CN112776858B - 一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过在车载列车自动驾驶设备预先部署所在列车的车辆运动控制模型，实现车载列车自动驾驶设备对运行图的执行能力，车载列车自动驾驶设备在正常运行周期里不断循环列车走行区间和列车站停区间，实现运行图的执行和自动校正，包括在列车走行区间内按运行图进行走行时间控制、实现按运行图计划到站，以及在列车站停区间进行站停时长的动态调整，实现按照运行图计划发车，从而实现了以运行图为导向的列车自动控制，适用于多种非货运铁路自动控车问题，简化了列车工作人员的工作，减少了列车晚点、或列车提前到达而影响其他列车的运行计划以及站台作业的情况。

Description

一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备

技术领域

本申请涉及轨道交通运输技术领域，特别是涉及一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation，ATO)在是实现列车自动行驶、精确停车、站台自动化作业、无人折返、列车自动运行调整等功能的列车自动控制系统。目前，大铁领域的列车自动驾驶系统尚无统一国际标准，国内通号公司参与了C2ATO和C3ATO的线路开通，但是其列车自动驾驶方案与欧洲列车控制系统(European Train ControlSystem，ETCS)的AoE方案存在较大接口和功能差异。而在城市轨道交通领域，各家供应商都有自己的列车自动驾驶方案，但以列车自动驾驶系统为城市轨道交通列车集中控制系统的一个子系统，通常采用列车自动监督系统(Automatic Train Supervision， ATS)下达区间运行等级命令给列车自动驾驶系统，列车自动驾驶系统根据按照常用制动曲线计算的推荐速度，结合区间运行等级形成的目标速度实现区间走行。在这种情况下，列车实际到站时间和计划到站时间只能定性预调，在实际执行时没有成熟的自动控制算法，往往只能基于经验和预先的列车跑图测试来执行，极有可能出现列车晚点、或列车提前到达而影响其他列车的运行计划以及站台作业的情况。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以运行图为执行导向，简化列车工作人员的工作，减少列车晚点、或列车提前到达而影响其他列车的运行计划以及站台作业的情况。

为解决上述技术问题，本申请提供一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法，基于车载列车自动驾驶设备，包括：

预先部署所在列车的车辆运动控制模型；

接收列车调度设备下发的列车运行计划；

当所述列车处于走行状态时，若所述列车运行计划包括当前列车走行区间的走行区间计划时间以及在所述当前列车走行区间的目标站点的站停区间计划时间，则根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略；

当所述列车到达所述目标站点时，根据实际到站时间点和所述走行区间计划时间确定到站时间偏差值，根据所述到站时间偏差值生成所述列车站停区间的实际站停时长，按照所述实际站停时长控制所述列车的列车站停区间，以使所述列车按照所述走行区间计划时间的计划发车时间点发车以进入下一列车走行区间。

可选的，所述根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略，具体为：

在所述当前列车走行区间，定时执行所述根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略的步骤。

可选的，所述车辆运动控制模型具体包括：车辆动力学加减速模型和离散档位模型；

相应的，所述基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略，具体包括：

基于所述车辆动力学加减速模型和所述离散档位模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长计算得到与当前时刻对应的档位调整频度策略；

结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值；

每间隔预设周期，判断是否满足所述列车的一次降速条件；若满所述一次降速条件，则按照所述当前列车走行区间的定点停车目标控制常用制动系统使所述列车在所述目标站点停车；

其中，所述离散档位模型为将所述列车的车辆牵引制动控制信号进行离散化处理后得到的控车档位模型。

可选的，所述当前控车计划为节能控车计划；

相应的，所述结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值，具体包括：

根据所述剩余距离计算执行所述节能控车计划后到所述目标站点的预估剩余时长；

对比所述预估剩余时长和所述剩余计划时长，根据对比结果调整所述节能控车计划，得到当前控车策略；

结合所述档位调整频度策略和所述当前控车策略，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值。

可选的，所述结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值，具体包括：

结合所述档位调整频度策略和所述当前控车计划，生成理论控制离散档位数值；

在所述档位调整频度策略的基础上，对所述理论控制离散档位数值进行档位平滑化处理，生成并执行所述控制离散档位数值。

可选的，所述车辆牵引制动控制信号具体为电流环或PWM信号。

可选的，还包括：

当所述列车处于走行状态时，若所述列车运行计划为所述当前列车走行区间的区间运行等级命令，则根据所述列车的预设制动曲线计算得到所述当前列车走行区间的推荐速度；

结合所述区间运行等级命令和所述推荐速度，生成并执行所述当前列车走行区间的目标速度曲线。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种基于运行图的非货运铁路自动控车装置，包括：

部署单元，用于预先部署所在列车的车辆运动控制模型；

接收单元，用于接收列车调度设备下发的列车运行计划；

第一走行控制单元，用于当所述列车处于走行状态时，若所述列车运行计划包括当前列车走行区间的走行区间计划时间以及在所述当前列车走行区间的目标站点的站停区间计划时间，则根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略；

站停控制单元，用于当所述列车到达所述目标站点时，根据实际到站时间点和所述走行区间计划时间确定到站时间偏差值，根据所述到站时间偏差值生成所述列车站停区间的实际站停时长，按照所述实际站停时长控制所述列车的列车站停区间，以使所述列车按照所述走行区间计划时间的计划发车时间点发车以进入下一列车走行区间。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种基于运行图的非货运铁路自动控车设备，包括：

存储器，用于存储指令，所述指令包括上述任意一项所述基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤；

处理器，用于执行所述指令。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤。

本申请所提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法，将按照运行图的到站时间执行区间速度控制的功能从传统的列车自动监督系统或调度集中系统调整到每辆列车，符合分散自律控制系统的发展趋势。通过在车载列车自动驾驶设备预先部署所在列车的车辆运动控制模型，实现车载列车自动驾驶设备对运行图的执行能力，车载列车自动驾驶设备在正常运行周期里不断循环列车走行区间和列车站停区间，实现运行图的执行和自动校正，包括在列车走行区间内按运行图进行走行时间控制、实现按运行图计划到站，以及在列车站停区间进行站停时长的动态调整，实现按照运行图计划发车，从而实现了以运行图为导向的列车自动控制，可以适用于多种非货运铁路自动控车问题，简化了列车工作人员的工作，减少了列车晚点、或列车提前到达而影响其他列车的运行计划以及站台作业的情况。

本申请还提供一种基于运行图的非货运铁路自动控车装置、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种生成当前列车走行区间的走行控车策略的流程图；

图3为本申请实施例提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以运行图为执行导向，简化列车工作人员的工作，减少列车晚点、或列车提前到达而影响其他列车的运行计划以及站台作业的情况。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

铁路列车运行图(以下简称“运行图”)是用以表示列车在铁路区间运行及在车站到发或通过时刻的技术文件，是全路组织列车运行的基础。

宏观上，运行图的执行，即代表了按图控车进行发车、区间时间控制、定点停车、站内等待控制车门开闭、下一次发车的循环操作。在本申请的各个实施例中，在常规场景下可以将列车自动监督系统(Automatic Train Supervision，ATS)或者调度集中系统(Centralized Traffic Control System，CTC) 定义为运行图的分发设备(即本申请中的“列车调度设备”)，各列车上的列车自动驾驶系统(Automatic Train Operation，ATO)作为所在列车运行计划的执行单元，负责按图走行及误差校正；而跳停、扣车、火灾等异常场景下，列车自动监督系统或者调度集中系统会通过临时事件的方式下达指令。

本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法可以适用于多种列车运行控制系统，包括但不限于：基于通信的列车运行控制系统 (Communication BasedTrain Control，CBTC)、全自动无人驾驶(Fully Automatic Operation，FAO)、车车通信、中国列车运行控制系统(Chinese Train Control System，CTCS)和欧洲列车控制系统(European Train Control System， ETCS)等。

实施例一

图1为本申请实施例提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法的流程图。

如图1所示，基于车载列车自动驾驶设备，本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法，包括：

S101：预先部署所在列车的车辆运动控制模型。

S102：接收列车调度设备下发的列车运行计划。

S103：当列车处于走行状态时，若列车运行计划包括当前列车走行区间的走行区间计划时间以及在当前列车走行区间的目标站点的站停区间计划时间，则根据列车的当前位置和目标站点的位置确定当前列车走行区间的剩余距离，根据走行区间计划时间确定当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于车辆运动控制模型，根据剩余距离和剩余计划时长生成并执行列车在当前列车走行区间的走行控车策略。

S104：当列车到达目标站点时，根据实际到站时间点和走行区间计划时间确定到站时间偏差值，根据到站时间偏差值生成列车站停区间的实际站停时长，按照实际站停时长控制列车的列车站停区间，以使列车按照走行区间计划时间的计划发车时间点发车以进入下一列车走行区间。

在具体实施中，对于步骤S101来说，为实现列车自动驾驶系统对运行图的执行与校正功能，在本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法中，需要预先在车载列车自动驾驶设备上部署所在列车的车辆运动控制模型，该车辆运动控制模型优选地与列车一一对应，以便对不同类型的列车、同一类型的不同列车乃至同一列车在不同的运行环境的情况进行有针对性的适配。

车载列车自动驾驶设备在执行运行图时，需要执行按图控车进行发车、区间时间控制、定点停车、站内等待控制车门开闭、下一次发车的循环操作。因此在完成步骤S101中的车辆运动控制模型的部署(包括但不限于部署基本的模型以及每次车载列车自动驾驶设备开机启动时的初始化过程)以及步骤 S102接收到列车调度设备下发的列车运行计划后，本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法进入周期运行阶段，包括循环判断列车当前状态，列车处于走行状态则按图生成并执行走行控车策略，列车处于站停状态则执行按计划开启站停定时器、控制屏蔽门开关等任务，即步骤S103与步骤S104的循环过程。

需要说明的是，本申请中的“站停”以及“到达目标站点”，均指列车到达目标站点且列车速度为零的状态。

对于步骤S103来说，若需基于车载列车自动驾驶设备实现按图行驶，车载列车自动驾驶设备还需获取来自车载列车自动保护系统(Automatic Train Protection，ATP)的移动授权(Movement Authority，MA)，同时获取线路限速信息等当前列车走行区间的限制条件。车载列车自动驾驶设备在检查自列车调度设备下发的列车运行计划包括走行区间计划时间和站停区间计划时间时，确定可以自行生成并执行当前列车走行区间的走行控车策略。

其中，走行区间计划时间和站停区间计划时间用于标识当前列车走行区间对应的时间段，以及在当前列车走行区间的目标站点的列车站停区间对应的时间段，具体可以包括当前列车走行区间的计划发车时间点、到目标站点的计划到站时间点以及列车站停时间的计划发车时间点(即下一列车走行区间的计划发车时间点)这三个时间点。

在生成当前列车走行区间的走行控车策略之前，车载列车自动驾驶设备还需获取电子地图信息，包括但不限于当前列车走行区间的固有限速、转弯坡度、转弯半径等信息。若所在列车为大铁领域的列车，则车载列车自动驾驶设备可以从地面列控设备实时获得电子地图信息。若所在列车为城轨领域的列车，车载产品投入运行前通常会配置好电子地图(如车载设备在投入运营前通过电子地图下载设备获取电子地图)，车载列车自动驾驶设备可以直接获取。此外，车载列车自动驾驶设备还实时获取所在列车的当前位置，以便进行后续计算。

基于上述信息，车载列车自动驾驶设备进行分析、汇总、计算，得到目标站点的属性(如在目标站点的计划站停时长，还可以包括是否具备屏蔽门，是否进行站台、车辆清理，目标站点的人流量等信息)，列车的当前位置到目标站点的剩余距离，以及当前时刻距离计划到站时间点的剩余计划时长。在预先部署的车辆运动控制模型的基础上，车载列车自动驾驶设备根据剩余距离和剩余计划时长生成当前列车走行区间的走行控车策略。该走行控车策略可以为在列车的当前位置起至目标站点之间的列车运行曲线。

在实际执行过程中，步骤S103中车载列车自动驾驶设备在当前列车走行区间生成并执行列车在当前列车走行区间的走行控车策略的过程，可以为列车自当前列车走行区间的起点开始，选择几个特定的时间点执行的任务。例如，可以在列车发车时生成并开始执行整个当前列车走行区间的走行控车策略，而后全程执行该策略，直至到达目标站点；或者在列车发车时生成的走行控车策略的基础上，在列车走行过程中的几个时间点进行走行控车策略的校正，以确保列车准点到达目标站点。

优选的，步骤S103中根据列车的当前位置和目标站点的位置确定当前列车走行区间的剩余距离，根据走行区间计划时间确定当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于车辆运动控制模型，根据剩余距离和剩余计划时长生成并执行列车在当前列车走行区间的走行控车策略，具体为：在当前列车走行区间，定时执行根据列车的当前位置和目标站点的位置确定当前列车走行区间的剩余距离，根据走行区间计划时间确定当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于车辆运动控制模型，根据剩余距离和剩余计划时长生成并执行列车在当前列车走行区间的走行控车策略的步骤。即是说，在当前列车走行区间，在列车发车时生成的走行控车策略的基础上，(视当前列车走行区间的实际情况以及车载列车自动驾驶设备的计算能力)每间隔一定的周期，均根据当前时刻的剩余距离和剩余计划时长校正走行控车策略。

此外，当车载列车自动驾驶设备接收到来自列车调度设备的临时调度命令(如跳停命令等)时，应优先执行临时调度命令。

对于步骤S104来说，当列车到达目标车站且降为零速时，确定列车的实际到站时间点。可以理解的是，处于控车执行效果差异和线路突发情况，即使在步骤S103中进行了列车走行控车策略的不断校正，也难免会出现列车非准点到站的情况。根据列车的实际到站时间点和走行区间计划时间确定到站时间偏差值，具体可以计算根据实际到站时间点和计划到站时间点之间的到站时间偏差值。根据到站时间偏差值和站停区间计划时间中的计划发车时间点，确定列车站停区间的实际站停时长，而后开启站停定时器，根据目标停车点的属性执行开启屏蔽门(如果有的话)、开启列车门、保持开启、定时结束后关闭列车门、关闭屏蔽门等操作。

在执行步骤S104的过程中，车载列车自动驾驶设备定时查询来自列车调度设备的临时调度命令(如是否扣车、是否立即发车)以及判断站停定时器是否超时。在无扣车命令、无立即发车命令以及站停定时器未超时的情况下，保持执行列车门状态的控制，而后间隔预设周期进入下一次查询与判断。如果接收到扣车命令，则暂停当前计时，控制列车保持停留在目标站点的状态。如果接收到立即发车命令，则清除站停定时器的定时，进入下一列车走行区间。如果站停定时器计时结束，则清除当前列车走行区间和列车站停区间的控制策略及状态信息，进入下一列车走行区间，对下一列车走行区间进入步骤S103。

本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法，将按照运行图的到站时间执行区间速度控制的功能从传统的列车自动监督系统或调度集中系统调整到每辆列车，符合分散自律控制系统的发展趋势。通过在车载列车自动驾驶设备预先部署所在列车的车辆运动控制模型，实现车载列车自动驾驶设备对运行图的执行能力，车载列车自动驾驶设备在正常运行周期里不断循环列车走行区间和列车站停区间，实现运行图的执行和自动校正，包括在列车走行区间内按运行图进行走行时间控制、实现按运行图计划到站，以及在列车站停区间进行站停时长的动态调整，实现按照运行图计划发车，从而实现了以运行图为导向的列车自动控制，可以适用于多种非货运铁路自动控车问题，简化了列车工作人员的工作，减少了列车晚点、或列车提前到达而影响其他列车的运行计划以及站台作业的情况。

实施例二

图2为本申请实施例提供的一种生成当前列车走行区间的走行控车策略的流程图。

本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法可以适用于非货运的各种领域，主要包括大铁领域和城轨领域。之所以能将大铁的列车自动驾驶系统和城轨的列车自动驾驶系统进行一体化设计，主要处于下述原因：

1、二者的车辆动力学加减速模型基本一致。

2、二者的列车自动驾驶系统承担功能高度统一，包括：按照运行图走行，定点停车，开关车门，发车，跳停(越站，通常用于使晚点的列车能正点到达终点)及扣车(将列车扣在某站点)。有所区别的是，由于大铁领域的屏蔽门普及率不如城轨高且停站时间更长，在大铁领域执行时更着重于定点停车。而城轨领域更着重于按屏蔽门定点停车。

3、二者的车辆接口基本一致，都是采用IO及电流环或者PWM控制信号进行控制，且在实现上都将电流环或者PWM信号进行离散化的控车档位进行换算，来模拟实际司机驾驶的高低档位。

故在上述实施例的基础上，为一体化适配大铁和城轨的不同列车，在本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法中，车辆运动控制模型具体包括：车辆动力学加减速模型和离散档位模型。

相应的，如图2所示，图1的步骤S103中基于车辆运动控制模型，根据剩余距离和剩余计划时长生成并执行列车在当前列车走行区间的走行控车策略，具体包括：

S201：基于车辆动力学加减速模型和离散档位模型，根据剩余距离和剩余计划时长计算得到与当前时刻对应的档位调整频度策略。

S202：结合档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与当前时刻对应的控制离散档位数值。

S203：每间隔预设周期，判断是否满足列车的一次降速条件；若是，则进入步骤S204；若否，则重复S203。

S204：按照当前列车走行区间的定点停车目标控制常用制动系统使列车在目标站点停车。

在具体实施中，根据所在列车的类型乃至同一类型的不同列车，分别进行定制化配置，设置不同的车辆动力学加减速模型和离散档位模型。离散档位模型为将列车的车辆牵引制动控制信号进行离散化处理后得到的控车档位模型。车辆牵引制动控制信号具体可以为电流环或PWM信号，或其他类型的车辆牵引制动控制信号。

对于步骤S201来说，根据剩余距离和剩余计划时长计算得到与当前时刻对应的档位调整频度策略，既计算得到一个大概的档位调整范围及各档位的控制时长。该档位调整频度策略与步骤S103中的走行控车策略一样，均为当前时刻生成的、作用于当前时刻至到达目标站点之间的时间段，而在此时间段内有可能会发生更新。

对于步骤S202来说，当前控车计划为预先针对列车制定的控车倾向，如倾向于乘客舒适度，或倾向于节能控车。可选的，若当前控车计划为节能控车计划，则步骤S202具体可以包括：根据剩余距离计算执行节能控车计划后到目标站点的预估剩余时长；对比预估剩余时长和剩余计划时长，根据对比结果调整节能控车计划，得到当前控车策略；结合档位调整频度策略和当前控车策略，生成并执行与当前时刻对应的控制离散档位数值。即是说，在保证准点到站的基础上，以能耗最低的速度曲线控制列车惰行，以达到节能效果，并保证列车进站的精准定点停车。

同时，为保证乘客舒适度，结合当前时刻运行图的执行情况，步骤S202 具体可以包括：结合档位调整频度策略和当前控车计划，生成理论控制离散档位数值；在档位调整频度策略的基础上，对理论控制离散档位数值进行档位平滑化处理，生成并执行控制离散档位数值。对理论控制离散档位数值进行档位平滑化处理，即减小由档位调整带来的速度的频繁变化，满足乘客舒适度的要求。

对于步骤S203和步骤S204来说，在当前列车走行区间，不断判断是否满足列车的一次降速条件(即速度曲线单调递减至停车的条件)，一旦满足则优先按照定点停车目标，控车常用制动系统使列车在目标站点进行精准停车。

实施例三

在上述实施例的基础上，图1中步骤S103的走行控车策略校正工作和步骤S104的列车站停区间校正工作可以单独执行或整体执行，如只进行其中一项校正工作，或两项校正工作都进行，或在列车运行计划为其他形式时采用其他实施方案，以兼容多种实施方案。

则本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车方法还可以包括：

当列车处于走行状态时，若列车运行计划为当前列车走行区间的区间运行等级命令，则根据列车的预设制动曲线计算得到当前列车走行区间的推荐速度；

结合区间运行等级命令和推荐速度，生成并执行当前列车走行区间的目标速度曲线。

在具体实施中，当列车自动监督系统或者调度集中系统仍按照传统方式下达区间运行等级命令时，车载列车自动驾驶设备则按照传统控车曲线进行区间走行控制，从而兼容列车调度设备下发到站时间和列车调度设备下发区间运行等级等不同类型的列车运行计划下的控制方案。

上文详述了基于运行图的非货运铁路自动控车方法对应的各个实施例，在此基础上，本申请还公开了与上述方法对应的基于运行图的非货运铁路自动控车装置、设备及计算机可读存储介质。

图3为本申请实施例提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车装置的结构示意图。

如图3所示，本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车装置包括：

部署单元301，用于预先部署所在列车的车辆运动控制模型；

接收单元302，用于接收列车调度设备下发的列车运行计划；

第一走行控制单元303，用于当列车处于走行状态时，若列车运行计划包括当前列车走行区间的走行区间计划时间以及在当前列车走行区间的目标站点的站停区间计划时间，则根据列车的当前位置和目标站点的位置确定当前列车走行区间的剩余距离，根据走行区间计划时间确定当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于车辆运动控制模型，根据剩余距离和剩余计划时长生成并执行列车在当前列车走行区间的走行控车策略；

站停控制单元304，用于当列车到达目标站点时，根据实际到站时间点和走行区间计划时间确定到站时间偏差值，根据到站时间偏差值生成列车站停区间的实际站停时长，按照实际站停时长控制列车的列车站停区间，以使列车按照走行区间计划时间的计划发车时间点发车以进入下一列车走行区间。

可选的，本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车装置还包括：

第二走行控制单元，用于当列车处于走行状态时，若列车运行计划为当前列车走行区间的区间运行等级命令，则根据列车的预设制动曲线计算得到当前列车走行区间的推荐速度；结合区间运行等级命令和推荐速度，生成并执行当前列车走行区间的目标速度曲线。

由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图4为本申请实施例提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车设备的结构示意图。

如图4所示，本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车设备包括：

存储器410，用于存储指令，所述指令包括上述任意一项实施例所述的基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤；

处理器420，用于执行所述指令。

其中，处理器420可以包括一个或多个处理核心，比如3核心处理器、8 核心处理器等。处理器420可以采用数字信号处理DSP(Digital Signal Processing)、现场可编程门阵列FPGA(Field－Programmable Gate Array)、可编程逻辑阵列PLA(Programmable LogicArray)中的至少一种硬件形式来实现。处理器420也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器CPU(CentralProcessing Unit)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器420可以集成有图像处理器GPU(Graphics Processing Unit)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器420还可以包括人工智能AI(Artificial Intelligence)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器410可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器410还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器410至少用于存储以下计算机程序411，其中，该计算机程序411被处理器420加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的基于运行图的非货运铁路自动控车方法中的相关步骤。另外，存储器410所存储的资源还可以包括操作系统412和数据413等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统412可以为Windows。数据413可以包括但不限于上述方法所涉及到的数据。

在一些实施例中，基于运行图的非货运铁路自动控车设备还可包括有显示屏430、电源440、通信接口450、输入输出接口460、传感器470以及通信总线480。

本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构并不构成对基于运行图的非货运铁路自动控车设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本申请实施例提供的基于运行图的非货运铁路自动控车设备，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如上所述的基于运行图的非货运铁路自动控车方法，效果同上。

需要说明的是，以上所描述的装置、设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

为此，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤。

该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器ROM (Read-OnlyMemory)、随机存取存储器RAM(Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本实施例中提供的计算机可读存储介质所包含的计算机程序能够在被处理器执行时实现如上所述的基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤，效果同上。

以上对本申请所提供的一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置、设备及计算机可读存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种基于运行图的非货运铁路自动控车方法，其特征在于，基于车载列车自动驾驶设备，包括：

预先部署所在列车的车辆运动控制模型；

接收列车调度设备下发的列车运行计划；

当所述列车处于走行状态时，若所述列车运行计划包括当前列车走行区间的走行区间计划时间以及在所述当前列车走行区间的目标站点的站停区间计划时间，则根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略；

所述车辆运动控制模型具体包括：车辆动力学加减速模型和离散档位模型；

相应的，所述基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略，具体包括：

基于所述车辆动力学加减速模型和所述离散档位模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长计算得到与当前时刻对应的档位调整频度策略；

结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值；

每间隔预设周期，判断是否满足所述列车的一次降速条件；若满所述一次降速条件，则按照所述当前列车走行区间的定点停车目标控制常用制动系统使所述列车在所述目标站点停车；

其中，所述离散档位模型为将所述列车的车辆牵引制动控制信号进行离散化处理后得到的控车档位模型；

所述当前控车计划为节能控车计划；

相应的，所述结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值，具体包括：

根据所述剩余距离计算执行所述节能控车计划后到所述目标站点的预估剩余时长；

对比所述预估剩余时长和所述剩余计划时长，根据对比结果调整所述节能控车计划，得到当前控车策略；

结合所述档位调整频度策略和所述当前控车策略，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值；

当所述列车到达所述目标站点时，根据实际到站时间点和所述走行区间计划时间确定到站时间偏差值，根据所述到站时间偏差值生成所述列车站停区间的实际站停时长，按照所述实际站停时长控制所述列车的列车站停区间，以使所述列车按照所述走行区间计划时间的计划发车时间点发车以进入下一列车走行区间。

2.根据权利要求1所述的非货运铁路自动控车方法，其特征在于，所述根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略，具体为：

在所述当前列车走行区间，定时执行所述根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略的步骤。

3.根据权利要求1所述的非货运铁路自动控车方法，其特征在于，所述结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值，具体包括：

结合所述档位调整频度策略和所述当前控车计划，生成理论控制离散档位数值；

在所述档位调整频度策略的基础上，对所述理论控制离散档位数值进行档位平滑化处理，生成并执行所述控制离散档位数值。

4.根据权利要求1所述的非货运铁路自动控车方法，其特征在于，所述车辆牵引制动控制信号具体为电流环或PWM信号。

5.根据权利要求1所述的非货运铁路自动控车方法，其特征在于，还包括：

当所述列车处于走行状态时，若所述列车运行计划为所述当前列车走行区间的区间运行等级命令，则根据所述列车的预设制动曲线计算得到所述当前列车走行区间的推荐速度；

结合所述区间运行等级命令和所述推荐速度，生成并执行所述当前列车走行区间的目标速度曲线。

6.一种基于运行图的非货运铁路自动控车装置，其特征在于，包括：

部署单元，用于预先部署所在列车的车辆运动控制模型；

接收单元，用于接收列车调度设备下发的列车运行计划；

第一走行控制单元，用于当所述列车处于走行状态时，若所述列车运行计划包括当前列车走行区间的走行区间计划时间以及在所述当前列车走行区间的目标站点的站停区间计划时间，则根据所述列车的当前位置和所述目标站点的位置确定所述当前列车走行区间的剩余距离，根据所述走行区间计划时间确定所述当前列车走行区间的剩余计划时长，而后基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略；所述车辆运动控制模型具体包括：车辆动力学加减速模型和离散档位模型；相应的，所述基于所述车辆运动控制模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长生成并执行所述列车在所述当前列车走行区间的走行控车策略，具体包括：基于所述车辆动力学加减速模型和所述离散档位模型，根据所述剩余距离和所述剩余计划时长计算得到与当前时刻对应的档位调整频度策略；结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值；每间隔预设周期，判断是否满足所述列车的一次降速条件；若满所述一次降速条件，则按照所述当前列车走行区间的定点停车目标控制常用制动系统使所述列车在所述目标站点停车；其中，所述离散档位模型为将所述列车的车辆牵引制动控制信号进行离散化处理后得到的控车档位模型；所述当前控车计划为节能控车计划；相应的，所述结合所述档位调整频度策略和当前控车计划，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值，具体包括：根据所述剩余距离计算执行所述节能控车计划后到所述目标站点的预估剩余时长；对比所述预估剩余时长和所述剩余计划时长，根据对比结果调整所述节能控车计划，得到当前控车策略；结合所述档位调整频度策略和所述当前控车策略，生成并执行与所述当前时刻对应的控制离散档位数值；

站停控制单元，用于当所述列车到达所述目标站点时，根据实际到站时间点和所述走行区间计划时间确定到站时间偏差值，根据所述到站时间偏差值生成所述列车站停区间的实际站停时长，按照所述实际站停时长控制所述列车的列车站停区间，以使所述列车按照所述走行区间计划时间的计划发车时间点发车以进入下一列车走行区间。

7.一种基于运行图的非货运铁路自动控车设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储指令，所述指令包括权利要求1至5任意一项所述基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤；

处理器，用于执行所述指令。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述基于运行图的非货运铁路自动控车方法的步骤。

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