CN114701545B - 自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法和控制系统。该系统和方法增加了列车控制和管理系统对列车运行模式的额监控，在列车运行在自动列车驾驶模式下，列车控制和管理系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；在列车运行在全列自动驾驶模式下，列车控制和管理系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。在现有技术全部依赖信号系统处理的情况下，结合车辆的运行特点和信息，增加车辆自主运算逻辑，在自动驾驶时人工介入处理方法，双系统同时逻辑运算更加精确。

Description

自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及列车列车自动驾驶技术领域，涉及一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统及控制方法。
背景技术
配置由列车自动驾驶系统的列车，列车在轨道上的启动、停止及速度调整，都交由ATO(Automatic Train Operation)系统完成。在列车运行过程中，ATO会读取列车的实时位置与速度，与ATP(Automatic Train Protection)安全制动模型相比较，根据当前线路的坡度等参数，自动控制列车的牵引与制动。ATO对牵引与制动进行精准控制，使列车速度贴近限制速度，尽可能地压缩行车时间，提高行车效率；同时控制牵引、制动的动作范ATO并不能完全取代司机，司机也必须掌握ATO失效时人工驾驶列车的技能。
按照国际公共交通协会(UITP)的定义,列车运营模式AM、FAM为自动驾驶模式。AM(Automatic Train Operation Mode)为自动列车驾驶模式，FAM(Full Automatic TrainOperation Mode)为全自动列车驾驶模式。在FAM模式下，信号系统激活司机室，控制方向和牵引制动指令、级位信息，TCMS采信信号系统的控车指令控制车辆运行；在AM模式下，TCMS采信人工激活、司控器的方向指令和信号系统的牵引制动指令、级位信息,控制车辆运行。
现有的控制方法：自动驾驶过程中，一旦人工介入，信号系统直接采集并识别后降级，TCMS(Train control and management system)根据降级后的运行模式，采信司控器操作指令进行列车控制。TCMS完全取信于信号系统的判断、指令，不做安全导向逻辑。具体为：
AM模式下，司机激活司机室钥匙、控制方向，信号系统控制牵引/制动指令、级位信息；当司机操作牵引/制动手柄时，信号系统检测到手柄非零位，将会进行逻辑运算，通过硬线输出切换运行模式至人工驾驶，TCMS根据当前运行模式(即人工驾驶)采信牵引/制动手柄的牵引/制动、级位信息，不再采信信号系统指令。
FAM模式下，信号系统激活司机室、控制方向和牵引/制动指令、级位信息，TCMS采信信号系统的控车指令控制车辆运行；当司机插入钥匙人工激活时，信号系统检测到人工激活，将会进行逻辑运算，通过硬线输出切换运行模式至人工驾驶且施加紧急制动，TCMS根据当前运行模式(即人工驾驶)采信司机操作控制指令，不再采信信号系统指令。
目前的人工介入降级做法存在较大的安全风险：1.一旦发生硬线电路的粘连，信号系统发出的降级硬线无法实现，导致模式与实际控制不搭配，TCMS采集到的运行模式不正确，车辆将处于失控状态；2.信号系统未识别人工介入或计算错误，未能及时降级，TCMS继续执行信号系统控车指令，导致司机操作无效。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种控制精度高的自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统及控制方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法，包括第一人工控车步骤：
列车控制和管理系统监测列车的运行模式；
在列车运行在自动列车驾驶模式下，列车控制和管理系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
在列车运行在全列自动驾驶模式下，列车控制和管理系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，进一步包括第二人工控车监测步骤：
在列车运行在自动列车驾驶模式下，列车信号系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
在列车运行在全列自动驾驶模式下，列车信号系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，列车运行过程中，同步进行第一人工控车监测步骤和第二人工控车监测步骤；
若第一人工开公车监测步骤或第二人工控车监测步骤监测到需转人工控车模式，则列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，所述手柄非零位信号包括手柄牵引位信号和手柄制动位信号。
本发明一些实施例中，若第一人工控车监测步骤监测到需转人工控车模式，但第二人工控车监测步骤未监测到需转人工控车模式，则报警。
本发明一些实施例进一步提供一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统，列车控制和管理系统包括：
运行状态监测单元：用于监测列车的运行状态，所述运行状态包括自动列车驾驶模式和全列自动驾驶模式；
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，列车信号系统包括：
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块进一步与列车信号系统通信获得手柄位置信号和司机室钥匙信号：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，列车信号系统包括：
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块进一步与列车信号系统通信获得手柄位置信号和司机室钥匙信号：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，进一步包括报警单元：用于在列车控制和管理系统监测到手柄位置信号或司机室钥匙状态信号，但，列车信号系统未监测到手柄位置信号或司机室钥匙状态信号时，发出警报。
本发明提供的自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统及控制方法，其有益效果在于：
1、本发明提供自动驾驶模式下的人工介入处理控制系统和控制方法，在现有技术全部依赖信号系统处理的情况下，结合车辆的运行特点和信息，增加车辆自主运算逻辑，在自动驾驶时人工介入处理方法，双系统同时逻辑运算更加精确。
2、一旦发生硬线电路的粘连，信号系统发出的降级硬线无法实现，导致信号系统降级为人工模式失败，但通过TCMS的采集和逻辑运算检测到人工介入，车辆将切换到人工模式采信司控器指令或施加制动；信号系统未识别人工介入或计算错误，不能发出降级，但通过TCMS的采集和逻辑运算检测到人工介入，车辆将切换到人工模式采信司控器指令或施加制动。可在信号系统故障情况下及时控制列车，保证行车安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为自动列车驾驶模式下人工介入控制流程图。
图2为全列自动驾驶模式下人工介入控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明第一实施例提供一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法，可用于自动驾驶列车的控制。
控制方法包括第一人工控车步骤，用于在第一种控制工况下将列车从自动驾驶模式调整为人工控车模式：
列车控制和管理系统监测列车的运行模式；
在列车运行在自动列车驾驶模式下(AM模式)，列车控制和管理系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；其中，手柄非零位信号包括手柄牵引位信号和手柄制动位信号；
在列车运行在全列自动驾驶模式下(FAM模式)，列车控制和管理系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
通过以上控制方法，增加了列车控制和管理系统对人工控车信号的监测功能，在信号系统故障的情况下，仍然可及时准确的监测人工控车信号，提高自动驾驶系统运行的可靠性。
本发明一些实施例中，进一步包括第二人工控车监测步骤：
在列车运行在自动列车驾驶模式下，列车信号系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
在列车运行在全列自动驾驶模式下，列车信号系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
通过以上控制方法，本发明实现了信号系统硬线、列车控制和管理系统双重控制模式的监测和调整，可提高人工介入调整的准确性。
本发明一些实施例中，列车运行过程中，同步进行第一人工控车监测步骤和第二人工控车监测步骤；
若第一人工开公车监测步骤或第二人工控车监测步骤监测到需转人工控车模式，则列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，若第一人工控车监测步骤监测到需转人工控车模式，但第二人工控车监测步骤未监测到需转人工控车模式，则报警。具体的说，列车自动运行过程中，列车控制和管理系统，和，列车信号系统同时进行人工控车信号的监测，正常运行情况下，信号系统可以获得人工控车信号，如果仅仅是列车控制和管理系统监测到了人工控车信号，则表明信号系统可能已经存在故障，需报警。
本发明第二实施例提供一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统，该系统可执行实施例一提供的方法。
控制系统故意拖列车控制和管理系统以及信号系统实现，列车控制和管理系统包括：
运行状态监测单元：用于监测列车的运行状态，所述运行状态包括自动列车驾驶模式和全列自动驾驶模式；
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，列车信号系统包括：
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块进一步与列车信号系统通信获得手柄位置信号和司机室钥匙信号：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，列车信号系统包括：
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块进一步与列车信号系统通信获得手柄位置信号和司机室钥匙信号：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
本发明一些实施例中，进一步包括报警单元：用于在列车控制和管理系统监测到手柄位置信号或司机室钥匙状态信号，但，列车信号系统未监测到手柄位置信号或司机室钥匙状态信号时，发出警报。
本发明控制系统和控制方法的实施原理如下。
在AM模式人工介入时，车辆TCMS增加了对牵引/制动手柄信息的处理逻辑，若牵引/制动手柄非零位，则与信号系统的运行模式进行比对，若一致，则按照人工模式进行控车；若不一致，则优先采信人工介入的操作指令进行控车,车辆TCMS自主降级为人工模式，并声光报警提示。
在FAM模式人工介入时，车辆TCMS增加了对司机室钥匙激活信息的处理逻辑，若有司机室钥匙激活信息，则与信号系统的运行模式进行比对，若一致，则降为人工模式并触发紧急制动至停车；若不一致，则优先采信人工介入的操作指令进行控车，车辆TCMS自主降级为人工模式，并施加制动至停车，并声光报警提示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法，其特征在于，包括第一人工控车监测步骤：
列车控制和管理系统监测列车的运行模式；
在列车运行在自动列车驾驶模式下，列车控制和管理系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
在列车运行在全列自动驾驶模式下，列车控制和管理系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
进一步包括第二人工控车监测步骤：
在列车运行在自动列车驾驶模式下，列车信号系统监测手柄状态，当存在手柄非零位信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
在列车运行在全列自动驾驶模式下，列车信号系统监测司机室钥匙信号，当存在司机室钥匙信号时，列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
2.如权利要求1所述的自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法，其特征在于，
列车运行过程中，同步进行第一人工控车监测步骤和第二人工控车监测步骤；
若第一人工控车监测步骤或第二人工控车监测步骤监测到需转人工控车模式，则列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
3.如权利要求2所述的自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法，其特征在于，若第一人工控车监测步骤监测到需转人工控车模式，但第二人工控车监测步骤未监测到需转人工控车模式，则报警。
4.如权利要求1所述的自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制方法，其特征在于，所述手柄非零位信号包括手柄牵引位信号和手柄制动位信号。
5.一种自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统，可用于实现权利要求1至4中任意一项所述的控制方法，其特征在于，列车控制和管理系统包括：
运行状态监测单元：用于监测列车的运行状态，所述运行状态包括自动列车驾驶模式和全列自动驾驶模式；
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；
列车信号系统包括：
手柄信号监测模块：用于监测手柄位置；
钥匙信号监测模块：用于监测司机室是否插入钥匙；
运行模式调整模块进一步与列车信号系统通信获得手柄位置信号和司机室钥匙信号：当列车运行在自动列车驾驶模式下获取手柄位置信号，并在手柄处于非零位置时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式；当列车运行在全列自动驾驶模式下获取司机室钥匙状态信号，并在获得司机室钥匙信号时，调整列车由自动驾驶模式转换为人工控车模式。
6.如权利要求5所述的自动驾驶列车人工介入车辆安全导向控制系统，其特征在于，进一步包括报警单元：用于在列车控制和管理系统监测到手柄位置信号或司机室钥匙状态信号，但，列车信号系统未监测到手柄位置信号或司机室钥匙状态信号时，发出警报。
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