列车紧急制动控制方法及安装在列车上的电子设备与流程

1.本发明涉及城市轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车紧急制动控制方法及安装在列车上的电子设备。


背景技术：

2.在城市轨道交通领域中，atp(automatic train protection，列车自动保护系统)子系统实时监视所防护列车的当前速度及前方线路条件，若列车前方有障碍物时，需要求取紧急制动触发速度，如果当前列车速度大于等于紧急制动触发速度，为保障行车安全，atp发出紧急制动命令，列车制动系统实施紧急制动。
3.综上可知，求解紧急制动触发速度是列车在遇到前方有障碍物的情况下能够安全驾驶的重要参数。


技术实现要素：

4.本发明提供一种列车紧急制动控制方法及安装在列车上的电子设备，通过列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系，提出了一种紧急制动触发速度的求取方式，从而实现列车紧急制动控制。
5.第一方面，本发明实施例提供的一种列车紧急制动控制方法，包括：
6.在检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；
7.根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；其中，所述预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积；
8.根据所述目标函数关系和所述距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；
9.根据列车的当前紧急加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。
10.上述方法，提出了一种求取紧急制动触发速度的方式，能够在检测到列车前方有障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离，并根据列车的当前运行数据，确定出每个制动阶段的紧急制动加速预测数据，并确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系，由于预测面积的值就是列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离，所以根据目标函数关系和列车的当前紧急制动加速预测数据，能够确定出紧急制动触发速度，实现列车的紧急制动控制。
11.在一种可能的实现方式中，其中，所述紧急制动加速预测数据包括：切除牵引延迟阶段的加速度、惰行阶段的加速度、紧急制动实施阶段的加速度；
12.根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中多个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，包括：
13.根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度；
14.将所述列车的参考加速度和列车的当前加速度之和，作为切除牵引延迟阶段的加速度；
15.将所述列车的参考加速度，作为惰行阶段的加速度；
16.将预设的制动力加速度值和所述列车的参考加速度之和，作为紧急制动实施阶段的加速度。
17.上述方法，能够根据列车需要行驶路段确定各个阶段的加速度，这样根据实际情况确定出加速度，提高了确定出来的加速度的准确性。
18.在一种可能的实现方式中，根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度，包括：
19.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段不包含斜坡路段，则确定列车的参考加速度为零；
20.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段包含斜坡路段，则根据斜坡路段和列车行驶在斜坡路段上的加速度的对应关系，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的目标斜坡路段对应的加速度，作为列车的参考加速度；
21.其中，若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最小的上坡路段，作为目标斜坡路段；
22.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段包含上坡路段和下坡路段，或斜坡路段仅包含下坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最大的下坡路段，作为目标斜坡路段。
23.上述方法，能够根据列车之间坡度的大小确定参考加速度，提高了确定出来的加速度的准确性。
24.在一种可能的实现方式中，根据列车的当前运行数据，确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系，包括：
25.若列车的当前运行数据满足条件一，则采用条件一对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件一为列车当前处于加速状态，且第一速度差和第二速度差之和不小于零，所述第一速度差为切除牵引延迟阶段的速度差；所述第二速度差为惰行阶段的速度差；或
26.若列车的当前运行数据满足条件二，则采用条件二对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件二为列车当前处于加速状态或匀速状态，且第一速度差和第二速度差之和小于零；或
27.若列车的当前运行数据满足条件三，则采用条件三对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件三为列车当前处于减速状态。
28.上述方法，能够通过不同的列车当前运行数据，采用不同的函数关系作为目标函数关系，提高了函数关系确定的准确率。
29.在一种可能的实现方式中，通过以下方式确定列车安全位置：
30.根据列车的当前速度、上个周期结束时的速度以及周期时间，确定当前周期行走距离，并根据所述当前周期行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离，确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程；
31.根据所述目标路程和列车驶过上一个应答器时列车的置信位置，确定列车的当前
置信位置；
32.根据预设的误差系数和所述目标路程，确定列车的置信位置；
33.根据所述列车的当前置信位置和所述列车最大行走误差，确定检测到列车前方障碍物时列车安全位置。
34.上述方法，能够通过预设的误差系数和列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程确定列车最大行走误差，根据列车置信位置和列车最大行走误差确定列车安全位置，能够提高在紧急制动过程中的列车安全。
35.第二方面，本发明实施例提供的一种安装在列车上的电子设备，包括：处理器和检测器；
36.所述检测器，用于检测列车前方是否有障碍物；
37.所述处理器，用于通过所述检测器检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；
38.根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；其中，所述预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积；
39.根据所述目标函数关系和所述距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；
40.根据列车的当前紧急加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。
41.在一种可能的实现方式中，其中，所述紧急制动加速预测数据包括：切除牵引延迟阶段的加速度、惰行阶段的加速度、紧急制动实施阶段的加速度；
42.所述处理器，具体用于：
43.根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度；
44.将所述列车的参考加速度和列车的当前加速度之和，作为切除牵引延迟阶段的加速度；
45.将所述列车的参考加速度，作为惰行阶段的加速度；
46.将预设的制动力加速度值和所述列车的参考加速度之和，作为紧急制动实施阶段的加速度。
47.在一种可能的实现方式中，所述处理器，具体用于：
48.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段不包含斜坡路段，则确定列车的参考加速度为零；
49.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段包含斜坡路段，则根据斜坡路段和列车行驶在斜坡路段上的加速度的对应关系，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的目标斜坡路段对应的加速度，作为列车的参考加速度；
50.其中，若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最小的上坡路段，作为目标斜坡路段；
51.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段包含上坡路段和下坡路段，或斜坡路段仅包含下坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最大的下坡路段，作为目标斜坡路段。
52.在一种可能的实现方式中，所述处理器，具体用于：
53.若列车的当前运行数据满足条件一，则采用条件一对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件一为列车当前处于加速状态，且第一速度差和第二速度差之和不小于零，所述第一速度差为切除牵引延迟阶段的速度差；所述第二速度差为惰行阶段的速度差；或
54.若列车的当前运行数据满足条件二，则采用条件二对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件二为列车当前处于加速状态或匀速状态，且第一速度差和第二速度差之和小于零；或
55.若列车的当前运行数据满足条件三，则采用条件三对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件三为列车当前处于减速状态。
56.在一种可能的实现方式中，所述处理器，具体用于：
57.根据列车的当前速度、上个周期结束时的速度以及周期时间，确定当前周期行走距离，并根据所述当前周期行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离，确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程；
58.根据所述目标路程和列车驶过上一个应答器时列车的置信位置，确定列车的当前置信位置；
59.根据预设的误差系数和所述目标路程，确定列车最大行走误差；
60.根据所述列车的当前置信位置和所述列车最大行走误差，确定检测到列车前方障碍物时列车安全位置。
61.第三方面，本技术还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理单元执行时实现第一方面所述的列车紧急制动控制方法的步骤。
62.另外，第二方面至第三方面中任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。
63.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
64.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理，并不构成对本发明的不当限定。
65.图1是本发明实施例提供的一种列车遇到障碍物的场景示意图；
66.图2是本发明实施例提供的一种安装在列车上的电子设备的结构图；
67.图3是本发明实施例提供的一种列车紧急制动控制方法的流程图；
68.图4是本发明实施例提供的一种列车紧急制动示意图；
69.图5是本发明实施例提供的一种条件一对应的列车进行紧急制动的多个阶段的速度曲线示意图；
70.图6是本发明实施例提供的一种条件二对应的列车进行紧急制动的多个阶段的速度曲线示意图；
71.图7是本发明实施例提供的一种条件三对应的列车进行紧急制动的多个阶段的速度曲线示意图；
72.图8是本发明实施例提供的另一种列车紧急制动示意图；
73.图9是本发明实施例提供的一种列车各个安全位置示意图。
具体实施方式
74.为了使本领域普通人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
75.需要说明的是，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
76.本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
77.其中，本发明所阐述的障碍物是列车移动线路上的会使得列车处于危险的设备，例如，道岔或者其他列车。道岔存在危险的情况为：道岔四开、道岔未锁闭、屏蔽门已打开、车库门非打开且处于锁闭状态等。
78.结合图1所示，在列车检测到前有道岔，即障碍物时，列车会根据紧急制动触发速度进行紧急制动处理。对此，本发明实施例提出了一种求取紧急制动触发速度的方式，并根据该紧急制动触发速度进行列车的紧急制动处理。
79.具体来说，本发明确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系，由于预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积，也就是列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离，而且根据列车的当前运行数据，能够确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的紧急制动加速预测数据，由于知道预测面积、每个制动阶段的紧急制动加速预测数据、以及目标函数关系，则可以确定紧急制动触发速度，并根据该紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。
80.示例性的，首先介绍本发明实施例提供的安装在列车上的电子设备，图2示出了电子设备的结构示意图。
81.下面以电子设备为例对实施例进行具体说明。应该理解的是，图2所示电子设备仅是一个范例，并且电子设备可以具有比图2中所示的更多的或者更少的部件，可以组合两个或多个的部件，或者可以具有不同的部件配置。图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。
82.图2中示例性示出了根据示例性实施例中电子设备的硬件配置框图。如图2所示，电子设备包括：包括：电源210、处理器220、存储器230、通信接口240、检测器250等部件。本领域技术人员可以理解，图2中示出的终端的结构并不构成对终端的限定，本技术实施例提供的终端可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
83.电子设备可以通过所述通信接口240与列车的动力系统实现物理连接。可选的，所述通信接口240与列车的动力系统的通信接口通过电缆连接，实现电子设备和列车的动力系统之间的数据传输。从而实现能够通过控制列车的动力系统来实现紧急制动控制。
84.所述存储器230可用于存储软件程序以及模块。所述处理器220通过运行存储在所
述存储器230的软件程序以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，并且当处理器220执行存储器230中的程序代码后，可以实现本发明实施例图3中的部分或全部过程。
85.此外，所述存储器230可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
86.所述处理器220是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器230内的软件程序和/或模块，以及调用存储在所述存储器230内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而实现基于所述终端的多种业务。
87.可选的，所述处理器220可包括一个或多个处理单元。可选的，所述处理器220可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到所述处理器220中。
88.电子设备还包括用于给各个部件供电的电源210(比如电池)。可选的，所述电源210可以通过电源管理系统与所述处理器220逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。
89.检测器250包括多种传感器，通过传感器可以检测列车前方是否有障碍物，如果检测到由障碍物，则通知给处理器220，从而使得处理器220能够求取紧急制动触发速度。
90.以下结合附图说明本发明的技术方案。
91.结合图3所示，本发明实施例提供了一种列车紧急制动控制方法，应用于上述介绍的电子设备，包括：
92.s300：在检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；
93.s301：根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；其中，预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积；
94.s302：根据目标函数关系和距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；
95.s303：根据列车的当前紧急加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。
96.本发明是基于紧急制动加速预测数据和紧急制动触发速度能够求取预测面积，也就是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积，从而能够确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系，同时，由于列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积，也就是列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离，所以，能够通过目标函数关系和已知的数据，确定目标函数关系中的紧急制动触发速度，进而能够实现紧急制动控制。
97.其中，紧急制动过程中的制动阶段包括三个阶段，第一阶段为切除牵引延迟阶段；第二阶段为惰行阶段；第三阶段为紧急制动实施阶段；
98.为了能够使得求取的每个阶段的加速度更加符合实际情况，本发明在求取每个阶段的加速度时具体来说：
99.根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度；
100.将列车的参考加速度和列车的当前加速度之和，作为切除牵引延迟阶段的加速度；
101.将列车的参考加速度，作为惰行阶段的加速度；
102.将预设的制动力加速度值和列车的参考加速度之和，作为紧急制动实施阶段的加速度。
103.以参考加速度a0为例，切牵引延迟阶段的加速度a1取值anow+a0。
104.惰行时加速度a2的取值a0。
105.紧急制动时因制动力产生加速度值是固定值aeb。
106.紧急制动实施的加速度a3取值aeb+a0。
107.其中，aeb可以考虑到不同的天气环境而设置不同的值；
108.若当前的天气环境为雨雪天气环境，则采用第一数值作为aeb；
109.若当前的天气环境为普通天气环境，例如晴天，则采用第二数值作为aeb。
110.列车的当前加速度是通过获取一段时间段的速度差的方式计算得到。
111.对于列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段可以有上坡、下坡或者没有坡度，使得列车在爬坡或者下坡时会具有进行不同的制动，从而参考加速度也是不同的，具体来说：
112.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段不包含斜坡路段，则确定列车的参考加速度为零；
113.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段包含斜坡路段，则根据斜坡路段和列车行驶在斜坡路段上的加速度的对应关系，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的目标斜坡路段对应的加速度，作为列车的参考加速度；
114.其中，若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最小的上坡路段，作为目标斜坡路段；
115.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段包含上坡路段和下坡路段，或斜坡路段仅包含下坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最大的下坡路段，作为目标斜坡路段。
116.由于列车的重力在坡度方向的力和列车的牵引力相等，所以采用重力加速度和斜坡的坡度，确定列车的加速度，也就是该坡度对应的加速度。
117.当下坡时，坡度对应的加速度为负值，当上坡时，坡度对应的加速度为正值。
118.具体来说，列车需要在列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段进行紧急制动，上坡时更容易进行停车，所以在列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段时，采用最小的上坡路段对应的加速度，作为参考加速度，为求取每个阶段的紧急制动加速预测数据进行加成处理；
119.当列车需要在列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段没有坡度时，也就不需要在求取每个阶段的紧急制动加速预测数据进行加成处理；
120.而下坡时，下坡会不利于列车停车，所以，在列车安全位置到列车前方障碍物之间
的斜坡路段仅包含上坡路段和下坡路段，采用最大的下坡路段对应的加速度，作为参考加速度，为求取每个阶段的紧急制动加速预测数据进行加成处理。
121.在切除牵引延迟阶段和惰行阶段的列车行驶时间是比较固定的，不会受到环境影响，所以在确定紧急制动触发速度时，切除牵引延迟阶段的列车行驶时间和惰行阶段的列车行驶时间均是预先设定的。
122.紧急制动到列车停车整个制动过程，一种是输出紧急制动时列车处于加速或匀速状态，一种是在紧急制动时列车处于减速状态，这两种列车行驶情况在计算预测面积的算法是不同的，从而导致他们的函数关系不同，具体来说：
123.若列车的当前运行数据满足条件一，则采用条件一对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件一为列车当前处于加速状态，且第一速度差和第二速度差之和不小于零，第一速度差为切除牵引延迟阶段的速度差；第二速度差为惰行阶段的速度差；或
124.若列车的当前运行数据满足条件二，则采用条件二对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件二为列车当前处于加速状态或匀速状态，且第一速度差和第二速度差之和小于零；或
125.若列车的当前运行数据满足条件三，则采用条件三对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件三为列车当前处于减速状态。
126.例如，切除牵引延迟阶段的加速度采用a1表示，切除牵引延迟阶段的列车行驶时间采用t1表示，惰行阶段的加速度采用a2表示，惰行阶段的列车行驶时间采用t2表示；
127.结合图4所示，列车在紧急制动过程中，如果按照紧急制动触发速度v
eb
开始进行紧急制动的话，紧急制动结束后列车速度为零，也就是说障碍物和停车点为同一点，则将列车的安全位置和障碍物中的位置的差值，作为列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离，同时处于安全考虑，则在距离中加上安全余量，也就是下面所介绍l：
128.当在需要紧急制动时列车处于加速状态，且a1t1+a2t2大于等于零，则速度曲线如图5所示：
129.s1为a1b1c1的面积，s2为b1e1f1的面积，s3为b1c1d1f1的面积，s4为d1f1g1的面积，s5为a1o1h1g1的面积，s6为g1h1i1的面积，a1b1c1的面积、b1e1f1的面积、b1c1d1f1的面积、d1f1g1的面积、a1o1h1g1的面积、g1h1i1的面积之和即为列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积，也就是列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离，即列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离l＝s1+s2+s3+s4+s5+s6。
130.利用速度差与加速度的关系，确定b1点的速度v
t1
和v
eb
之差等于a1t1，然而从几何关系中可知，v
t1
和v
eb
之差为b1c1的长度，那么s1的面积即为b1c1和a1c1相乘的一半，也就是，
131.同样的，利用速度差与加速度的关系，确定e1点的速度v
t2
和v
t1
之差等于a2t2，然而从几何关系中可知，v
t1
和v
t2
之差为e1f1的长度，b1f1的长度为t2，那么s2的面积即为b1f1和e1f1相乘的一半，也就是，
132.从几何关系中可知，v
t1
和v
eb
之差为b1c1的长度，v
t1
和v
eb
之差等于a1t1，c1d1为t2，
则s3的面积为b1c1和c1d1的乘积，也就是，s3＝a1t1t2。
133.从几何关系中可知，e1d1之间的长度等于b1c1减去e1f1，也就是a1t
1-a2t2由于a2为负值，所以，e1d1之间的长度等于a1t1+a2t2。d1g1为从t2的终点到h1之间的时间，也就是(a1t1+a2t2)/a3，那么s4的面积即为e1d1和d1g1相乘的一半，s4＝-(a1t1+a2t2)2/2a3。
134.从几何关系中可知，s5的面积等于a1o1和o1h1相乘，o1a1等于v
eb
，o1h1等于t1+t
2-(a1t1+a2t2)/a3，所以，s5＝v
eb
*(t1+t
2-(a1t1+a2t2)/a3)。
135.从几何关系中可知，s6的面积等于g1h1和h1i1相乘的一半，v
eb
为h1i1这段的时间和a3的乘积，则h1i1＝v
eb
/a3，g1h1等于o1a1等于v
eb
，由于a3为负值，所以，s6＝-v
eb2
/2a3。
136.根据s1、s2、s3、s4、s5、s6以及l的公式，为条件一对应的函数关系。
137.同样的，当在需要紧急制动时列车处于加速状态或者匀速状态，且a1t1+a2t2小于零，则速度曲线如图6所示：
138.列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离l＝s1+s2+s3+s4+s5+s6。
139.s1为a2b2c2的面积，s2为b2g2d2的面积，s3为b2c2e2d2的面积，s4为f2e2g2的面积，s5为a2o2h2f2的面积，s6为f2h2i2的面积。按照如图5中的几何关系、速度、时间和加速度的数据关系，确定条件二对应的函数关系。
140.同样的，当在需要紧急制动时列车处于减速状态，则速度曲线如图7所示：
141.列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离l＝s1+s2+s3+s4+s5+s6。
142.s1为a3b3c3的面积，s2为c3d3e3的面积，s3为b3c3d3f3的面积，s4为g3f3e3的面积，s5为a3g3h3o3的面积，s6为g3h3i3的面积。同样的，按照如图7中的几何关系、速度、时间和加速度的数据关系，确定条件二对应的函数关系。
143.结合图8所示，列车在紧急制动过程中，如果按照紧急制动触发速度v
eb
开始进行紧急制动的话，紧急制动结束后列车速度不为零，也就是说障碍物和停车点不为同一点，则设定在障碍物时的速度为v
x
，那么障碍物到停车点的距离为ls，则ls等于-v
x2
/2a3。则安全位置到停车点的距离l＝lbls。lb为列车安全位置到障碍物之间的差值。
144.在确定列车的安全位置时，为了安全考虑一般会计算列车的最大安全前端作为列车的安全位置。
145.具体来说，本发明通过以下方式确定列车安全位置：
146.根据列车的当前速度、上个周期结束时的速度以及周期时间，确定当前周期行走距离，并根据所述当前周期行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离，确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程；
147.根据所述目标路程和列车驶过上一个应答器时列车的置信位置，确定列车的当前置信位置；
148.根据预设的误差系数和所述目标路程，确定列车最大行走误差；
149.根据所述列车的当前置信位置和所述列车最大行走误差，确定检测到列车前方障碍物时列车安全位置。
150.结合图9所示，列车的置信位置和列车的长度，能够确定列车的车尾位置，列车的车尾位置加上列车最大行走误差为车尾的最大安全后端，当列车的车尾位置减去列车最大行走误差为车尾的最小安全后端；
151.列车的置信位置和列车的长度，能够确定列车的车头位置，列车的车头位置加上列车最大行走误差为车头的最大安全前端，当列车的车头位置减去列车最大行走误差为车头的最小安全前端。
152.其中，一般将车头的最大安全前端作为列车当前距离，从而求取列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离。
153.其中，当列车经过应答器时，列车会通过应答器的位置校正列车的置信位置，也就是列车的实际位置。列车还会通过置信位置和最大行走误差，确定列车的安全位置。
154.列车会按照固定时间段的周期内，检测列车的速度和周期内行走的距离，并进行存储。所以，在确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程时，需要首先计算当前周期的行走距离，然后从存储区域中将列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离提取出来，并将当前周期的行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离之和，作为列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程。
155.其中，由于列车存在空转打滑的情况，所以对于误差系数也会随着变化。
156.若列车存在空转打滑，则采用第一系数作为误差系数；
157.若列车不存在空转打滑，则采用第二系数作为误差系数。
158.第一系数和第二系数为预先设定的。
159.基于上述介绍的列车紧急制动控制方法，本发明实施例还提供一种安装在列车上的电子设备，包括：处理器和检测器；
160.所述检测器，用于检测列车前方是否有障碍物；
161.所述处理器，用于通过所述检测器检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；
162.根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；其中，所述预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积；
163.根据所述目标函数关系和所述距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；
164.根据列车的当前紧急加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。
165.可选的，其中，所述紧急制动加速预测数据包括：切除牵引延迟阶段的加速度、惰行阶段的加速度、紧急制动实施阶段的加速度；
166.所述处理器，具体用于：
167.根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度；
168.将所述列车的参考加速度和列车的当前加速度之和，作为切除牵引延迟阶段的加速度；
169.将所述列车的参考加速度，作为惰行阶段的加速度；
170.将预设的制动力加速度值和所述列车的参考加速度之和，作为紧急制动实施阶段的加速度。
171.可选的，所述处理器，具体用于：
172.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段不包含斜坡路段，则确定列车的参考加速度为零；
173.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段包含斜坡路段，则根据斜坡路段和列车行驶在斜坡路段上的加速度的对应关系，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的目标斜坡路段对应的加速度，作为列车的参考加速度；
174.其中，若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最小的上坡路段，作为目标斜坡路段；
175.若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段包含上坡路段和下坡路段，或斜坡路段仅包含下坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最大的下坡路段，作为目标斜坡路段。
176.可选的，所述处理器，具体用于：
177.若列车的当前运行数据满足条件一，则采用条件一对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件一为列车当前处于加速状态，且第一速度差和第二速度差之和不小于零，所述第一速度差为切除牵引延迟阶段的速度差；所述第二速度差为惰行阶段的速度差；或
178.若列车的当前运行数据满足条件二，则采用条件二对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件二为列车当前处于加速状态或匀速状态，且第一速度差和第二速度差之和小于零；或
179.若列车的当前运行数据满足条件三，则采用条件三对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件三为列车当前处于减速状态。
180.可选的，所述处理器，具体用于：
181.列车的当前速度、上个周期结束时的速度以及周期时间，确定当前周期行走距离，并根据所述当前周期行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离，确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程；
182.根据所述目标路程和列车驶过上一个应答器时列车的置信位置，确定列车的当前置信位置；
183.根据预设的误差系数和所述目标路程，确定列车最大行走误差；
184.根据所述列车的当前置信位置和所述列车最大行走误差，确定检测到列车前方障碍物时列车安全位置。
185.在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由安装在列车上的电子设备的处理器执行以完成上述列车紧急制动控制方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
186.本发明实施例还提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在安装在列车上的电子设备上运行时，使得所述安装在列车上的电子设备执行实现本发明实施例上述任意一项列车紧急制动控制方法。
187.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
188.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种列车紧急制动控制方法，其特征在于，包括：在检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；其中，所述预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积；根据所述目标函数关系和所述距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；根据列车的当前紧急加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。2.根据权利要求1所述的列车紧急制动控制方法，其特征在于，其中，所述紧急制动加速预测数据包括：切除牵引延迟阶段的加速度、惰行阶段的加速度、紧急制动实施阶段的加速度；根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中多个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，包括：根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度；将所述列车的参考加速度和列车的当前加速度之和，作为切除牵引延迟阶段的加速度；将所述列车的参考加速度，作为惰行阶段的加速度；将预设的制动力加速度值和所述列车的参考加速度之和，作为紧急制动实施阶段的加速度。3.根据权利要求2所述的列车紧急制动控制方法，其特征在于，根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度，包括：若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段不包含斜坡路段，则确定列车的参考加速度为零；若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段包含斜坡路段，则根据斜坡路段和列车行驶在斜坡路段上的加速度的对应关系，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的目标斜坡路段对应的加速度，作为列车的参考加速度；其中，若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最小的上坡路段，作为目标斜坡路段；若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段包含上坡路段和下坡路段，或斜坡路段仅包含下坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最大的下坡路段，作为目标斜坡路段。4.根据权利要求2所述的列车紧急制动控制方法，其特征在于，根据列车的当前运行数据，确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系，包括：若列车的当前运行数据满足条件一，则采用条件一对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件一为列车当前处于加速状态，且第一速度差和第二速度差之和不小于零，所述第一速度差为切除牵引延迟阶段的速度差；所述第二速度差为惰行阶段的速度差；或若列车的当前运行数据满足条件二，则采用条件二对应的函数关系作为目标函数关
系；其中，条件二为列车当前处于加速状态或匀速状态，且第一速度差和第二速度差之和小于零；或若列车的当前运行数据满足条件三，则采用条件三对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件三为列车当前处于减速状态。5.根据权利要求1～4任一项所述的列车紧急制动控制方法，其特征在于，通过以下方式确定列车安全位置：根据列车的当前速度、上个周期结束时的速度以及周期时间，确定当前周期行走距离，并根据所述当前周期行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离，确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程；根据所述目标路程和列车驶过上一个应答器时列车的置信位置，确定列车的当前置信位置；根据预设的误差系数和所述目标路程，确定列车最大行走误差；根据所述列车的当前置信位置和所述列车最大行走误差，确定检测到列车前方障碍物时列车安全位置。6.一种安装在列车上的电子设备，其特征在于，包括：处理器和检测器；所述检测器，用于检测列车前方是否有障碍物；所述处理器，用于通过所述检测器检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；根据列车的当前运行数据，确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；其中，所述预测面积是列车紧急制动过程中速度和时间形成的速度曲线图中，速度曲线、速度坐标轴和时间坐标轴围成的区域面积；根据所述目标函数关系和所述距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；根据列车的当前紧急加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，其中，所述紧急制动加速预测数据包括：切除牵引延迟阶段的加速度、惰行阶段的加速度、紧急制动实施阶段的加速度；所述处理器，具体用于：根据列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段，确定列车的参考加速度；将所述列车的参考加速度和列车的当前加速度之和，作为切除牵引延迟阶段的加速度；将所述列车的参考加速度，作为惰行阶段的加速度；将预设的制动力加速度值和所述列车的参考加速度之和，作为紧急制动实施阶段的加速度。8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述处理器，具体用于：若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段不包含斜坡路段，则确定列车的参考加速度为零；若列车安全位置到列车前方障碍物之间的行驶路段包含斜坡路段，则根据斜坡路段和
列车行驶在斜坡路段上的加速度的对应关系，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的目标斜坡路段对应的加速度，作为列车的参考加速度；其中，若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段仅包含上坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最小的上坡路段，作为目标斜坡路段；若列车安全位置到列车前方障碍物之间的斜坡路段包含上坡路段和下坡路段，或斜坡路段仅包含下坡路段，则将列车安全位置到列车前方障碍物之间的坡度最大的下坡路段，作为目标斜坡路段。9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述处理器，具体用于：若列车的当前运行数据满足条件一，则采用条件一对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件一为列车当前处于加速状态，且第一速度差和第二速度差之和不小于零，所述第一速度差为切除牵引延迟阶段的速度差；所述第二速度差为惰行阶段的速度差；或若列车的当前运行数据满足条件二，则采用条件二对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件二为列车当前处于加速状态或匀速状态，且第一速度差和第二速度差之和小于零；或若列车的当前运行数据满足条件三，则采用条件三对应的函数关系作为目标函数关系；其中，条件三为列车当前处于减速状态。10.根据权利要求6～9任一项所述的电子设备，其特征在于，所述处理器，具体用于：根据列车的当前速度、上个周期结束时的速度以及周期时间，确定当前周期行走距离，并根据所述当前周期行走距离和列车驶过上一个应答器到当前周期之前的所有周期的行走距离，确定列车驶过上一个应答器后到检测到列车前方障碍物之间列车行驶的目标路程；根据所述目标路程和列车驶过上一个应答器时列车的置信位置，确定列车的当前置信位置；根据预设的误差系数和所述目标路程，确定列车的置信位置；根据所述列车的当前置信位置和所述列车最大行走误差，确定检测到列车前方障碍物时列车安全位置。

技术总结
本发明是关于一种列车紧急制动控制方法及安装在列车上的电子设备，涉及城市轨道交通技术领域，本发明包括：在检测到列车前方障碍物后，确定列车安全位置到列车前方障碍物之间的距离；确定列车需要进行紧急制动过程中每个制动阶段的当前紧急制动加速预测数据，以及确定列车的紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的目标函数关系；根据目标函数关系和距离，确定列车的当前紧急制动加速预测数据对应的紧急制动触发速度；根据列车的当前紧急制动加速数据对应的紧急制动触发速度，进行紧急制动控制。由于本发明通过紧急制动加速预测数据、预测面积和紧急制动触发速度之间的函数关系，提出一种紧急制动触发速度的求取方式。求取方式。求取方式。


技术研发人员：张溢斌 王福旺 李乐
受保护的技术使用者：青岛海信微联信号有限公司
技术研发日：2021.09.02
技术公布日：2023/3/6