CN113715871B - 一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质 - Google Patents
一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113715871B CN113715871B CN202111122062.6A CN202111122062A CN113715871B CN 113715871 B CN113715871 B CN 113715871B CN 202111122062 A CN202111122062 A CN 202111122062A CN 113715871 B CN113715871 B CN 113715871B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- train
- determining
- control
- speed
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 48
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 20
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 2
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 2
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004836 empirical method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- PLAIAIKZKCZEQF-UHFFFAOYSA-N methyl 6-chloro-2-oxo-3h-1,2$l^{4},3-benzodithiazole-4-carboxylate Chemical compound COC(=O)C1=CC(Cl)=CC2=C1NS(=O)S2 PLAIAIKZKCZEQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/08—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only
- B61L23/14—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only automatically operated
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
本申请涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质。用于解决已有技术下采用固定不变的PID控制参数对列车进行控制时，存在着控制精度低的问题，该方法为：基于获取到的目标运行速度和列车的当前位置信息，确定列车的运行模式；然后，基于预存的列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定PID控制参数；并基于PID控制参数、目标运行速度和实际运行速度，确定当前控制周期的控制指令，以及将控制指令输出给列车的牵引系统或制动系统，以调节列车的实际运行速度；这样，可以使ATO系统能够将列车的实际运行速度快速地贴近目标运行速度，从而提高了控制精度，实现了快速、稳定、准确地控车效果。
Description
技术领域
本申请涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质。
背景技术
随着我国轨道交通的高速发展，列车高效率、高密度的运营需求不断增长，对轨道交通中列车控制技术的要求也越来越高，基于通信的列车控制系统(Communication BasedTrain Control System，CBTC)应运而生。列车自动驾驶系统(Automatic TrainOperation，ATO)是列车控制系统中的核心系统之一，可对列车运行速度进行实时调控等，实现列车自动驾驶，从而提高列车运行效率并降低运输成本和司机工作中的劳动强度。已有技术中，列车自动驾驶系统通常采用传统的PID控制算法，对列车的控制参数进行调控，从而实现列车的自动驾驶。
然而，已有技术下，通常采用上述传统的PID控制算法得到的控制参数是固定不变的。实际运营中，例如，在列车处于加速运行阶段时，基于上述固定不变的控制参数对列车进行牵引调控，列车的实际运行速度不能平滑贴近设定的第一目标运行速度；又例如，在列车处于减速运行阶段时，基于上述固定不变的控制参数对列车进行制动调控，列车的实际运行速度易于出现高于设定的第二目标运行速度的现象等。可见，已有技术下，采用上述控制参数固定不变的PID控制算法，对列车进行制动或牵引调控，存在着控制精度较低的问题。
综上，需要设计一种新的方法，以解决上述问题。
发明内容
本申请实施例提供一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质，用以解决已有技术下采用固定不变的PID控制参数对列车进行自动控制时，存在着控制精度较低的问题。
本申请实施例提供的具体技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供一种列车控制方法，包括：
获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度，并基于所述目标运行速度和所述列车的当前位置信息，确定所述列车的运行模式；
基于预存的所述列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定所述运行模式对应的PID控制参数；
基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，并将所述控制指令输出给所述列车的牵引系统或制动系统，以调节所述列车的实际运行速度。
上述方法，基于获取到的当前控制周期内的目标运行速度和当前位置信息，确定列车的运行模式，然后，针对不同的运行模式采用不同的PID控制参数，对列车进行控制，可以使ATO系统能够将列车的实际运行速度更为快速地贴近目标运行速度，同时由于PID控制参数中添加了积分部分和微分部分，可以避免ATO系统发生震荡，从而提高了控制精度，实现了快速、稳定、准确地控车效果。
可选的，所述获取当前控制周期内列车的目标运行速度，包括：
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前运行路况信息对应的坡度加速度和线路限制运行速度；
基于列车控制系统的延时特性和运动学公式，确定延时补偿速度；
基于车辆性能参数与旋转质量换算系数的对应关系，确定所述列车的当前运行方向上的旋转补偿加速度；
基于所述坡度加速度、所述实际运行速度、所述旋转补偿加速度和所述延时补偿速度，确定所述目标运行速度。
上述方法，由于在确定目标运行速度时，考虑到列车线路数据中的坡度数据、延时补偿速度和列车的旋转质量换算系数，这样，可以更为准确地确定出当前控制周期内的目标运行速度，从而在后续基于该目标运行速度，可以更为准确地确定出列车的运行模式。
可选的，所述基于所述目标运行速度和所述列车的当前位置信息，确定所述列车的运行模式，包括：
基于所述列车的目标运行速度与制动率之间的关联关系，确定所述目标运行速度对应的制动率；
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离；
基于所述线路距离和所述制动率，确定参考运行速度，并基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式。
上述方法，由于确定出的目标运行速度更为准确，因此，基于目标运行速度，确定的参考运行速度也更为准确，然后，基于参考运行速度和目标运行速度之间的关系，确定出的列车的运行模式更为准确，从而使后续确定的PID控制参数能够给予列车更为准确的控制效果，进而使列车的实际运行速度更为贴近目标运行速度。
可选的，所述基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式，包括：
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值不小于第一阈值时，确定所述列车的运行模式为启动模式，所述第一阈值大于设定值；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述第一阈值，且所述比值大于等于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为巡航模式；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为精确停车模式；
当所述参考运行速度等于所述目标运行速度，且均为0时，确定所述列车的运行模式为停站处理模式。
上述方法，由于参考运行速度和目标运行速度之间的关系，可以准确地反映出列车的运行模式，因此，通过比较参考运行速度和目标运行速度，可以准确地确定出列车的运行模式，从而准确地调用相应的PID控制参数，实现理想的控车效果。
可选的，所述运行模式对应的PID控制参数是通过如下方式确定的：
基于位置式PID算法，从所述列车关联的控制曲线中，确定比例度和振荡周期；
基于所述比例度和所述振荡周期，按照预设规则，确定所述运行模式对应的PID控制参数。
上述方法，采用控制参数自整定的PID的位置式PID算法，既可以减少ATO系统的计算工作量，又能快速、稳定、准确地控制列车系统，使列车的实际运行速度快速地贴近目标运行速度，从而提高了控制精度。
可选的，所述基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，包括：
确定所述目标运行速度和所述实际运行速度之间的偏差值；
基于所述位置式PID算法、所述PID控制参数和所述偏差值，确定所述当前控制周期对应的加速度补偿量；
在确定所述加速度补偿量未超过第二阈值时，基于所述加速度补偿量，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令。
上述方法，可以得到快速、稳定、准确的控制指令，从而准确地控制列车，使列车实际速度快速贴近列车运行的目标速度，而不产生超速现象，进而提高了控制精度，实现了理想的控车效果。
第二方面，本申请实施例提供一种列车控制装置，包括：
第一确定模块，用于获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度，并基于所述目标运行速度和所述列车的当前位置信息，确定所述列车的运行模式；
第二确定模块，用于基于预存的所述列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定所述运行模式对应的PID控制参数；
调节模块，用于基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，并将所述控制指令作用于所述列车的牵引系统或制动系统，以调节所述列车的实际运行速度。
可选的，所述获取当前控制周期内列车的目标运行速度，所述第一确定模块用于：
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前运行路况信息对应的坡度加速度和线路限制运行速度；
基于列车控制系统的延时特性和运动学公式，确定延时补偿速度；
基于车辆性能参数与旋转质量换算系数的对应关系，确定所述列车的当前运行方向上的旋转补偿加速度；
基于所述坡度加速度、所述实际运行速度、所述旋转补偿加速度和所述延时补偿速度，确定所述目标运行速度。
可选的，所述基于所述目标运行速度和所述列车的当前位置信息，确定所述列车的运行模式，所述第一确定模块用于：
基于所述列车的目标运行速度与制动率之间的关联关系，确定所述目标运行速度对应的制动率；
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离；
基于所述线路距离和所述制动率，确定参考运行速度，并基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式。
可选的，所述基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式，所述第一确定模块用于：
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值不小于第一阈值时，确定所述列车的运行模式为启动模式，所述第一阈值大于设定值；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述第一阈值，且所述比值大于等于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为巡航模式；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为精确停车模式；
当所述参考运行速度等于所述目标运行速度，且均为0时，确定所述列车的运行模式为停站处理模式。
可选的，所述第二确定模块用于通过如下方式，确定所述运行模式对应的PID控制参数：
基于位置式PID算法，从所述列车关联的控制曲线中，确定比例度和振荡周期；
基于所述比例度和所述振荡周期，按照预设规则，确定所述运行模式对应的PID控制参数。
可选的，所述基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，所述调节模块用于：
确定所述目标运行速度和所述实际运行速度之间的偏差值；
基于所述位置式PID算法、所述PID控制参数和所述偏差值，确定所述当前控制周期对应的加速度补偿量；
在确定所述加速度补偿量未超过第二阈值时，基于所述加速度补偿量，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令。
第三方面，本申请实施例提供一种列车控制系统，包括：
存储器，用于存储可被控制器执行的计算机程序；
控制器与所述存储器连接，被配置为执行如上述第一方面中任一项的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由处理器执行时，使得所述处理器能够执行上述第一方面中任一项所述的方法。
另外，第二方面至第三方面中任一一种实现方式所带来的技术效果可参见第一方面中不同实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例中一种列车控制方法的控制流程框架示意图；
图2为本申请实施例中一种列车控制方法的流程示意图；
图3为本申请实施例中一种确定列车的运行模式的流程示意图；
图4为本申请实施例中一种列车控制装置的逻辑架构示意图；
图5为本申请实施例中一种列车控制系统的实体架构示意图。
具体实施方式
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，并不是全部的实施例。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。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够在除了这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
为了解决已有技术下采用固定不变的PID控制参数对列车进行自动控制时，存在着控制精度较低的问题，本申请实施例中，基于获取到的目标运行速度和列车的当前位置信息，确定列车的运行模式；然后，基于预存的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定相应的PID控制参数，并基于PID控制参数、目标运行速度和获取到的实际运行速度，确定相应的控制指令，从而基于控制指令，调节列车的实际运行速度，以使列车的实际运行速度可以快速贴近目标运行速度，提高控制精度。
下面结合附图对本申请优选的实施方式做出进一步详细说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本申请实施例中，执行主体可以是城市轨道交通系统中的列车控制系统，如车载ATO子系统等，也可以是嵌入式软件控制系统等，再次不做具体限定。
图1示出了本申请实施例提供的一种列车控制方法的控制流程框架示意图。参阅图1所示，本申请实施例中，基于位置式PID控制算法，采用工程整定方法，预先确定列车不同的运行模式各自对应的PID控制参数，然后，将该列车的运行模式与PID控制参数的对应关系存储到该列车的列车控制系统中。
具体实施中，该列车的运行模式对应的PID控制参数可以通过执行如下操作来确定：
操作一，基于位置式PID算法，从该列车关联的控制曲线中，确定比例度和振荡周期。
操作二，基于比例度和振荡周期，按照预设规则，确定运行模式对应的PID控制参数。
本申请实施例中，该列车的运行模式包括启动模式、巡航模式、精确停车模式和停站处理模式，其中，启动模式表征列车处于加速运行阶段，巡航模式表征列车处于恒速运行阶段，精确停车模式表征列车处于减速运行阶段，停站处理模式表征列车处于到站停止运行阶段。
需要说明的是，本申请实施例中，列车在运行过程，上述运行模式通常是按照如下顺序依次进行的：启动模式、巡航模式、精确停车模式和停站处理模式。
本申请实施例中，基于工程整定方法，分别模拟上述四个运行模式，确定相应的PID控制参数，并将运行模式与相应的PID控制参数的对应关系进行存储，在列车确定当前的运行模式是上述四个运行模式中的任何一种时，可以对应调用相应的PID控制参数，并基于调用的PID控制参数，确定相应的控制指令，调控列车使实际运行速度快速贴近目标运行速度，从而实现理想控车效果。
本申请实施例中，位置式PID控制算法可以用公式1来表示：
其中，公式1中，Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数；e(k)、e(j)为列车的当前控制周期内的目标运行速度与实际运行速度之间的偏差值；U(k)为输出的加速度补偿量。
例如，参阅图1所示，以采用衰减曲线法对PID控制算法中的PID控制参数进行整定为例。
本申请实施例中，参阅图1所示，获取列车关联的列车线路数据，如表1所示。
表1列车线路数据中的停车点信息
然后，基于位置式PID控制算法，构建闭环运行的列车运动系统模型，其中，列车运动系统模型中包含列车控制系统和PID调节器，本申请实施例中，将PID调节器的积分时间设定为Ti→∞，微分时间设定为Td→0，比例度δ设定为一个较大的数值。
基于上述获取到的列车线路数据，对列车控制系统模型进行模拟控制，在上述列车控制系统处于稳定状态后，对该列车控制系统进行阶跃扰动实验，获得相应的控制曲线。
假设针对过渡过程衰减率ψ＝0.75，获得的控制曲线中，过渡过程衰减率ψ大于0.75。
那么，本申请实施例中，逐步减小比例度δs的数值，并再次进行试验，直到控制曲线出现4:1的衰减现象为止。
然后，从获得的控制曲线中，确定振荡周期Ts，并基于预设规则(如，表2中ψ＝0.75)，确定该运行模式对应的PID控制参数。
相应的，针对ψ＝0.9，同样可以采用上述整定过程，确定振荡周期Tr，从而确定运行模式对应的PID控制参数。
表2衰减曲线法计算公式
需要说明的是，上表中的比例度可以根据实际情况进行具体选择，上述实施例中，仅介绍了衰减曲线法这一种工程整定方法的整定原理，最终确定的针对任意一种运行模式的PID控制参数是唯一的。
例如，以采用衰减曲线法对PID控制算法中的PID控制参数进行整定为例。
假设针对启动模式，通过上述整定过程，确定启动模式对应的PID控制参数为(0.75、1.2*075、0.8*0.75)。
则将启动模式与上述PID控制参数之间的对应关系进行存储；以使后续在列车控制系统对列车进行控制的应用场景中，当列车控制系统在当前控制周期内确定列车处于启动模式时，获取预先存储的启动模式与PID控制参数的对应关系，确定对应的PID控制参数，即(0.75、1.2*075、0.8*0.75)；并基于该(0.75、1.2*075、0.8*0.75)、当前控制周期的目标运行速度和实际运行速度，确定加速度补偿量，然后，再基于该加速度补偿量，确定相应的控制指令，以及输出控制指令给列车的牵引系统，以对列车的当前控制周期内的实际运行速度进行调整。
需要说明的是，上述实施例中，采用的工程整定方法并不仅限于衰减曲线法一种，还可以包括临界比例法、动态参数法、经验法等。本申请实施例中，仅以衰减曲线法为例，介绍了一种优选的确定列车的各个运行模式各自对应的PID控制参数的方法，在此不再赘述。
下面对本申请实施例提供的一种列车控制方法的具体实施方式进行介绍。
参阅图2所示，本申请实施例中，提供了一种列车控制方法，该方法具体流程如下：
步骤200：获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度。
本申请实施例中，在执行步骤200时，ATO系统可以通过执行如下操作，获取到当前控制周期内列车的目标运行速度：
操作一，获取列车关联的列车线路数据，并基于获取到的列车关联的列车线路数据，确定列车的当前运行路况信息对应的坡度加速度和线路限制运行速度。
操作二，基于列车控制系统的延时特性和运动学公式，确定延时补偿速度。
操作三，基于车辆性能参数与旋转质量换算系数的对应关系，确定列车当前运行方向上的旋转补偿加速度。
操作四，基于坡度加速度、实际运行速度、旋转补偿加速度和延时补偿速度，确定目标运行速度。
本申请实施例中，ATO系统可以通过接收速度传感器发送的当前调整周期内列车的实际运行速度，获取到列车的实际运行速度。
可选的，本申请实施例中，上述运动学公式可以用如下公式2来表示：
y2＝2*a*s 公式2
其中，公式2中，a为列车控制系统的当前加速度，s为列车的当前位置信息与目标停车信息之间的线路距离。
步骤210：基于目标运行速度和列车的当前位置信息，确定列车的运行模式。
本申请实施例中，参阅图3所示，在执行步骤210时，ATO系统可以通过执行如下步骤，确定列车的运行模式：
步骤2101：基于列车的目标运行速度与制动率之间的关联关系，确定目标运行速度对应的制动率。
本申请实施例中，可以通过公式3，确定目标运行速度(记为V目)对应的制动率(记为f)：
f＝a′*V目+b 公式3
其中，公式3中，a′为第一预设值，本申请实施例中，a′可以取0.0144(目标制动率)；b为第二预设值，本申请实施例中，b可以取23(目标制动率)；f为ATO系统的制动率，如ATO停车目标制动率为65cm/s2，ATO默认常用制动率为60cm/s2。
步骤2102：基于获取到的列车关联的列车线路数据，确定列车的当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离。
本申请实施例中，ATO系统可以通过接收列车定位系统中应答器发送的位置标识信息，结合该列车关联的列车线路数据，确定该列车的当前位置信息；并基于列车关联的列车线路数据，确定列车当前目标停车信息，然后，基于当前目标停车信息和当前位置信息，可以确定出当前位置信息距离当前目标停车信息之间的线路距离，记为s。
步骤2103：基于线路距离和制动率，确定参考运行速度，并基于参考运行速度与目标运行速度之间的关系，确定列车的运行模式。
本申请实施例中，按照如下公式4，确定参考运行速度V参：
其中，公式4中，V参为当前参考运行速度，f为当前目标运行速度对应的制动率，s为当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离。
可选的，本申请实施例中，基于参考运行速度和目标运行速度之间的关系，确定的列车的运行模式包含但不限于如下四种情况：
情况一，当参考运行速度与目标运行速度的比值不小于第一阈值时，确定列车的运行模式为启动模式，第一阈值大于设定值。
情况二，当参考运行速度与目标运行速度的比值小于第一阈值，且比值大于等于设定值时，确定列车的运行模式为巡航模式，第一阈值大于设定值。
情况三，当参考运行速度与目标运行速度的比值小于设定值时，确定列车的运行模式为精确停车模式。
情况四，当参考运行速度等于目标运行速度，且均为0时，确定列车的运行模式为停站处理模式。
例如，假设获取到的当前控制周期内的V目＝50m/s，线路距离为20m。
本申请实施例中，基于上述公式3，得到当前控制周期内的制动率，即f＝a*V目+b＝0.0144*50+23＝23.72。
然后，基于上述公式4，得到当前控制周期内的参考运行速度，即，
又假设设定值为1。
由于参考运行速度与目标运行速度的比值为30.80/50＝0.616小于1(设定值)，因此，列车控制系统确定当前控制周期的运行模式是精确停车模式。
本申请实施例中，上述第一阈值、设定值均可以根据实际情况进行设置，在此不做具体限定。
步骤220：基于预存的列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定运行模式对应的PID控制参数。
本申请实施例中，在执行步骤210后，确定了列车当前控制周期内的运行模式，则在执行步骤220时，ATO系统通过查询预存的列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定相应的PID控制参数。
步骤230：基于PID控制参数、目标运行速度和实际运行速度，确定针对列车的当前控制周期的控制指令，并将控制指令输出给列车的牵引系统或制动系统，以调节列车的实际运行速度。
本申请实施例中，在执行步骤230时，ATO系统通过执行如下操作，确定当前控制周期的控制指令：
操作一，确定目标运行速度和实际运行速度之间的偏差值。
具体实施中，将目标运行速度与实际运行速度进行减法运算，确定偏差值。
操作二，基于位置式PID算法、PID控制参数和偏差值，确定当前控制周期对应的加速度补偿量。
本申请实施例中，将确定的PID控制参数和偏差值，带入上述公式1中，计算得到相应的加速度补偿量。
操作三，在确定加速度补偿量未超过第二阈值时，基于加速度补偿量，确定针对列车的当前控制周期的控制指令。
本申请实施例中，上述第二阈值可以根据实际情况进行设置，如针对控制系统中的控制量——电流值，通常电流值为4～20mA，那么，当确定的加速度补偿量对应的电流量超过20mA时，将输出的控制量设置为20mA；相应的，当确定的加速度补偿量对应的电流量未超过20mA(如15mA)时，将输出的控制量设置为15mA。
然后，将该控制指令输出给列车的牵引系统或制动系统，以调节列车的实际运行速度，从而使列车的实际运行速度快速地贴近目标运行速度，进而提高控制精度。
本申请实施例中，仅给出了针对一个控制周期进行列车控制的方法，针对列车的整个运行周期中，均采用上述列车控制方法，获取相应的控制周期内的目标运行速度和实际运行速度，并在确定列车的运行模式后，基于预存的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定相应的PID控制参数，然后，基于确定的PID控制参数，确定该控制周期内的控制指令，从而实现对该控制周期内的实际运行速度进行调控，使实际运行速度快速地贴近实时变化的目标运行速度，进而提高控制精度。
可选的，本申请实施例中，控制周期的长度可以根据实际应用场景的需要进行具体设置，为了使列车的实际运行速度更为快速地贴近目标运行速度，可以将控制周期适当地设置的短一些，但由于速度具有延时性，并非控制周期越短越好，因此，控制周期的具体设置值是多少，可以通过实验来确定。本申请实施例中，针对控制周期的设置值不做具体限定，以及对控制周期的具体设置值的确定方式也不做具体限定。
基于同一发明构思，参阅图4所示，本申请实施例中提供一种列车控制装置，包括：
第一确定模块410，用于获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度，并基于所述目标运行速度和所述列车的当前位置信息，确定所述列车的运行模式；
第二确定模块420，用于基于预存的所述列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定所述运行模式对应的PID控制参数；
调节模块430，用于基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，并将所述控制指令作用于所述列车的牵引系统或制动系统，以调节所述列车的实际运行速度。
可选的，所述获取当前控制周期内列车的目标运行速度，所述第一确定模块410用于：
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前运行路况信息对应的坡度加速度和线路限制运行速度；
基于列车控制系统的延时特性和运动学公式，确定延时补偿速度；
基于车辆性能参数与旋转质量换算系数的对应关系，确定所述列车的当前运行方向上的旋转补偿加速度；
基于所述坡度加速度、所述实际运行速度、所述旋转补偿加速度和所述延时补偿速度，确定所述目标运行速度。
可选的，所述基于所述目标运行速度和所述列车的当前位置信息，确定所述列车的运行模式，所述第一确定模块410用于：
基于所述列车的目标运行速度与制动率之间的关联关系，确定所述目标运行速度对应的制动率；
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离；
基于所述线路距离和所述制动率，确定参考运行速度，并基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式。
可选的，所述基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式，所述第一确定模块410用于：
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值不小于第一阈值时，确定所述列车的运行模式为启动模式，所述第一阈值大于设定值；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述第一阈值，且所述比值大于等于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为巡航模式；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为精确停车模式；
当所述参考运行速度等于所述目标运行速度，且均为0时，确定所述列车的运行模式为停站处理模式。
可选的，所述第二确定模块420用于通过如下方式，确定所述运行模式对应的PID控制参数：
基于位置式PID算法，从所述列车关联的控制曲线中，确定比例度和振荡周期；
基于所述比例度和所述振荡周期，按照预设规则，确定所述运行模式对应的PID控制参数。
可选的，所述基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，所述调节模块430用于：
确定所述目标运行速度和所述实际运行速度之间的偏差值；
基于所述位置式PID算法、所述PID控制参数和所述偏差值，确定所述当前控制周期对应的加速度补偿量；
在确定所述加速度补偿量未超过第二阈值时，基于所述加速度补偿量，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令。
参阅图5所示，本申请实施例中提供一种列车控制系统，包括：
存储器501，用于存储可被控制器502执行的计算机程序；
控制器502与存储器501连接，被配置为执行如上述各个实施例中列车控制装置执行的任意一种方法。
基于同一发明构思，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由处理器执行时，使得处理器能够执行上述各个实施例中列车控制装置执行的任意一种方法。
综上所述，本申请实施例中，获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度，并基于目标运行速度和列车的当前位置信息，确定列车的运行模式；然后，基于预存的列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定运行模式对应的PID控制参数；再基于PID控制参数、目标运行速度和实际运行速度，确定针对列车的当前控制周期的控制指令，并将控制指令输出给列车的牵引系统或制动系统，以调节列车的实际运行速度；这样，基于获取到的当前控制周期内的目标运行速度和当前位置信息，确定列车的运行模式，然后，针对不同的运行模式采用不同的PID控制参数，对列车进行控制，可以使ATO系统能够将列车的实际运行速度更为快速地贴近目标运行速度，同时由于PID控制参数中添加了积分部分和微分部分，可以避免ATO系统发生震荡，从而提高了控制精度，实现了快速、稳定、准确地控车效果。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图中的一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图中的一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图中的一个流程或多个流程和/或方框图中的一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种列车控制方法，其特征在于，包括：
获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度，并基于所述列车的目标运行速度与制动率之间的关联关系，确定所述目标运行速度对应的制动率；
基于所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离；
基于所述线路距离和所述制动率，确定参考运行速度，并基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式；
基于预存的所述列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定所述运行模式对应的PID控制参数；
基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，并将所述控制指令输出给所述列车的牵引系统或制动系统，以调节所述列车的实际运行速度；
其中，所述运行模式对应的PID控制参数是通过如下方式确定的：
基于位置式PID算法，从所述列车关联的控制曲线中，确定比例度和振荡周期，所述控制曲线是在基于所述列车线路数据，对所述列车的列车控制系统进行模拟控制，且所述列车控制系统处于稳定状态后，对所述列车控制系统进行阶跃扰动实验获得的；
基于所述比例度和所述振荡周期，按照预设规则，确定所述运行模式对应的PID控制参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前控制周期内列车的目标运行速度，包括：
基于所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前运行路况信息对应的坡度加速度和线路限制运行速度；
基于列车控制系统的延时特性和运动学公式，确定延时补偿速度；
基于车辆性能参数与旋转质量换算系数的对应关系，确定所述列车的当前运行方向上的旋转补偿加速度；
基于所述坡度加速度、所述实际运行速度、所述旋转补偿加速度和所述延时补偿速度，确定所述目标运行速度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式，包括：
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值不小于第一阈值时，确定所述列车的运行模式为启动模式，所述第一阈值大于设定值；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述第一阈值，且所述比值大于等于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为巡航模式；
当所述参考运行速度与所述目标运行速度的比值小于所述设定值时，确定所述列车的运行模式为精确停车模式；
当所述参考运行速度等于所述目标运行速度，且均为0时，确定所述列车的运行模式为停站处理模式。
4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，包括：
确定所述目标运行速度和所述实际运行速度之间的偏差值；
基于所述位置式PID算法、所述PID控制参数和所述偏差值，确定所述当前控制周期对应的加速度补偿量；
在确定所述加速度补偿量未超过第二阈值时，基于所述加速度补偿量，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令。
5.一种列车控制装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于获取当前控制周期内列车的目标运行速度和实际运行速度，并基于所述列车的目标运行速度与制动率之间的关联关系，确定所述目标运行速度对应的制动率；
基于所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前位置信息与当前目标停车信息之间的线路距离；
基于所述线路距离和所述制动率，确定参考运行速度，并基于所述参考运行速度与所述目标运行速度之间的关系，确定所述列车的运行模式；
第二确定模块，用于基于预存的所述列车的运行模式与PID控制参数的对应关系，确定所述运行模式对应的PID控制参数；
调节模块，用于基于所述PID控制参数、所述目标运行速度和所述实际运行速度，确定针对所述列车的当前控制周期的控制指令，并将所述控制指令作用于所述列车的牵引系统或制动系统，以调节所述列车的实际运行速度；
其中，所述运行模式对应的PID控制参数是通过如下方式确定的：
基于位置式PID算法，从所述列车关联的控制曲线中，确定比例度和振荡周期，所述控制曲线是在基于所述列车线路数据，对所述列车的列车控制系统进行模拟控制，且所述列车控制系统处于稳定状态后，对所述列车控制系统进行阶跃扰动实验获得的；
基于所述比例度和所述振荡周期，按照预设规则，确定所述运行模式对应的PID控制参数。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述获取当前控制周期内列车的目标运行速度，所述第一确定模块用于：
基于获取到的所述列车关联的列车线路数据，确定所述列车的当前运行路况信息对应的坡度加速度和线路限制运行速度；
基于列车控制系统的延时特性和运动学公式，确定延时补偿速度；
基于车辆性能参数与旋转质量换算系数的对应关系，确定所述列车的当前运行方向上的旋转补偿加速度；
基于所述坡度加速度、所述实际运行速度、所述旋转补偿加速度和所述延时补偿速度，确定所述目标运行速度。
7.一种列车控制系统，其特征在于，包括：
存储器，用于存储可被控制器执行的计算机程序；
所述控制器与所述存储器连接，被配置为执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由处理器执行时，使得所述处理器能够执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111122062.6A CN113715871B (zh) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111122062.6A CN113715871B (zh) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113715871A CN113715871A (zh) | 2021-11-30 |
| CN113715871B true CN113715871B (zh) | 2023-08-15 |
Family
ID=78684749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111122062.6A Active CN113715871B (zh) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | 一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113715871B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114523966A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-24 | 阿尔特汽车技术股份有限公司 | 车速控制方法、装置、电子设备以及可读存储介质 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101941450A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-01-12 | 北京交通大学 | 列车工况转换控制方法及系统 |
| CN102358287A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-02-22 | 北京航空航天大学 | 一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法 |
| CN102514591A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-27 | 北京交通大学 | 通过动态调整列车制动率实现列车车站停车的方法 |
| CN109693688A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-30 | 北京交通大学 | 预设性能的列车自动驾驶控制系统及控制方法 |
| CN110083056A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-02 | 北京交通大学 | 一种城轨列车pid控制器自动调整方法 |
| CN110647031A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-03 | 北京科技大学 | 用于高速列车的抗饱和自适应伪pid滑模故障容错控制方法 |
| WO2021000853A1 (zh) * | 2019-07-01 | 2021-01-07 | 长城汽车股份有限公司 | 一种制动控制方法、系统及车辆 |
-
2021
- 2021-09-24 CN CN202111122062.6A patent/CN113715871B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101941450A (zh) * | 2010-08-26 | 2011-01-12 | 北京交通大学 | 列车工况转换控制方法及系统 |
| CN102358287A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-02-22 | 北京航空航天大学 | 一种用于车辆自动驾驶机器人的轨迹跟踪控制方法 |
| CN102514591A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-27 | 北京交通大学 | 通过动态调整列车制动率实现列车车站停车的方法 |
| CN109693688A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-30 | 北京交通大学 | 预设性能的列车自动驾驶控制系统及控制方法 |
| CN110083056A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-02 | 北京交通大学 | 一种城轨列车pid控制器自动调整方法 |
| WO2021000853A1 (zh) * | 2019-07-01 | 2021-01-07 | 长城汽车股份有限公司 | 一种制动控制方法、系统及车辆 |
| CN110647031A (zh) * | 2019-09-19 | 2020-01-03 | 北京科技大学 | 用于高速列车的抗饱和自适应伪pid滑模故障容错控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113715871A (zh) | 2021-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9889870B2 (en) | Driving curve creation device, driving assistance device, driving control device, and driving curve creation method | |
| CN108163018B (zh) | 一种基于固定距离生成停车策略的列车精确停车方法 | |
| CN110347167B (zh) | 一种速度规划方法及速度规划系统 | |
| US11345346B2 (en) | Method for vehicle following control based on real-time calculation of dynamic safe following distance | |
| CN109747651A (zh) | 一种车辆控制方法、装置及系统 | |
| CN111413103B (zh) | 车辆工况自动测试系统及其测试方法 | |
| CN113715871B (zh) | 一种列车控制方法、装置、设备、系统及存储介质 | |
| CN110428603B (zh) | 集装箱卡车编队中跟随车行驶控制方法及装置 | |
| CN112158196B (zh) | 自动泊车方法及装置 | |
| CN110456801B (zh) | 一种自动驾驶汽车的跟车控制方法、装置及汽车 | |
| CN111527019B (zh) | 运行曲线制作装置、运行辅助装置以及运行控制装置 | |
| CN110893850A (zh) | 一种车辆纵向速度规划方法和纵向速度规划装置 | |
| CN112590738A (zh) | 兼容不同代际车辆的ato停车控制方法 | |
| CN109747652A (zh) | 一种车辆控制方法、装置及系统 | |
| US20240166208A1 (en) | Method for longitudinal control of vehicle, computer device, storage medium, and vehicle | |
| CN112208581B (zh) | Ato控车方法、装置、电子设备及存储介质 | |
| CN110723137A (zh) | 一种短距离自动泊车的减速度控制方法、系统及计算机可读存储介质 | |
| CN116118822B (zh) | 一种列车编组运行时的主动避碰控制方法、系统及介质 | |
| CN110254248B (zh) | 由大于蠕行车速过渡至蠕行车速的扭矩控制方法及装置 | |
| CN113715820B (zh) | 一种基于速度补偿pid的车辆速度控制方法及装置 | |
| CN114013450B (zh) | 车辆运行控制方法、系统和计算机设备 | |
| CN113085807B (zh) | 列车制动方法、装置、电子设备和存储介质 | |
| KR20220020885A (ko) | 예측 차량 제어를 위한 방법 및 장치 | |
| CN113253772A (zh) | 一种基于误差预估及补偿的伺服定位系统及方法 | |
| CN114312342A (zh) | 车辆限速控制方法、控制器及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |