CN113715877A - 列车控制方法、系统、计算机设备和存储介质 - Google Patents

列车控制方法、系统、计算机设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例中提供了一种列车控制方法、系统、计算机设备和存储介质。采用本申请中列车控制方法的方案先确定当前待控制车辆的行驶状态，根据不同的行驶状态配置不同的状态权重，以在具体的行驶状态下确定对应的目标行驶参数，可以保障待控制车辆不管处于任何行驶环境，均可根据当前的行驶状态实时确定得到最优的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对行驶过程中的待控制车辆进行实时有效的控制，从而提高对于车辆控制的实时性与控制精准性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效果。

Description

列车控制方法、系统、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及车辆控制技术领域，具体地，涉及一种列车控制方法、系统、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着我国城市轨道交通事业的蓬勃发展，自动化驾驶已经成为当前车辆研究的一大热点。自动化驾驶中对于车辆的控制是保障其安全性与智能性的关键所在，针对车辆控制目前主要采用模型预测。
模型预测时所涉及到控制参数包括车辆本身的状态参数、行驶状态参数以及行驶环境中的不同环境参数，所涉及的控制参数较多，很难统一整定处理，因此，目前模型预测主要采用固定参数的方式，也就是固定一部分环境参数与车辆状态参数。采用固定参数对于车辆位于各站台等固定环境下预测数据较为准确，但是，一旦车辆驶出站台，环境因素复杂，车辆的行驶状态也会随时发生变化，这就容易导致模型预测的结果不够准确。
因此，目前的车辆控制效果较差。
发明内容
本申请实施例中提供了一种列车控制方法、系统、计算机设备和存储介质。
根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种列车控制方法，应用于虚拟编组列车控制系统，该方法包括：
获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数；其中，所述多个行驶参数至少包括行驶速度或行驶加速度；其中，所述参考车辆位于所述待控制车辆的前方，且与所述待控制车辆相邻；
根据所述多个行驶参数，确定所述参考车辆的当前行驶状态，且根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重；其中，所述行驶状态至少包括：变速行驶状态和匀速行驶状态；
根据所述多个行驶参数和当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各所述状态权重，确定各行驶参数对应的行驶约束；
根据所述多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的所述状态权重和所述行驶约束，确定所述待控制车辆的目标行驶参数；其中，所述目标行驶参数用于指示所述待控制车辆行驶。
在本申请一个可选的实施例中，根据多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的状态权重和行驶约束，确定待控制车辆的目标行驶参数，包括：
根据各行驶参数对应的状态权重与行驶约束对初始预测模型进行参数修正，得到目标预测模型；
将多个行驶参数输入至目标预测模型进行求解，得到目标行驶参数。
在本申请一个可选的实施例中，获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数，包括：
获取预设周期内参考车辆的多个行驶速度；
根据多个行驶速度确定参考车辆当前的行驶加速度。
在本申请一个可选的实施例中，根据多个行驶速度确定参考车辆当前的行驶加速度，包括：
对多个行驶速度进行二阶微分滤波处理，得到多个初始行驶加速度；
对多个初始行驶加速度进行滤波处理，得到行驶加速度。
在本申请一个可选的实施例中，对多个初始行驶加速度进行滤波处理，得到行驶加速度，包括：
对多个初始行驶加速度进行幅值滤波处理，得到多个中间加速度；
基于各行驶加速度对应的状态权重对多个中间加速度进行卡尔曼滤波，得到行驶加速度。
在本申请一个可选的实施例中，多个行驶参数至少包括：待控制车辆与参考车辆之间的间隔距离，以及参考车辆的行驶速度；根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，包括：
根据行驶加速度确定参考车辆是否处于变速行驶状态；
若参考车辆为变速行驶状态，则确定行驶速度对应的速度权重大于间隔距离的距离权重；
若参考车辆为匀速行驶状态，则确定行驶速度对应的速度权重小于间隔距离的距离权重。
在本申请一个可选的实施例中，多个行驶参数还包括：行驶加速度与行驶冲击率；其中，行驶加速度对应的加速度权重与行驶冲击率对应的冲击率权重均小于速度权重与距离权重。
在本申请一个可选的实施例中，基于各行驶参数对应的状态权重，对各行驶参数进行归一化处理。
在本申请一个可选的实施例中，根据多个行驶参数，确定所述参考车辆的当前行驶状态，且根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下与各行驶参数分别对应的各状态权重确定各行驶参数对应的行驶约束，包括：
确定当前时刻参考车辆与待控制车辆之间各行驶参数的参数差值；
根据各参数差值、参考车辆的行驶参数以及行驶参数对应的状态权重确定各行驶参数对应的约束上限；
根据各参数差值、待控制车辆的行驶参数以及行驶参数对应的状态权重确定各行驶参数对应的约束下限。
在本申请一个可选的实施例中，根据多个行驶参数、各行驶参数对应的状态权重与行驶约束确定待控制车辆的目标行驶参数，包括：
根据多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的状态权重和行驶约束，确定待控制车辆的初始行驶参数；
将初始行驶参数转换为车辆控制级位；其中，车辆控制级位用于指示待控制车辆行驶。
根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种虚拟编组列车控制系统，包括：
第一确定模块，用于根据所述多个行驶参数确定所述参考车辆的行驶状态，根据各个行驶状态确定所述参考车辆在各个行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重；其中，所述行驶状态至少包括：变速行驶状态和匀速行驶状态；
第二确定模块，用于根据所述多个行驶参数和当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各所述状态权重，确定各行驶参数对应的行驶约束；
第三确定模块，用于根据所述多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的所述状态权重和所述行驶约束，确定所述待控制车辆的目标行驶参数；其中，所述目标行驶参数用于指示所述待控制车辆行驶。
根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种计算机设备，包括：包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上任一项方法的步骤。
根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一项的方法的步骤。
采用本申请实施例中提供的列车控制方法，可以先获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数，然后通过多个行驶参数确定参考车辆在不同行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，并通过得到的各状态权重确定各行驶参数分别对应的行驶约束，最后再根据得到的多个行驶参数、各行驶参数分别对应的状态权重与行驶约束确定待控制车辆的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对待控制车辆进行控制。
本申请实施例先确定当前待控制车辆的行驶状态，根据不同的行驶状态配置不同的状态权重，以在具体的行驶状态下确定对应的目标行驶参数，可以保障待控制车辆不管处于任何行驶环境，均可根据当前的行驶状态实时确定得到最优的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对行驶过程中的待控制车辆进行实时有效的控制，从而提高对于车辆控制的实时性与控制精准性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一个实施例提供的列车控制方法的应用场景示意图；
图2为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图3为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图4为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图5为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图6为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图7为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图8为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图9为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图10为本申请一个实施例提供的列车控制方法的流程图；
图11为本申请一个实施例提供的虚拟编组列车控制系统结构示意图；
图12为本申请一个实施例提供的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
在实现本申请的过程中，发明人发现，目前的车辆控制效果较差。
针对上述问题，本申请实施例中提供了一种列车控制方法先获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数，然后通过多个行驶参数确定参考车辆在不同行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，并通过得到的各状态权重确定各行驶参数分别对应的行驶约束，最后再根据得到的多个行驶参数、各行驶参数分别对应的状态权重与行驶约束确定待控制车辆的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对待控制车辆进行控制。
本申请实施例先确定当前待控制车辆的行驶状态，根据不同的行驶状态配置不同的状态权重，以在具体的行驶状态下确定对应的目标行驶参数，可以保障待控制车辆不管处于任何行驶环境，均可根据当前的行驶状态实时确定得到最优的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对行驶过程中的待控制车辆进行实时有效的控制，从而提高对于车辆控制的实时性与控制精准性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效果。
本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下对本申请实施例提供的列车控制方法的应用环境作简要说明：
请参见图1，本申请实施例提供的列车控制方法应用于虚拟编组列车控制系统10，该虚拟编组列车控制系统10至少包括：检测设备101、通信设备102和控制设备103。其中，该检测设备101的数量为多个不同类型的传感器，例如：定位器、测速仪等，设置于不同的车辆，用于采集各车辆当前的行驶参数，例如位置、速度等；该通信设备102用于实现各车辆与控制设备103之间的数据传输，例如将第一车辆的行驶参数发送至控制设备103进行处理，以及将控制设备103处理后的控制数据下发至待控制车辆。控制设备103，用于接收不同车辆发送的行驶参数，并处理生成对应的控制参数，以实现对行驶中车辆的控制。该控制设备103可以为服务器、计算机、可穿戴设备等其他任意具有数据处理功能的设备，本实施例不作具体限定，可根据实际情况具体选择或者设定。
请参见图2，以下实施例以上述控制设备103为执行主体，将本申请实施例提供的列车控制方法应用于上述控制设备103，用于对待控制车辆进行控制为例进行具体说明。本申请实施例提供的列车控制方法包括如下步骤201-步骤204：
步骤201、控制设备获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数。
控制设备基于当前时刻待控制车辆与参考车辆的行驶参数确定下一时刻对待控制车辆的控制参数，该行驶参数是指车辆在行驶过程中的状态参数，例如包括行驶速度、行驶加速度、行驶位置、行驶冲击率、行驶位级等。需要指出的是，在该多个行驶参数中至少包括行驶速度或行驶加速度中的任一种。同时，请参见图3，本实施例中的参考车辆301位于待控制车辆302的前方，且与待控制车辆302相邻。
步骤202、控制设备根据所述多个行驶参数，确定所述参考车辆的当前行驶状态，且根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重。
其中，行驶状态至少包括：变速行驶状态和匀速行驶状态，该变速行驶状态是指车辆在行驶过程中车辆的速度不断变化，例如加速行驶或降速行驶；该匀速行驶状态是指车辆保持固定速度持续行驶。不同的行驶状态下，多个行驶参数对于车辆行驶状态的影响比重不同，因此，本实施例基于多个行驶参数确定参考车辆在不同行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重。本申请实施例可以通过如下方式确定各行驶参数分别对应的各状态权重：控制设备通过多个行驶参数中的行驶速度或行驶加速度确定参考车辆当前的行驶状态，然后根据当前的行驶状态为各行驶参数配置不同的状态权重。本申请实施例对于各行驶参数分别对应的各状态权重的确定方式不作穷举，可根据实际情况具体选择即可。
步骤203、控制设备根据所述多个行驶参数和当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各所述状态权重，确定各行驶参数对应的行驶约束。
其中，行驶约束是指在行驶过程中各行驶参数的上限与下限，通过该行驶约束确定一个合理的行驶参数范围。控制设备基于步骤201获取得到的多个行驶参数与步骤202确定得到的各状态权重重新确定行驶过程中的各行驶约束。
步骤204、控制设备根据多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的状态权重和行驶约束，确定待控制车辆的目标行驶参数。
其中，目标行驶参数用于指示待控制车辆行驶。控制设备在得到多个行驶参数、各状态权重与各行驶约束后，可以通过如下几种方式确定得到用于控制待控制车辆的目标行驶参数：
第一种方式，控制设备直接将各行驶参数对应的行驶约束作为各行驶参数的上限与下限，将各行驶参数保持于该上限与下限之间即可，以在保障待控制车辆稳定安全行驶的前提下大大减小计算量，进一步提高车辆控制的效率；
第二种方式，控制设备在各行驶参数对应的行驶约束下，通过各行驶参数分别对应的状态权重对获取得到的多个行驶参数进行加权处理，以得到一个唯一的目标行驶参数，通过该唯一的一个目标行驶参数对待控制车辆进行控制；通过本方式，得到的目标行驶参数是唯一的，可以方便对控制车辆的控制，从而降低对待控制车辆控制的复杂性。
第三种方式，控制设备在各行驶参数的行驶约束下，将得到的多个行驶参数，以及各行驶参数对应的状态权重输入至预先存储的预测模型，通过该预测模型输出对应的目标行驶参数；
本申请实施例提供的列车控制方法先获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数，然后通过多个行驶参数确定参考车辆在不同行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，并通过得到的各状态权重确定各行驶参数分别对应的行驶约束，最后再根据得到的多个行驶参数、各行驶参数分别对应的状态权重与行驶约束确定待控制车辆的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对待控制车辆进行控制。
本申请实施例先确定当前待控制车辆的行驶状态，根据不同的行驶状态配置不同的状态权重，以在具体的行驶状态下确定对应的目标行驶参数，可以保障待控制车辆不管处于任何行驶环境，均可根据当前的行驶状态实时确定得到最优的目标行驶参数，以通过该目标行驶参数对行驶过程中的待控制车辆进行实时有效的控制，从而提高对于车辆控制的实时性与控制精准性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效果。
请参见图4，在本申请一个可选实施例中，上述步骤步骤204控制设备根据多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的状态权重和行驶约束，确定待控制车辆的目标行驶参数，包括如下步骤401-步骤402：
步骤401、控制设备根据各行驶参数对应的状态权重与行驶约束对初始预测模型进行参数修正，得到目标预测模型。
控制设备内部预先存储有一初始预测模型，该初始预测模型用于根据当前时刻车辆的行驶参数预测下一时刻车辆的行驶参数。控制设备基于如上步骤201-步骤203分别得到当前检测得到的多个行驶参数、各行驶参数分别对应的状态权重和行驶约束后，对该初始预测模型中对应的控制参数进行优化。例如，将该初始预测模型中各行驶参数初始权重更新为当前实时确定得到的状态权重，将该初始预测模型中各行驶参数的初始约束更新为当前实时确定得到的行驶约束，即可得到本实施例中的目标预测模型。
步骤402、控制设备将多个行驶参数输入至目标预测模型进行求解，得到目标行驶参数。
控制设备在对初始预测模型进行修正得到目标预测模型后，将得到的多个行驶参数输入至该目标预测模型，行驶约束对应的约束上限与约束下限构成的约束范围内对该目标预测模型求解，即可确定得到用于控制待控制车辆的目标行驶参数。
本申请实施例提供的列车控制方法通过不同行驶状态下各行驶参数分别对应的状态权重与行驶约束对初始预测模型进行实时修正，以得到目标预测模型，可以通过该目标预测模型确定得到的目标行驶参数可以在不同行驶状态下更具适应性，以提高车辆控制的智能性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效果。
请参见图5，在本申请一个可选实施例中，上述步骤201控制设备获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数，包括如下步骤501-步骤502：
步骤501、控制设备获取预设周期内参考车辆的多个行驶速度。
各行驶车辆中均设置有测速仪与通信设备，测速仪对参考车辆的行驶速度进行实时测量，并通过通信设备等将测量得到的行驶速度实时发送至控制设备，控制设备即可实时获取得到当前时刻该参考车辆的行驶速度。需要指出的是，该预设周期可以根据实际经验具体设定，例如可以为位于当前时刻之前的0.1S、0.2S、0.4S、1S内等均可，本实施例不作具体限定。
步骤502、控制设备根据多个行驶速度确定参考车辆当前的行驶加速度。
控制设备基于当前得到的多个行驶速度通过加速度计算公式即可计算得到对应的行驶加速度，该行驶加速度的数量可以为一个，也可以为多个，本实施例不作具体限定，只需要可以表征参考车辆当前的行驶状态即可。
本申请实施例通过先获取行驶速度，然后基于得到的行驶速度计算对应的行驶加速度，可以减少获取初始阶段行驶参数的类别，也就无需在车辆中配置加速度测量仪等设备，可以降低车辆控制硬件设备配套的成本，从而进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制成本。
请参见图6，在本申请一个可选实施例中，上述步骤502控制设备根据多个行驶速度确定参考车辆当前的行驶加速度，包括如下步骤601-步骤602：
步骤601、控制设备对多个行驶速度进行二阶微分滤波处理，得到多个初始行驶加速度。
控制设备在得到多个行驶速度后，基于二阶微信对其进行微分滤波处理，可以通过微分后各速度之间的差值得到对应的行驶加速度，同时又可以实现对于行驶速度中的畸波的过滤处理，在保证加速度计算准确性的前提下简化计算过程，从而提高计算效率，进一步实现在保障车辆控制精准性的前提下提高控制效率。
步骤602、控制设备对多个初始行驶加速度进行滤波处理，得到行驶加速度。
控制设备在得到初始行驶加速度后，进一步对该初始行驶加速度进行滤波处理即可得到最终可以使用的行驶加速度，例如根据历史经验设定一个加速度阈值范围，将超出该阈值范围的初始行驶加速度剔除或者向上求整或者向下求整处理，以保证得到的行驶加速度的合理性，避免由于计算出错等其他情况引入异常行驶加速度数值而导致得到的目标行驶参数准确性降低，提高对于车辆控制的精准性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效果。
本申请实施例先对多个行驶速度进行二阶微分滤波处理，得到多个初始行驶加速度，然后再对多个初始行驶加速度进行滤波处理，最终得到行驶加速度。在此过程中，控制设备基于二阶微分对行驶速度进行了微分以计算得到了行驶加速度，同时又分别对行驶速度与行驶加速度分别进行了两次滤波处理，将滤波与加速度计算融合为一个步骤，在保证加速度计算可靠性的前提下简化了加速度计算过程，从而达到了在保证本申请实施例提供的列车控制方法控制可靠性的前提下进一步提高控制效率的技术效果。
请参见图7，在本申请一个具体的实施例中，上述步骤602控制设备对多个初始行驶加速度进行滤波处理，得到行驶加速度，包括如下步骤701-步骤702：
步骤701、控制设备对多个初始行驶加速度进行幅值滤波处理，得到多个中间加速度。
得到的初始行驶加速度未经处理，一般会存在多个畸点，从而导致不同的行驶加速度波动较大，本实施例对得到的初始行驶加速度进行幅值滤波处理的具体方式可以为：
首先根据车辆行驶的实际性能确定一个加速度阈值范围，上界为alim+与下界为alim-，然后判断得到的行驶加速度是否位于该加速度阈值范围内，然后根据判断结果对各行驶加速度进行滤波处理：第一种情况，若得到的行驶加速度大于上界alim+，则将该行驶加速度向下取值为alim+；第二种情况，若得到的行驶加速度小于下界alim-，则将该行驶加速度向上取值为alim-；第三种情况，若得到的行驶加速度位于该上界alim+与该下界alim-之间，则保持该行驶加速度的数值不变。
在一个具体的实施例中，该行驶加速度的上界alim+可以为车辆牵引(驱动)时最大加速度，例如为2.0m/s2，该行驶加速度下界alim-可以为车辆制动时的最大加速度，例如为1.8m/s2，不同车辆参数不同，可以根据实际情况具体设定不同的数值，本实施不作具体限定。
步骤702、控制设备基于各行驶加速度对应的状态权重对多个中间加速度进行卡尔曼滤波，得到行驶加速度。
本实施例进行卡尔曼滤波的具体过程可以如下：
1)通过步骤701获取得到多个经过幅值滤波后的多个中间加速度、通过步骤202得到的各行驶参数对应的状态权重；
2)通过如下公式(1)计算当前时刻i的行驶加速度a；
a＝aiki+ai-1ki-1 (1)
(1)式中，a表示当前时刻i的行驶加速度，也可以称为预测行驶加速度；ai表示当前时刻i的中间加速度；ki表示当前时刻i的行驶加速度对应的状态权重；ai表示位于当前时刻i前一时刻i-1时刻的中间加速度；ki-1表示位于当前时刻i前一时刻i-1时刻的的行驶加速度对应的状态权重。
3)重复迭代计算每个时刻得到的行驶加速度a，并将得到的不同时刻的各行驶加速度a连接形成一条平滑的加速度曲线。
本申请实施例先对多个初始行驶加速度进行幅值滤波处理，得到多个中间加速度后，再基于各行驶加速度对应的状态权重对多个中间加速度进行卡尔曼滤波，最终得到可以用于计算目标行驶参数的行驶加速度。基于各行驶加速度对应的状态权重对多个中间加速度进行卡尔曼滤波优化，也就是基于前一时刻的中间加速度对当前通过测量得到的中间加速度进行不断优化迭代，从而提高得到的行驶加速度的可靠性，进一步提高通过该行驶加速度确定得到的车辆行驶状态的可靠性，即在一定程度上提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制可靠性。
请参见图8，在本申请一个可选实施例中，多个行驶参数至少包括：待控制车辆与参考车辆之间的间隔距离，以及参考车辆的行驶速度；上述步骤202控制设备根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，包括如下步骤801-步骤803：
步骤801、控制设备根据行驶加速度确定参考车辆是否处于变速行驶状态。
控制设备可以预先配置一加速度阈值范围，若当前的行驶加速度位于该加速度阈值范围内，则确定当前的参考车辆处于匀速行驶状态；若当前的行驶加速度超出该加速度阈值范围，则确定当前的参考车辆处于变速行驶状态。其中，该加速度阈值范围可以根据实际经验设定，例如可以为5m/S2，当然，本实施不作具体限定，可根据实际情况具体设定。
步骤802、若参考车辆为变速行驶状态，控制设备则确定行驶速度对应的速度权重大于间隔距离的距离权重；
步骤803、若参考车辆为匀速行驶状态，控制设备则确定行驶速度对应的速度权重小于间隔距离的距离权重。
车辆处于不同的行驶状态，控制侧重点不同，对应需要重点关注的行驶参数也不同。例如：
第一种情况，参考车辆处于升速行驶状态，该参考车辆(前车)一般以满级位运行，待控制车辆(后车)若在此时因为与前车之间的间隔距离因素进行调整，容易与位于待控制车辆后方的车辆拉开较大车速且永远在该阶段保持此较大车速差，进一步拉开与参考车辆(前车)之间距离。因此，在升速阶段应该以行驶车速为主要目标，以间隔距离次要目标，则对应将行驶速度对应的速度权重配置为大于间隔距离的距离权重；
第二种情况，参考车辆处于匀速行驶状态，在匀速行驶过程中，参考车辆的速度保持稳定，此时控制主目标应为保持距离，次要目标为保持速度，因此，将行驶速度对应的速度权重配置为小于间隔距离的距离权重；
第三种情况，参考车辆处于降速行驶状态，在降速阶段一般是参考车辆(前车)的速度已经比较高了，容易触发超速报警，为避免触发超速报警，应以速度为主，则对应将行驶速度对应的速度权重配置为大于间隔距离的距离权重。
本申请实施例基于在变速行驶状态下，将行驶速度对应的速度权重配置为大于间隔距离的距离权重，在匀速行驶状态下，将行驶速度对应的速度权重配置为小于间隔距离的距离权重，从实际的行驶状态配置不同的控制权重，可以最大程度上提高本申请实施例列车控制方法对于车辆控制的可靠性。
在本申请一个可选实施例中，多个行驶参数还包括：行驶加速度与行驶冲击率；其中，行驶加速度对应的加速度权重与行驶冲击率对应的冲击率权重均小于速度权重与距离权重。
本申请实施例通过引入行驶加速度与行驶冲击率两个行驶参数，同时为该行驶加速度与行驶冲击率配置较低的状态权重，与上述的距离权重与速度权重结合来确定参考车辆的行驶状态，以提高参考车辆行驶状态确定的可靠性，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制可靠性。
在本申请一个可选实施例中，上述控制设备基于各行驶参数对应的状态权重，对各行驶参数进行归一化处理。
由于得到的不同行驶参数的数值差异较大，本实施例对各行驶参数进行归一化处理，以方便后续进一步处理，提高处理效率，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效率。
在一个具体的实施例中，可以基于如下公式(2)对行驶参数中的行驶速度进行归一化处理：
Figure BDA0003266520070000151
(2)式中，qv表示归一化后的速度状态权重，v表示当前的行驶速度，vmin表示预设周期内的最小行驶速度，vmax表示预设周期内的最大行驶速度，kv表示当前行驶状态下对应的速度权重。
同理，可以基于同样的方式对其他的行驶参数进行归一化处理，得到归一化后的距离权重qs，加速度权重qa和冲击率权重qF。
请参见图9，在本申请一个可选实施例中，上述步骤203控制设备根据多个行驶参数与各行驶参数分别对应的各状态权重确定各行驶参数对应的行驶约束，包括如下步骤901-步骤903：
步骤901、控制设备确定当前时刻参考车辆与待控制车辆之间各行驶参数的参数差值；
步骤902、控制设备根据各参数差值、参考车辆的行驶参数以及行驶参数对应的状态权重确定各行驶参数对应的约束上限；
步骤903、控制设备根据各参数差值、待控制车辆的行驶参数以及行驶参数对应的状态权重确定各行驶参数对应的约束下限。
例如，针对行驶参数中的行驶速度，可以通过如下公式(3)确定得到对应的速度约束下限：
v-＝v1-abs(v1-v2)*kv (3)
(3)式中，v-表示速度约束下限，v1表示参考车辆(前车)的速度，v2表示待控制车辆(后车)的速度，kv表示参考车辆对应的速度状态权重，abs表示取绝对值。
可以通过如下公式(4)确定得到对应的速度约束上限：
v+＝v2-abs(v1-v2)*kv (4)
(4)式中，v+表示速度约束上限，v1表示参考车辆(前车)的速度，v2表示待控制车辆(后车)的速度，kv表示参考车辆对应的速度状态权重，abs表示取绝对值。
同理，可以通过相同的方式确定得到其他行驶参数，例如行驶加速度、行驶距离、行驶冲击率等对应的约束上限与约束下限。本申请实施例通过参数差值、待控制车辆的行驶参数以及行驶参数对应的状态权重确定得到各行驶参数的约束上限与约束下限，可以确保求解范围始终保持在一个合理的范围内，在更为准确的范围内求解目标行驶参数，可以大大提高收敛速度，进一步提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制效率。
请参见图10，在本申请一个可选实施例中，上述步骤204控制设备根据多个行驶参数、各行驶参数对应的状态权重与行驶约束确定待控制车辆的目标行驶参数，包括如下步骤1001-步骤1002：
步骤1001、控制设备根据多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的状态权重和行驶约束，确定待控制车辆的初始行驶参数；
步骤1002、控制设备将初始行驶参数转换为车辆控制级位。
其中，车辆控制级位用于指示待控制车辆行驶。本实施例中该初始行驶参数可以为行驶速度或行驶加速度，然后通过速度与车辆控制级位之间的对应关系，或行驶加速度与车辆控制级位之间的对应关系，确定得到最终可以直接用于控制车辆的车辆控制级位。本实施例中的初始行驶参数优选为行驶加速度，行驶加速度与车辆控制级位是一一对应的线性关系，通过当前的行驶加速度即可直接确定得到对应的车辆控制级位。
本申请将得到待控制车辆的初始行驶参数转换为可以直接用于指示待控制车辆行驶的车辆控制级位，通过该车辆控制级位可以直接对待控制车辆进行直接控制，可以提高本申请实施例提供的列车控制方法的控制便捷性。
应该理解的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
请参见图11，本申请一个实施例提供了一种虚拟编组列车控制系统1100，包括获取模块1101、第一确定模块1102、第二确定模块1103和第三确定模块1104：
该获取模块1101，用于获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数；其中，多个行驶参数至少包括行驶速度或行驶加速度；其中，参考车辆位于待控制车辆的前方，且与待控制车辆相邻；
该第一确定模块1102，用于根据所述多个行驶参数确定所述参考车辆的行驶状态，根据各个行驶状态确定所述参考车辆在各个行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重；其中，所述行驶状态至少包括：变速行驶状态和匀速行驶状态；
该第二确定模块1103，用于根据多个行驶参数和当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，确定各行驶参数对应的行驶约束；
该第三确定模块1104，用于根据多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的状态权重和行驶约束确定待控制车辆的目标行驶参数；其中，目标行驶参数用于指示待控制车辆行驶。
关于上述虚拟编组列车控制系统1100的具体限定可以参见上文中对于列车控制方法的限定，在此不再赘述。上述虚拟编组列车控制系统1100中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备的内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现如上的一种列车控制方法。包括：包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上列车控制方法中的任一步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可以实现如上列车控制方法中的任一步骤。
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实施例的方法、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一个流程或多个流程和/或方框图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一个流程或多个流程和/或方框图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一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
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 (13)

1.一种列车控制方法，其特征在于，应用于虚拟编组列车控制系统，所述方法包括：
获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数；其中，所述多个行驶参数至少包括行驶速度或行驶加速度；其中，所述参考车辆位于所述待控制车辆的前方，且与所述待控制车辆相邻；
根据所述多个行驶参数，确定所述参考车辆的当前行驶状态，且根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重；其中，所述行驶状态至少包括：变速行驶状态和匀速行驶状态；
根据所述多个行驶参数和当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各所述状态权重，确定各行驶参数对应的行驶约束；
根据所述多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的所述状态权重和所述行驶约束，确定所述待控制车辆的目标行驶参数；其中，所述目标行驶参数用于指示所述待控制车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的列车控制方法，其特征在于，根据所述多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的所述状态权重和所述行驶约束，确定所述待控制车辆的目标行驶参数，包括：
根据各行驶参数对应的所述状态权重与所述行驶约束对初始预测模型进行参数修正，得到目标预测模型；
将所述多个行驶参数输入至所述目标预测模型进行求解，得到所述目标行驶参数。
3.根据权利要求1所述的列车控制方法，其特征在于，获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数，包括：
获取预设周期内所述参考车辆的多个行驶速度；
根据多个行驶速度确定所述参考车辆当前的行驶加速度。
4.根据权利要求3所述的列车控制方法，其特征在于，根据多个行驶速度确定所述参考车辆当前的行驶加速度，包括：
对所述多个行驶速度进行二阶微分滤波处理，得到多个初始行驶加速度；
对所述多个初始行驶加速度进行滤波处理，得到所述行驶加速度。
5.根据权利要求4所述的列车控制方法，其特征在于，对所述多个初始行驶加速度进行滤波处理，得到所述行驶加速度，包括：
对所述多个初始行驶加速度进行幅值滤波处理，得到多个中间加速度；
基于各行驶加速度对应的状态权重对所述多个中间加速度进行卡尔曼滤波，得到所述行驶加速度。
6.根据权利要求3所述的列车控制方法，其特征在于，多个行驶参数至少包括：所述待控制车辆与所述参考车辆之间的间隔距离，以及所述参考车辆的行驶速度；根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重，包括：
根据所述行驶加速度确定所述参考车辆是否处于变速行驶状态；
若所述参考车辆为所述变速行驶状态，则确定所述行驶速度对应的速度权重大于所述间隔距离的距离权重；
若所述参考车辆为所述匀速行驶状态，则确定所述行驶速度对应的速度权重小于所述间隔距离的距离权重。
7.根据权利要求6所述的列车控制方法，其特征在于，所述多个行驶参数还包括：行驶加速度与行驶冲击率；其中，所述行驶加速度对应的加速度权重与所述行驶冲击率对应的冲击率权重均小于所述速度权重与所述距离权重。
8.根据权利要求1所述的列车控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述各行驶参数对应的所述状态权重，对所述各行驶参数进行归一化处理。
9.根据权利要求1所述的列车控制方法，其特征在于，根据所述多个行驶参数，确定所述参考车辆的当前行驶状态，且根据当前行驶状态，确定所述参考车辆在当前行驶状态下与各行驶参数分别对应的各所述状态权重确定各行驶参数对应的行驶约束，包括：
确定当前时刻所述参考车辆与所述待控制车辆之间各行驶参数的参数差值；
根据各所述参数差值、所述参考车辆的行驶参数以及所述行驶参数对应的状态权重确定各所述行驶参数对应的约束上限；
根据各所述参数差值、所述待控制车辆的行驶参数以及所述行驶参数对应的状态权重确定各所述行驶参数对应的约束下限。
10.根据权利要求1所述的列车控制方法，其特征在于，根据所述多个行驶参数、各行驶参数对应的所述状态权重与所述行驶约束确定所述待控制车辆的目标行驶参数，包括：
根据所述多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的所述状态权重和所述行驶约束，确定所述待控制车辆的初始行驶参数；
将所述初始行驶参数转换为车辆控制级位；其中，所述车辆控制级位用于指示所述待控制车辆行驶。
11.一种虚拟编组列车控制系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取当前时刻待控制车辆与参考车辆的多个行驶参数；其中，所述多个行驶参数至少包括行驶速度或行驶加速度；其中，所述参考车辆位于所述待控制车辆的前方，且与所述待控制车辆相邻；
第一确定模块，用于根据所述多个行驶参数确定所述参考车辆的行驶状态，根据各个行驶状态确定所述参考车辆在各个行驶状态下各行驶参数分别对应的各状态权重；其中，所述行驶状态至少包括：变速行驶状态和匀速行驶状态；
第二确定模块，用于根据所述多个行驶参数和当前行驶状态下各行驶参数分别对应的各所述状态权重，确定各行驶参数对应的行驶约束；
第三确定模块，用于根据所述多个行驶参数、当前行驶状态下各行驶参数对应的所述状态权重和所述行驶约束，确定所述待控制车辆的目标行驶参数；其中，所述目标行驶参数用于指示所述待控制车辆行驶。
12.一种计算机设备，包括：包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至10中任一项所述方法的步骤。
13.一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权利要求1至10中任一项所述的方法的步骤。
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