CN114559979A - 一种自动驾驶控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动驾驶控制系统及方法，以及一种计算机可读存储介质。该自动驾驶控制系统配置于列车的机车，包括处理器及无线通信模块。该处理器通信连接外部存储模块、探测装置、牵引执行装置及制动执行装置，并无线通信连接该列车的其他车辆及站台。该处理器配置为：根据从该外部存储模块获取的该列车的行驶线路的线路数据、存储于该列车的机车数据、从该探测装置获取的雷达识别数据，以及从该其他车辆及该站台获取的无线通信交互数据，制定自动驾驶方案；以及根据该自动驾驶方案向该牵引执行装置及该制动执行装置发送控制指令，以控制对该机车的牵引及制动。该无线通信模块用于无线通信连接该其他车辆及该站台。

Description

一种自动驾驶控制系统及方法

技术领域

本发明涉及机车的自动驾驶控制技术，尤其涉及一种自动驾驶控制系统，以及一种自动驾驶控制方法。

背景技术

铁路运输是一种陆上运输方式，通常以机车牵引列车车辆在两条平行的铁轨上行驶。机车俗称火车头，是一种牵引或推送铁路车辆运行，而本身不装载营业载荷的自推进车辆。作为一种重要的铁路运输工具，机车的控制技术具备极高的价值。

随着我国机车控制技术的蓬勃发展，HXD1型货运机车的自动驾驶系统已完成近5万千米的实践检验，并于2019年春运首次进入实质性运用阶段，开创了中国铁路发展史上的新纪录。同时，由中国中车负责研发的HXD2机车自动驾驶技术的研究也已经从系统样机研制、软件开发、地面仿真测试、装车调试、上线运行测试、运行数据分析等多个方面全面铺开，并取得了显著的成果。

然而，现有的机车自动驾驶系统只能通过列车网络与牵引控制系统及制动控制系统进行通信，其指令需要经过中间网络环节的中转才能到达牵引电机及制动闸瓦，因此存在实时性较低的缺陷。此外，在对机车进行多节重联编组时，重联机车的机车数据也需要经过列车中间网络环节的中转才能传递到头车的自动驾驶系统，因此存在控制效率较低的缺陷。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种机车的自动驾驶控制技术，用于对现有机车自动驾驶系统的架构进行优化，提高系统架构的集成度以提升机车自动驾驶系统的控制效率及实时性。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种自动驾驶控制系统、一种自动驾驶控制方法，以及一种计算机可读存储介质，用于对现有机车自动驾驶系统的架构进行优化，提高系统架构的集成度以提升机车自动驾驶系统的控制效率及实时性。

本发明提供的上述自动驾驶控制系统配置于列车的机车，包括处理器及无线通信模块。所述处理器通信连接外部存储模块、探测装置、牵引执行装置及制动执行装置，并无线通信连接所述列车的其他车辆及站台。所述处理器配置为：根据从所述外部存储模块获取的所述列车的行驶线路的线路数据、存储于所述列车的机车数据、从所述探测装置获取的雷达识别数据，以及从所述其他车辆及所述站台获取的无线通信交互数据，制定自动驾驶方案；以及根据所述自动驾驶方案向所述牵引执行装置及所述制动执行装置发送控制指令，以控制对所述机车的牵引及制动。所述无线通信模块用于无线通信连接所述其他车辆及所述站台。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以配置有多个软件单元，包括列车运行监控记录单元、自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元。所述列车运行监控记录单元适于从所述外部存储模块获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储。所述自动驾驶单元适于从所述列车运行监控记录单元获取所述机车数据及所述线路数据，从所述探测装置获取所述雷达识别数据，并通过所述无线通信模块从所述其他车辆及所述站台获取所述无线通信交互数据，以确定所述列车的运行状态；并适于根据所述列车的运行状态制定所述自动驾驶方案。所述牵引控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述牵引执行装置发送牵引控制指令，以控制所述牵引执行装置牵引所述机车。所述制动控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述制动执行装置发送制动控制指令，以控制所述制动执行装置制动所述机车。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以硬线连接所述牵引执行装置及所述制动执行装置。所述牵引控制单元适于通过所述硬线直接向所述牵引执行装置发送所述牵引控制指令，所述制动控制单元适于通过所述硬线直接向所述制动执行装置发送所述制动控制指令。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述雷达识别数据可以包括所述机车前方的道路障碍物、其他车辆和/或车钩的探测数据。所述自动驾驶单元适于根据所述雷达识别数据制定所述自动驾驶方案，以控制所述牵引执行装置及所述制动执行装置执行避障及紧急制动的操作。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述外部存储模块可以包括云端服务器。所述处理器可以通过所述无线通信模块连接所述云端服务器。所述列车运行监控记录单元适于通过所述无线通信模块从所述云端服务器获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述列车可以包括多节重联的机车。每节所述重联的机车都可以配置有所述自动驾驶控制系统。所述其他车辆可以包括其他机车及其他拖车。所述处理器还可以配置为：获取指定指令，以确定本自动驾驶控制系统是否为自动驾驶中央控制系统；响应于本自动驾驶控制系统是所述自动驾驶中央控制系统，制定所述自动驾驶方案以控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置，并通过所述无线通信模块向所述其他机车的自动驾驶控制系统发送驾驶控制指令；以及响应于本自动驾驶控制系统不是所述自动驾驶中央控制系统，通过所述无线通信模块从所述其他机车的自动驾驶中央控制系统接收所述驾驶控制指令，并根据接收的驾驶控制指令控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器还可以通信连接人机交互接口。所述处理器还可以配置为：响应于司机通过所述人机交互接口输入的人工接管指令，将所述自动驾驶控制系统切换到人工驾驶模式，以根据所述司机输入的人工驾驶指令来控制所述列车。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种自动驾驶控制方法，能够基于优化的机车自动驾驶系统架构，提升机车自动驾驶系统的控制效率及实时性。

本发明提供的上述自动驾驶控制方法包括：从外部存储模块获取列车的行驶线路的线路数据；从探测装置获取雷达识别数据；利用无线通信模块从所述列车的其他车辆及站台获取无线通信交互数据；根据所述线路数据、存储于所述列车的机车数据、所述雷达识别数据，以及所述无线通信交互数据，制定自动驾驶方案；以及根据所述自动驾驶方案向牵引执行装置及制动执行装置发送控制指令，以控制对机车的牵引及制动。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述自动驾驶控制方法可以通过多个软件单元来实施。所述多个软件单元可以包括列车运行监控记录单元、自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元。所述列车运行监控记录单元适于从所述外部存储模块获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储。所述自动驾驶单元适于从所述列车运行监控记录单元获取所述机车数据及所述线路数据，从所述探测装置获取所述雷达识别数据，并通过所述无线通信模块从所述其他车辆及所述站台获取所述无线通信交互数据，以确定所述列车的运行状态；并适于根据所述列车的运行状态制定所述自动驾驶方案。所述牵引控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述牵引执行装置发送牵引控制指令，以控制所述牵引执行装置牵引所述机车。所述制动控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述制动执行装置发送制动控制指令，以控制所述制动执行装置制动所述机车。

优选地，在本发明的一些实施例中，向所述牵引执行装置及所述制动执行装置发送控制指令的步骤可以包括：利用所述牵引控制单元通过所述硬线直接向所述牵引执行装置发送所述牵引控制指令；以及利用所述制动控制单元通过所述硬线直接向所述制动执行装置发送所述制动控制指令。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述雷达识别数据可以包括所述机车前方的道路障碍物、其他车辆和/或车钩的探测数据。制定所述自动驾驶方案的步骤可以包括：利用所述自动驾驶单元根据所述雷达识别数据制定所述自动驾驶方案，以控制所述牵引执行装置及所述制动执行装置执行避障及紧急制动的操作。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述外部存储模块可以包括云端服务器。获取所述线路数据的步骤可以包括：利用所述列车运行监控记录单元通过所述无线通信模块从所述云端服务器获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述列车可以包括多节重联的机车。所述其他车辆可以包括其他机车及其他拖车。所述自动驾驶控制方法还可以包括：获取指定指令，以确定本自动驾驶控制系统是否为自动驾驶中央控制系统；响应于本自动驾驶控制系统是所述自动驾驶中央控制系统，制定所述自动驾驶方案以控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置，并通过所述无线通信模块向所述其他机车的自动驾驶控制系统发送驾驶控制指令；以及响应于本自动驾驶控制系统不是所述自动驾驶中央控制系统，通过所述无线通信模块从所述其他机车的自动驾驶中央控制系统接收所述驾驶控制指令，并根据接收的驾驶控制指令控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述自动驾驶控制方法还可以包括：响应于司机通过人机交互接口输入的人工接管指令，将自动驾驶控制系统切换到人工驾驶模式，以根据所述司机输入的人工驾驶指令来控制所述列车。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质，能够基于优化的机车自动驾驶系统架构，提升机车自动驾驶系统的控制效率及实时性。

本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的自动驾驶控制方法。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一些实施例提供的自动驾驶控制系统的架构示意图。

图2示出了根据本发明的一些实施例提供的自动驾驶控制方法的流程示意图。

附图标记：

10 自动驾驶控制系统；

11 处理器；

12 无线通信模块；

21 外部存储模块；

22 探测装置；

23 其他车辆及站台

24 牵引执行装置；

25 制动执行装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所述，现有的机车自动驾驶系统只能通过列车网络与牵引控制系统及制动控制系统进行通信，其指令需要经过中间网络环节的中转才能到达牵引电机及制动闸瓦，因此存在实时性较低的缺陷。此外，在对机车进行多节重联编组时，重联机车的机车数据也需要经过列车中间网络环节的中转才能传递到头车的自动驾驶系统，因此存在控制效率较低的缺陷。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种自动驾驶控制系统、一种自动驾驶控制方法，以及一种计算机可读存储介质，用于对现有机车自动驾驶系统的架构进行优化，提高系统架构的集成度以提升机车自动驾驶系统的控制效率及实时性。

在本发明的一些实施例中，自动驾驶控制系统可以配置于一列列车的一节或多节机车编组，用于实施一种自动驾驶控制方法，以控制牵引执行装置及制动执行装置对本节机车编组进行牵引及制动，从而实现机车的自动驾驶功能。

请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的自动驾驶控制系统的架构示意图。

如图1所示，本发明提供的上述自动驾驶控制系统10可以包括处理器11及无线通信模块12。该处理器11集成有自动驾驶控制、列车运行监控、牵引控制、制动控制及网络数据交互等多种软件功能，用于高效地实施上述自动驾驶控制方法。该处理器11可以通过直联的通信线分别连接外部的存储模块21、列车的探测装置22、列车的牵引执行装置24，以及列车的制动执行装置25，并通过该无线通信模块12连接列车的其他车辆编组及列车行驶线路上的一个或多个站台23，从而获取实施上述自动驾驶控制方法所需的数据和信息。该无线通信模块12可以基于Wi-Fi或蜂窝网络来实现机车与机车、机车与拖车，以及机车与站台的无线数据交互。

以下将结合一些自动驾驶控制方法的实施例来描述上述自动驾驶控制系统10的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些自动驾驶控制方法的实施例只是本发明提供的一些非限制性的案例，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的自动驾驶控制方法的流程示意图。

如图2所示，本发明提供的上述自动驾驶控制方法可以包括步骤：从外部存储模块获取列车的行驶线路的线路数据。

如上所述，处理器11可以集成有列车运行监控记录(LKJ)单元及自动驾驶单元的软件功能，并通信连接外部的存储模块21。该列车运行监控记录(LKJ)单元主要用于监控并获取各机车的运行数据，并对获取的机车数据及外部输入的线路数据进行存储，以供自动驾驶单元快速调用并制定自动驾驶方案。该机车数据包括但不限于机车的轮径、车速等指示机车运行状态的信息。该外部存储模块21包括但不限于U盘、存储卡、云端存储器等多种不设于机车的数据存储器。该线路数据包括但不限于待行驶线路各位置的坡道信息、弯道信息、行驶公里数、限速信息等常规的静态数据，以及信号灯状态信息、路段临时限速信息等临时的动态数据。

在一些实施例中，在开始机车的自动驾驶之前，列车司机可以利用U盘或存储卡21将待行驶线路的静态线路数据输入自动驾驶控制系统，并由列车运行监控记录(LKJ)单元将输入的静态线路数据存储到机车车载的内部存储器，以供自动驾驶单元快速调用并制定自动驾驶方案。在机车自动驾驶的过程中，机车的运营方可以通过无线通信模块12，将云端存储器21更新的动态线路数据实时地输入自动驾驶控制系统，并由列车运行监控记录(LKJ)单元将输入的动态线路数据存储到机车车载的内部存储器，以供自动驾驶单元快速调用并更新自动驾驶方案。

在一些实施例中，对于L3及L4级别的自动驾驶控制系统，机车不再需要司机来进行辅助的人工驾驶。此时，静态线路数据及动态线路数据都可以由云端存储器21通过无线通信模块12输入自动驾驶控制系统，以供自动驾驶单元快速调用、制定并更新自动驾驶方案。

如图2所示，本发明提供的上述自动驾驶控制方法还可以包括步骤：从探测装置获取雷达识别数据。

上述探测装置包括但不限于设于列车前端的图形探测装置，或者雷达探测装置。该探测装置可以基于图像识别或雷达探测的原理，识别机车前方的道路障碍物、其他车辆和/或车钩等信息，并形成对应的探测数据。如上所述，处理器11可以通过直联的通信线实时地从探测装置获取雷达识别数据，以供自动驾驶单元快速调用并制定自动驾驶方案。在一些实施例中，自动驾驶单元可以根据制定的自动驾驶方案，控制牵引执行装置24及制动执行装置25执行牵引及制动的动作，以采取避障及紧急制动的安全措施。在一些实施例中，处理器11还可以利用形成的探测数据实现编组识别及挂车等控制任务。

相比于现有技术必须先由探测装置将雷达识别数据上传到列车的网络系统，再由自动驾驶控制系统从列车网络系统下载获取数据的方案，本发明提供的上述直联的自动驾驶控制系统架构取消了对列车网络系统的需求，可以大幅地简化车辆的控制架构，并提升获取数据的实时性及效率。

如图2所示，本发明提供的上述自动驾驶控制方法还可以包括步骤：利用无线通信模块从列车的其他车辆及站台获取无线通信交互数据。

如上所述，一列列车可以包括多节车辆编组。根据是否能够提供牵引力的分类方式，这些车辆编组可以分为机车编组和拖车编组，其中，机车用于为列车提供牵引力及制动力，拖车可以设有车厢以用于装载乘客及货物。在一些实施例中，一列列车可以包括多节重联的机车编组。该多节重联的机车编组可以集中地连续配置于列车的前端，以便于重联编组机车的数据交互；也可以间隔地均匀分布于列车的各端，以利于控制列车稳定运行。

在一些实施例中，每节机车编组都可以配置有上述自动驾驶控制系统。这些自动驾驶控制系统可以通过各自的无线通信模块12进行无线数据交互，以向用于制定自动驾驶方案的自动驾驶中央控制系统传递本机车及相邻车厢的运行数据。自动驾驶中央控制系统可以利用本机车的无线通信模块12接收其他机车、其他拖车，以及列车行驶线路上的各站台提供的无线通信交互数据，以供其自动驾驶单元制定并更新自动驾驶方案。

相比于现有技术需要通过列车网络来实现机车编组重联的方案，本发明采用的无线通信模块12不必接入列车网络。即使在采用上述间隔分布的重联编组机车架构时，也能实现各自动驾驶控制系统的直接连接，因此有利于提升其他机车、其他拖车，以及列车行驶线路上的各站台与自动驾驶中央控制系统之间数据传输的实时、高效。

如图2所示，本发明提供的上述自动驾驶控制方法还可以包括步骤：根据线路数据、存储于列车的机车数据、雷达识别数据，以及无线通信交互数据，制定自动驾驶方案。

如上所述，处理器11通过直联的通信线连接外部存储模块21及探测装置22，并集成有列车运行监控记录(LKJ)单元及自动驾驶单元的软件功能。在制定自动驾驶方案时，自动驾驶单元可以利用板内通信从列车运行监控记录(LKJ)单元调取其存储的线路数据及机车数据，通过直联的通信线从探测装置22获取其提供的雷达识别数据，并通过无线通信模块12获取其他车辆及站台提供的无线通信交互数据，可以有效地提升获取数据的实时性及效率。

相比于现有技术必须先由列车运行监控记录器(LKJ)将存储的线路数据及机车数据上传到列车网络系统，再由自动驾驶控制系统从列车网络系统下载获取数据的方案，本发明提供的上述同时集成有列车运行监控记录(LKJ)单元及自动驾驶单元的软件功能的处理器11，可以通过处理器11内部的板内通信快速、高效地调取存储于本地的线路数据及机车数据，从而实时地制定并更新自动驾驶方案。因此，通过采用软件集成列车运行监控记录(LKJ)单元及自动驾驶单元功能的方案，本发明不但可以取消自动驾驶控制系统对列车网络系统的需求，大幅地简化车辆的控制架构并提高系统集成度，从而减少了每辆机车的控制器成本，还可以提升制定自动驾驶方案的效率和实时性。

如图2所示，本发明提供的上述自动驾驶控制方法还可以包括步骤：根据自动驾驶方案向牵引执行装置及制动执行装置发送控制指令，以控制对机车的牵引及制动。

如上所述，处理器11还可以进一步集成有牵引控制单元及制动控制单元的软件功能，并通过直联的通信线分别连接列车的牵引执行装置24及制动执行装置25。在一些实施例中，处理器11可以通过直联的硬线连接本机车的牵引执行装置24及制动执行装置25，从而控制对本机车的牵引及制动。

具体来说，牵引控制单元可以通过处理器11内部的板内通信快速、高效地调取自动驾驶单元制定的自动驾驶方案，并根据自动驾驶方案向牵引执行装置24发送指示牵引控制的硬线指令。响应于处理器11发送的该硬线指令，牵引执行装置24可以驱动牵引电机运行，以提供对应的牵引力来牵引机车行驶。

对应地，制动控制单元也可以通过处理器11内部的板内通信快速、高效地调取自动驾驶单元制定的自动驾驶方案，并根据自动驾驶方案向制动执行装置25发送指示制动控制的硬线指令。响应于处理器11发送的该硬线指令，制动执行装置25可以驱动闸瓦、压力调节阀及空压机等制动执行机构运行，以提供对应的制动力来制动机车。

相比于现有技术必须先由自动驾驶控制系统将自动驾驶方案上传到列车网络系统，再由牵引控制系统及制动控制系统从列车网络系统下载获取数据的方案，本发明提供的上述同时集成有自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元的软件功能的处理器11，可以通过处理器11内部的板内通信快速、高效地调取自动驾驶方案，并通过直联的硬线向牵引执行装置24及制动执行装置25传递控制指令。因此，通过采用软件集成自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元的方案，本发明不但可以取消自动驾驶控制系统对列车网络系统的需求，大幅地简化车辆的控制架构并提高系统集成度，从而减少了每辆机车的控制器成本，还可以显著地提升自动驾驶控制的效率和实时性。

在本发明的一些实施例中，对于L1及L2级别的自动驾驶控制系统，机车端可以进一步配置有司机室。列车司机可以通过设于司机室的人机交互接口输入人工接管指令，将机车的控制模式切换到人工模式来进行手动驾驶。具体来说，该人机交互接口也可以通过直联的通信线连接处理器11。响应于司机通过人机交互接口输入的人工接管指令，处理器11可以将自动驾驶控制系统切换到人工驾驶模式，以切断自动驾驶单元对牵引控制单元及制动控制单元的控制，并采集司机进一步输入的人工驾驶指令来控制列车的牵引和制动。

在本发明的一些实施例中，针对上述包括多节重联机车编组的列车，各节机车的处理器11可以进一步从上述人机交互接口或无线通信模块12获取指定指令，以确定本机车的自动驾驶控制系统是否为指定的自动驾驶中央控制系统。若本自动驾驶控制系统是指定的自动驾驶中央控制系统，则处理器11可以执行上述自动驾驶控制方法以获取线路数据、机车数据、雷达识别数据，以及无线通信交互数据，以制定各重联机车编组的自动驾驶方案。之后，处理器11可以通过直联的硬线向本机车的牵引执行装置24及制动执行装置25发送控制指令，以控制本机车的牵引及制动。同时，处理器11还可以通过无线通信模块12向其他机车的自动驾驶控制系统发送驾驶控制指令，以通过其他机车的自动驾驶控制系统来控制各其他机车的牵引及制动，从而实现整列列车各机车的协同控制。

反之，若本自动驾驶控制系统不是指定的自动驾驶中央控制系统，则处理器11可以通过无线通信模块12从指定的自动驾驶中央控制系统接收其发出的驾驶控制指令，并根据接收的驾驶控制指令制定对应的牵引控制指令及制动控制指令。之后，处理器11可以通过直联的硬线向本机车的牵引执行装置24及制动执行装置25发送控制指令，以控制本机车的牵引执行装置24及制动执行装置25配合其他机车来实现整列列车各机车的协同控制。

基于以上描述，本发明提供的上述自动驾驶控制系统集成了列车运行监控记录(LKJ)单元、自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元的软件功能，能够取消自动驾驶控制系统对现有的中间网络系统的需求，通过直联的通信线直接控制牵引电机和制动闸瓦来实现对机车的牵引和制动。因此，本发明减少了现有技术中网络系统、列车运行监控记录器(LKJ)、牵引控制系统及制动控制系统的硬件架构，具有更高的集成度及控制效率，并能减少每个机车的控制器成本。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。

本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令被处理器11执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的自动驾驶控制方法，能够基于优化的机车自动驾驶系统架构，提升机车自动驾驶系统的控制效率及实时性。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (15)

1.一种自动驾驶控制系统，其特征在于，所述自动驾驶控制系统配置于列车的机车，包括：

处理器，通信连接外部存储模块、探测装置、牵引执行装置及制动执行装置，并无线通信连接所述列车的其他车辆及站台，其中，所述处理器配置为：

根据从所述外部存储模块获取的所述列车的行驶线路的线路数据、存储于所述列车的机车数据、从所述探测装置获取的雷达识别数据，以及从所述其他车辆及所述站台获取的无线通信交互数据，制定自动驾驶方案；以及

根据所述自动驾驶方案向所述牵引执行装置及所述制动执行装置发送控制指令，以控制对所述机车的牵引及制动；以及

无线通信模块，用于无线通信连接所述其他车辆及所述站台。

2.如权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述处理器配置有多个软件单元，包括列车运行监控记录单元、自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元，其中，

所述列车运行监控记录单元适于从所述外部存储模块获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储，

所述自动驾驶单元适于从所述列车运行监控记录单元获取所述机车数据及所述线路数据，从所述探测装置获取所述雷达识别数据，并通过所述无线通信模块从所述其他车辆及所述站台获取所述无线通信交互数据，以确定所述列车的运行状态；并适于根据所述列车的运行状态制定所述自动驾驶方案，

所述牵引控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述牵引执行装置发送牵引控制指令，以控制所述牵引执行装置牵引所述机车，

所述制动控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述制动执行装置发送制动控制指令，以控制所述制动执行装置制动所述机车。

3.如权利要求2所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述处理器硬线连接所述牵引执行装置及所述制动执行装置，所述牵引控制单元适于通过所述硬线直接向所述牵引执行装置发送所述牵引控制指令，所述制动控制单元适于通过所述硬线直接向所述制动执行装置发送所述制动控制指令。

4.如权利要求2所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述雷达识别数据包括所述机车前方的道路障碍物、其他车辆和/或车钩的探测数据，所述自动驾驶单元适于根据所述雷达识别数据制定所述自动驾驶方案，以控制所述牵引执行装置及所述制动执行装置执行避障及紧急制动的操作。

5.如权利要求2所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述外部存储模块包括云端服务器，所述处理器通过所述无线通信模块连接所述云端服务器，所述列车运行监控记录单元适于通过所述无线通信模块从所述云端服务器获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储。

6.如权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车包括多节重联的机车，每节所述重联的机车都配置有所述自动驾驶控制系统，所述其他车辆包括其他机车及其他拖车，所述处理器还配置为：

获取指定指令，以确定本自动驾驶控制系统是否为自动驾驶中央控制系统；

响应于本自动驾驶控制系统是所述自动驾驶中央控制系统，制定所述自动驾驶方案以控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置，并通过所述无线通信模块向所述其他机车的自动驾驶控制系统发送驾驶控制指令；以及

响应于本自动驾驶控制系统不是所述自动驾驶中央控制系统，通过所述无线通信模块从所述其他机车的自动驾驶中央控制系统接收所述驾驶控制指令，并根据接收的驾驶控制指令控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置。

7.如权利要求1所述的自动驾驶控制系统，其特征在于，所述处理器还通信连接人机交互接口，所述处理器还配置为：

响应于司机通过所述人机交互接口输入的人工接管指令，将所述自动驾驶控制系统切换到人工驾驶模式，以根据所述司机输入的人工驾驶指令来控制所述列车。

8.一种自动驾驶控制方法，其特征在于，包括：

从外部存储模块获取列车的行驶线路的线路数据；

从探测装置获取雷达识别数据；

利用无线通信模块从所述列车的其他车辆及站台获取无线通信交互数据；

根据所述线路数据、存储于所述列车的机车数据、所述雷达识别数据，以及所述无线通信交互数据，制定自动驾驶方案；以及

根据所述自动驾驶方案向牵引执行装置及制动执行装置发送控制指令，以控制对机车的牵引及制动。

9.如权利要求8所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述自动驾驶控制方法是通过多个软件单元来实施，所述多个软件单元包括列车运行监控记录单元、自动驾驶单元、牵引控制单元及制动控制单元，其中，

所述列车运行监控记录单元适于从所述外部存储模块获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储，

所述自动驾驶单元适于从所述列车运行监控记录单元获取所述机车数据及所述线路数据，从所述探测装置获取所述雷达识别数据，并通过所述无线通信模块从所述其他车辆及所述站台获取所述无线通信交互数据，以确定所述列车的运行状态；并适于根据所述列车的运行状态制定所述自动驾驶方案，

所述牵引控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述牵引执行装置发送牵引控制指令，以控制所述牵引执行装置牵引所述机车，

所述制动控制单元适于根据所述自动驾驶方案，向所述制动执行装置发送制动控制指令，以控制所述制动执行装置制动所述机车。

10.如权利要求9所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，向所述牵引执行装置及所述制动执行装置发送控制指令的步骤包括：

利用所述牵引控制单元通过所述硬线直接向所述牵引执行装置发送所述牵引控制指令；以及

利用所述制动控制单元通过所述硬线直接向所述制动执行装置发送所述制动控制指令。

11.如权利要求9所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述雷达识别数据包括所述机车前方的道路障碍物、其他车辆和/或车钩的探测数据，制定所述自动驾驶方案的步骤包括：

利用所述自动驾驶单元根据所述雷达识别数据制定所述自动驾驶方案，以控制所述牵引执行装置及所述制动执行装置执行避障及紧急制动的操作。

12.如权利要求9所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述外部存储模块包括云端服务器，获取所述线路数据的步骤包括：

利用所述列车运行监控记录单元通过所述无线通信模块从所述云端服务器获取所述线路数据，并对所述机车数据及所述线路数据进行存储。

13.如权利要求8所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，所述列车包括多节重联的机车，所述其他车辆包括其他机车及其他拖车，所述自动驾驶控制方法还包括：

获取指定指令，以确定本自动驾驶控制系统是否为自动驾驶中央控制系统；

响应于本自动驾驶控制系统是所述自动驾驶中央控制系统，制定所述自动驾驶方案以控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置，并通过所述无线通信模块向所述其他机车的自动驾驶控制系统发送驾驶控制指令；以及

响应于本自动驾驶控制系统不是所述自动驾驶中央控制系统，通过所述无线通信模块从所述其他机车的自动驾驶中央控制系统接收所述驾驶控制指令，并根据接收的驾驶控制指令控制本机车的所述牵引执行装置及所述制动执行装置。

14.如权利要求8所述的自动驾驶控制方法，其特征在于，还包括：

响应于司机通过人机交互接口输入的人工接管指令，将自动驾驶控制系统切换到人工驾驶模式，以根据所述司机输入的人工驾驶指令来控制所述列车。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求8～14中任一项所述的自动驾驶控制方法。

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