度J为300mm/S3。
本发明还提供一种车制动方法，利用上述公式(1)获得列车的恒定加速度a，列车加速度达到全常用制动时的实际速度V，计算获得列车的实时速度V’，列车加速度达到全常用制动后至停车点所运行的时间为T’；
V’＝V+aT’；
以制动距离为X轴，以V’为Y轴形成列车制动速度曲线；
控制列车按所述列车制动速度曲线减速制动。
图6所示，没有采用本发明的ATO实际运行速度曲线。图6为“速度-时间曲线”，速度单位为“米每秒”，时间单位为“秒”，距离单位为“米”，加速度单位为“米每平方秒”。
列车的实际运行速度和理想的刹车曲线存在很大的误差，经过多次实验测试，误差大约在[-800mm/s,+1000mm/s]。当列车实际速度超过理想的刹车曲线1m/s时会导致车载因超速紧急制动，乘客体验效果差。即使不紧急制动，由于进入最后停站时实际速度和理想速度有很大误差，PI调节无法完成控制，导致对站精度很难满足+-30cm，一般是50cm左右。
如图7所示，采用本发明进行控制的ATO实际运行速度曲线。
在试验线现场进行了大量的实验，实验表明：该改进的方法使PI调节的更快速，更准确，大大减少了超速紧急制动以及欠停的风险；进入最后停站模式之前列车的实际速度和计算的目标速度几乎完全重合，误差不超过[-277mm/s,+277mm/s]；最终停站精度提高大约20cm。
利用本发明的制动方法，加速度只存在从全常用制动变到恒定加速度a的一次跳变，而且给PI留了充足的时间使其调整达到稳态，在进入停车模式之前，列车的实际速度和理想的刹车速度几乎重合，大大提高了停站精度。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是安全制动模型曲线示意图。
图2是全常用制动刹车曲线示意图。
图3是自动驾驶列车理想运行速度曲线示意图。
图4是自动驾驶列车制动实际控制曲线示意图。
图5是本发明的自动驾驶列车速度曲线示意图。
图6是现有技术自动驾驶实际运行速度曲线示意图
图7是本发明自动驾驶实际运行速度曲线示意图。
附图标记说明
①发车模式，列车开始启动，当列车大于300mm/s时进入巡航模式。
②巡航模式：施加牵引力，迅速达到自动驾驶限速。
③制动模式：列车先切除牵引，然后逐渐施加加速度到全常用制动，之后一直跟随刹车曲线。
④停车模式：目标速度为0且加速度逐渐减为0。
具体实施方式
本发明提供一种采用恒定加速度进行制动的自动驾驶列车制动方法，包括：
假设列车加速度达到全常用制动时，列车到停车点的距离为S，列车的实际速度为V,急动度为J,所求恒定加速度为a；a0为初始减速度；Δv为时间t内速度变化值；t为时间，dt为代表对时间微分；v0为时间t内速度变化值；ΔS为时间t内列车走的距离；
停车模式下，考虑乘客的舒适度，即加加速度，也称为Jerk，Jerk根据客户要求而定。刹车模式后面的停车模式需要从计算出的恒定的加速度a动态制动到停车点。保证最后列车停在停车点的时候，列车实际加速度为0。加加速度即急动度，是描述加速度变化快慢的物理量。加加速度是由加速度的变化量和时间决定的。
其中Park模式下列车应该走的距离如下：
a＝a0+Jt (2)
Δv＝∫adt＝a0t+Jt2 (3)
其中：当a＝0时，时间在这段时间内，速度由vpark为开始J的速度变成v＝iT argetSpeed iT argetSpeed为最终达到的目标速度
根据公式(4)可得，
再把v0带入公式(5)，可得：
另外
对于停车模式来说，iTargetSpeed为0。
由上式可知，
Spark为最后停车模式列车走的总距离
当进入停车模式之后，为了精确对站，应根据列车当前的实际加速度和到停车点的距离确定Jerk。参考加速度aref＝last'aref+J*T
acurrent为列车刚进入最后停车模式的实际加速度；aref为每周期输出给列车的参考加速度；last'aref为上周期输出给列车的参考加速度；T为采样周期。
当列车加速度到达全常用制动后，就让列车以恒定的加速度a进行制动，由上述可知：
控制列车以恒定加速度a减速制动。
其中，急动度J的范围为0＜J≤750mm/S3。
其中，急动度J为300mm/S3。
本发明还提供一种车制动方法，利用a4+24J2Sa+12J2V2＝0获得列车的恒定加速度a，列车加速度达到全常用制动时的实际速度V，计算获得列车的实时速度V’，列车加速度达到全常用制动后至停车点所运行的时间为T’；
V’＝V+aT’；
以制动距离为X轴，以V’为Y轴形成列车制动速度曲线；
控制列车按所述列车制动速度曲线减速制动。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动驾驶列车制动方法，其特征在于，包括：
假设列车加速度达到全常用制动时，列车到停车点的距离为S，列车的实际速度为V,急动度为J,所求恒定加速度为a；
则a4+24J2Sa+12J2V2＝0 公式(1)
控制列车以恒定加速度a减速制动。
2.如权利要求1所述用于列车制动恒定加速度的计算方法，其特征在于：恒定加速度a的范围为-800mm/S2≤a＜0。
3.如权利要求1所述用于列车制动恒定加速度的计算方法，其特征在于：急动度J的范围为0＜J≤750mm/S3。
4.如权利要求1所述用于列车制动恒定加速度的计算方法，其特征在于：急动度J为300mm/S3。
5.一种车制动方法，其特征在于：利用权利要求1所述公式(1)获得列车的恒定加速度a，列车加速度达到全常用制动时的实际速度V，计算获得列车的实时速度V’，列车加速度达到全常用制动后至停车点所运行的时间为T’；
V’＝V+aT’；
以制动距离为X轴，以V’为Y轴形成列车制动速度曲线；
控制列车按所述列车制动速度曲线减速制动。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108674195A (zh) * 2018-06-20 2018-10-19 西南交通大学 一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法
CN112092801A (zh) * 2020-08-13 2020-12-18 武汉乐庭软件技术有限公司 一种自动泊车系统车速规划方法及系统
CN112406843A (zh) * 2020-12-16 2021-02-26 浙江力邦合信智能制动系统股份有限公司 一种降低车辆急动方法及车辆制动装置
CN114559985A (zh) * 2022-03-21 2022-05-31 天津津航计算技术研究所 一种列车安全制动曲线模型的列车限速确定方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56162903A (en) * 1980-05-08 1981-12-15 Mitsubishi Electric Corp Automatic train controlling method and its device
DE3601752A1 (de) * 1985-06-14 1986-12-18 VEB Schwermaschinenbau-Kombinat "Ernst Thälmann" Magdeburg, O-3011 Magdeburg Verfahren zum gesteuerten abbremsen und positionieren von stabstahl
KR20030015699A (ko) * 2001-08-17 2003-02-25 한국철도기술연구원 열차 자동운전에 있어서의 목표속도 추종제어 시스템
CN103754201A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 浙江众合机电股份有限公司 一种列车自动防护车载系统的制动控制方法
CN106184160A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 上海富欣智能交通控制有限公司 自动列车停车控制方法
CN106672032A (zh) * 2016-12-12 2017-05-17 交控科技股份有限公司 一种列车运行的目标速度曲线优化方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56162903A (en) * 1980-05-08 1981-12-15 Mitsubishi Electric Corp Automatic train controlling method and its device
DE3601752A1 (de) * 1985-06-14 1986-12-18 VEB Schwermaschinenbau-Kombinat "Ernst Thälmann" Magdeburg, O-3011 Magdeburg Verfahren zum gesteuerten abbremsen und positionieren von stabstahl
KR20030015699A (ko) * 2001-08-17 2003-02-25 한국철도기술연구원 열차 자동운전에 있어서의 목표속도 추종제어 시스템
CN103754201A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 浙江众合机电股份有限公司 一种列车自动防护车载系统的制动控制方法
CN105196990A (zh) * 2014-01-24 2015-12-30 浙江众合科技股份有限公司 一种列车的制动控制方法
CN106184160A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 上海富欣智能交通控制有限公司 自动列车停车控制方法
CN106672032A (zh) * 2016-12-12 2017-05-17 交控科技股份有限公司 一种列车运行的目标速度曲线优化方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108674195A (zh) * 2018-06-20 2018-10-19 西南交通大学 一种无接触网供电城市轨道车辆制动能量回收方法
CN112092801A (zh) * 2020-08-13 2020-12-18 武汉乐庭软件技术有限公司 一种自动泊车系统车速规划方法及系统
CN112406843A (zh) * 2020-12-16 2021-02-26 浙江力邦合信智能制动系统股份有限公司 一种降低车辆急动方法及车辆制动装置
CN112406843B (zh) * 2020-12-16 2021-09-10 浙江力邦合信智能制动系统股份有限公司 一种降低车辆急动方法及车辆制动装置
CN114559985A (zh) * 2022-03-21 2022-05-31 天津津航计算技术研究所 一种列车安全制动曲线模型的列车限速确定方法

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