列车虚拟编组控制方法、装置及车厢与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及列车虚拟编组控制方法、装置及车厢。


背景技术：

2.近年来，虚拟编组技术成为城市轨道交通的主要研究方向，通过使用无线通信替代机械上的联挂，实现不同型号列车的虚拟编组。列车虚拟编组后可以看作一列整车，其行车间隔可以大大缩短。并且根据不同时段的运营需求对列车编组数量进行灵活的动态调整能大大减少能耗。
3.目前虚拟编组技术上主要基于车车通信的列车自主运行系统(train autonomous circumambulate system，tacs)，tacs系统基于自身的运行任务和当前位置，主动与相邻列车交互信息，并根据交互信息自主更新移动授权，调整列车运行状态。
4.然而，基于车车通信的虚拟编组技术非常依赖于前后车之间的无线通信，一旦出现车车通信无法建立或者延时过大的情况，就会无法完成虚拟编组，稳定性差且不可靠。


技术实现要素：

5.本发明提供的列车虚拟编组控制方法、装置及车厢，用以解决现有技术中稳定性差且不可靠的缺陷，实现稳定可靠地虚拟编组。
6.本发明提供一种列车虚拟编组控制方法，应用于在后车厢的车载计算机，包括：
7.获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；
8.根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；
9.所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；
10.所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
11.根据本发明提供的一种列车虚拟编组控制方法，所述第一状态信息还包括：第一距离和前车速度；所述第二状态信息包括后车灯信息；
12.所述根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态，包括：
13.在根据所述后车灯信息，确定在后运行灯为第一显示，且确定所述第一距离和所述前车速度满足预设条件的情况下，确定所述前车灯信息；
14.若根据所述前车灯信息，确定所述在前车厢的在前运行灯为所述第一显示，则建立与所述在前车厢的虚拟编组。
15.根据本发明提供的一种列车虚拟编组控制方法，在所述建立与所述在前车厢的虚拟编组之后，还包括：
16.在确定所述在前运行灯和在后运行灯均为第二显示的情况下，所述编组状态为编组保持；
17.根据所述前车灯信息，确定所述在前车厢的动作倾向；
18.根据所述动作倾向，控制所述在后运行灯保持第二显示。
19.根据本发明提供的一种列车虚拟编组控制方法，在所述建立与所述在前车厢的虚拟编组之后，还包括：
20.在确定所述在前运行灯为第三显示的情况下，生成显示指令，以控制所述在后运行灯进行第三显示；
21.确定所述编组状态为编组解除。
22.本发明还提供一种列车虚拟编组控制方法，应用于在前车厢的车载计算机，包括：
23.获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；
24.根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；
25.所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；
26.所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
27.根据本发明提供的一种列车虚拟编组控制方法，所述第一状态信息还包括：第一距离和前车速度；所述第二状态信息包括第二距离、后车速度和后车灯信息；
28.所述根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息，包括：
29.在根据所述后车灯信息，确定所述在后车厢的在后运行灯为第二显示的情况下，确定所述编组状态为编组保持；
30.根据控制指令、所述第二距离和所述后车速度，控制所述在前车厢的车灯显示。
31.本发明还提供一种列车虚拟编组控制装置，包括：
32.第一获取模块，用于获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；
33.第一确定模块，用于根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；
34.所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；
35.所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
36.本发明还提供一种列车虚拟编组控制装置，包括：
37.第二获取模块，用于获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；
38.第二确定模块，用于根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；
39.所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；
40.所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
41.本发明还提供一种车厢，包括设置于所述车厢内的车载计算机，所述车厢两端均设置有车载传感器和运行灯；所述车载传感器用于采集相邻车厢的相对端的图像信息、点云数据、本车速度和相对速度；
42.所述车载计算机，用于根据所述图像信息确定所述相邻车厢的车灯显示信息，并根据所述点云数据确定与所述相邻车厢的相对距离，还用于根据所述本车速度和相对速度，确定所述相邻车厢的速度信息；
43.所述车厢还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述车载计算机上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述车载计算机执行时执行如上述任一种所述列车虚拟编组控制方法。
44.根据本发明提供的一种车厢，所述车载传感器包括：激光雷达、图像获取设备和测速设备；
45.所述激光雷达用于采集所述点云数据；
46.所述图像获取设备用于采集所述图像信息；
47.所述测速设备包括速度传感器和毫米波雷达，所述速度传感器用于采集所述本车速度，所述毫米波雷达用于采集所述相对速度。
48.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述列车虚拟编组控制方法。
49.本发明还提供一种非暂态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实现如上述任一种所述列车虚拟编组控制方法。
50.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述列车虚拟编组控制方法。
51.本发明提供的列车虚拟编组控制方法、装置及车厢，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。
附图说明
52.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
53.图1是本发明提供的列车虚拟编组控制方法的流程示意图之一；
54.图2是本发明提供的虚拟编组的结构示意图；
55.图3是本发明提供的tacs系统信息交互示意图；
56.图4是本发明提供的车厢的结构示意图；
57.图5是本发明提供的车厢一端的正面示意图；
58.图6是本发明提供的虚拟编组系统的原理示意图；
59.图7是本发明提供的编组建立的结构示意图；
60.图8是本发明提供的前车编组建立的流程示意图；
61.图9是本发明提供的后车编组建立的流程示意图；
62.图10是本发明提供的编组保持的结构示意图；
63.图11是本发明提供的前车编组保持的流程示意图；
64.图12是本发明提供的后车编组保持的流程示意图；
65.图13是本发明提供的编组解除的结构示意图；
66.图14是本发明提供的前车编组解除的流程示意图；
67.图15是本发明提供的后车编组解除的流程示意图；
68.图16是本发明提供的列车虚拟编组控制方法的流程示意图之二；
69.图17是本发明提供的列车虚拟编组控制装置的结构示意图之一；
70.图18是本发明提供的列车虚拟编组控制装置的结构示意图之二；
71.图19是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
72.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
73.要实现虚拟编组运行，后车必须保持实时得知前车当前的距离、速度以及动作倾向，并可预判前车状态及下一步的牵引、制动动作。
74.本发明提供的列车虚拟编组控制方法、装置及车厢，在前运行灯和信号灯等提示来预判前车下一步行为，无需为后车在通信手段之外增加一种基于视觉的前车状态判断，可用于车车通信信息的比较确认以及在通信故障后的后备模式。
75.下面结合图1至图19描述本发明的实施例所提供的列车虚拟编组控制方法、装置及车厢。
76.图1是本发明提供的列车虚拟编组控制方法的流程示意图之一，如图1所示，应用于在后车厢的车载计算机，包括但不限于以下步骤：
77.首先，在步骤s11中，获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的。
78.图2是本发明提供的虚拟编组的结构示意图，如图2所示，虚拟编组是通过车车之间无线通信使后车获取前车的运行状态，从而控制后车的运行，通过虚拟编组方式，前后车可以看作进行了联挂，只是联挂的物理方式由机械变成了无线通信。
79.现代城市轨道交通大多采用基于无线通信的列车自动控制(communication based train control，cbtc)系统，cbtc系统大多采用移动闭塞，移动闭塞的行车许可证终点为前车安全车尾。移动闭塞是通过车载设备和轨旁设备不间断地双向通信，区域控制器可以根据列车的实时速度和动态位置计算列车的最大制动距离，列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离则为列车的安全防护距离。
80.但是随着列车速度的不断提高，cbtc系统的安全防护距离不断增大，因此移动闭塞不能从根本上减小列车追踪间隔。
81.图3是本发明提供的tacs系统信息交互示意图，如图3所示，车厢a与车厢b之间车车通信，调度系统分别与每节车厢进行双向通信，可以利用相邻车厢之间的车车通信，再通过调度系统实现对车厢的控制。
82.在本发明的实施例中，在前车厢(以下简称：前车)和在后车厢(以下简称：后车)均有头尾两端，以车厢的运行方向为参考，与运行方向同向的一端为车头，与运行方向反向的一端为车尾，前车和后车同向且同轨运行，前车通过车尾的车载传感器对后车进行信息采集，后车通过车头的车载传感器对前车进行信息采集。
83.图4是本发明提供的车厢的结构示意图，如图4所示，为车厢的左半段，车厢内的电器柜中设置有车载计算机，车载计算机中预先设置有车灯信息，以及车灯信息表示的含义，车厢的头尾两端均设置有车载传感器，车载传感器包括：2个激光雷达、2个相机、2个毫米波雷达和速度传感器等，相机包括长焦相机和短焦相机，在该车厢的运行方向为由右至左的情况下，该车厢为后车，激光雷达、相机和毫米波雷达正对后车的前进方向，激光雷达和相机用于采集与该车头相邻的前车的车尾的点云数据和图像信息，毫米波雷达用于采集相邻车厢与本车厢的相对速度，速度传感器装设于车厢的轮子上，用于采集后车速度。
84.后车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第一距离；
85.后车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取前车灯信息；
86.后车的车载计算机还接收速度传感器采集的后车速度，以及毫米波雷达采集的相对速度，并根据后车速度和相对速度，确定前车的前车速度。
87.第一状态信息包括：前车灯信息、第一距离和前车速度，第一状态信息可以为后车的车头的车载传感器对前车的车尾进行信息采集后，经由后车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的。
88.图5是本发明提供的车厢一端的正面示意图，如图5所示，包括位于上侧的2个运行灯，以及位于下侧的2个指示灯，车厢在进行加速、减速、倒车、转弯和停车等动作之前，会通过信号灯进行相应的灯光显示动作倾向，车厢的编组状态会通过运行灯进行相应的灯光显示。相机拍摄的图像信息可以包括所有运行灯和指示灯的亮灯状况。信号灯可以包括刹车灯、转向灯以及倒车灯等。此外，还可以对车灯进行改造，或是增加专用灯，使得相邻车厢之间通过相互观察，能够得到更多的信息。
89.接着，在步骤s12中，根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
90.对应地，第二状态信息包括：后车灯信息、第二距离和后车速度，第二状态信息为前车的车尾的车载传感器对后车的车头进行信息采集后，由前车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的，第二距离为前车监测到的与后车之间的相对距离。
91.后车灯信息可以包括：运行灯状态和信号灯状态，根据运行灯状态可以确定的编组状态，以及根据信号灯状态可以确定的动作倾向。所述编组状态包括：编组建立、编组保持和编组解除等，动作倾向可以为即将做出加速、减速、倒车、转弯和停车等动作。
92.图6是本发明提供的虚拟编组系统的原理示意图，如图6所示，通过后车对前车进行信息采集，以及前车对后车进行信息采集，实现前车与后车之间的虚拟连接。
93.车灯显示信息预置在车载计算机中的、固定的运行灯显示和信号灯显示所表示的固定含义的信息。表1为本发明提供的运行灯显示所表示的固定含义，如表1所示，不同的运行灯状态可以表示不同的编组状态，也可以利用现有的车灯及逆行显示改造，目前的运行灯分左右两个灯，一个显示红光，另一个显示白光，作为车头时运行灯显示白光，作为车尾时显示红光。
94.表1运行灯显示
95.显示含义运行灯状态编组建立运行灯红色和白色交替闪烁编组保持运行灯红色和白色常亮编组解除运行灯红色闪烁
……
96.前车利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到后车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取后车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第二距离和后车速度，并根据第二距离、后车速度、后车的编组状态和动作倾向，控制前车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
97.对应地，后车利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到前车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取前车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第一距离和前车速度，并根据第一距离、前车速度、前车的编组状态和的动作倾向，控制后车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
98.前车持续获取后车的第二状态信息，若第二距离和后车速度满足预设条件，则确定后车满足编组建立条件，控制前车的运行灯为第一显示，即运行灯红色和白色交替闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，若第一距离和前车速度满足预设条件，且根据前车灯信息确定前车的运行灯为第一显示，则确定前车与后车编组建立，并控制后车的运行灯为第一显示。
99.其中，预设条件是根据列车之间的编组建立所需的间距和车速所设置的，包括前车速度和后车速度均不大于速度阈值，且前车和后车之间的距离不大于间距阈值，虚拟编组所需的精度越高，速度阈值和间距阈值越小，例如，距离阈值可以为30米、15米或10米。若前车和后车速度太快，前后车的编组建立会有风险，因此需要监测前车速度和后车车速，例如速度阈值为0米/小时，前车和后车只能在车站内处于静止状态时才能进行编组建立。前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，即运行灯红色和白色常亮，若确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
100.前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，若前车接收到编组解除指令，则控制前车的运行灯为第三显示，即运行灯红色闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，在根据前车灯信息确定在线车厢的运行灯为第三显示的情况下，确定前车与后车编组解除，并控制后车的运行灯为第三显示。
101.本发明提供的列车虚拟编组控制方法，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。
102.可选地，所述第一状态信息还包括：第一距离和前车速度；所述第二状态信息包括后车灯信息；
103.所述根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态，包括：
104.在根据所述后车灯信息，确定在后运行灯为第一显示，且确定所述第一距离和所述前车速度满足预设条件的情况下，确定所述前车灯信息；
105.若根据所述前车灯信息，确定所述在前车厢的在前运行灯为所述第一显示，则建立与所述在前车厢的虚拟编组。
106.第一距离为后车的车载计算机得到的前车的车尾与后车的车头之间的距离；前车速度为后车的车载计算机根据采集的后车速度和相对速度得到的。后车灯信息可以包括：运行灯状态和信号灯状态，运行灯状态和信号灯状态为前车的车载计算机根据采集的图像信息进行视觉识别得到的。
107.前车持续获取后车的第二状态信息，若第二距离和后车速度满足预设条件，则确定后车满足编组建立条件，控制前车的运行灯为第一显示，向后车发起进入编组建立状态；后车持续获取前车的第一状态信息，若第一距离和前车速度满足预设条件，且通过识别前车的车灯，根据前车灯信息确定前车的运行灯为第一显示，确定前车进入编组建立的状态，则确定前车与后车编组建立，并控制后车的运行灯为第一显示。
108.图7是本发明提供的编组建立的结构示意图，如图7所示，编组建立由前车在确认两车的速度和两车之间的距离满足预设条件后，主动通过控制车灯显示向后车提示编组建立信息。后车通过视觉识别到前车编组建立信息后，再次确认两车的速度和两车之间的距离满足预设条件，开始建立编组，并通过控制车灯显示提示前车编组建立。
109.图8是本发明提供的前车编组建立的流程示意图，如图8所示，在编组建立过程中，若前车欲与后车建立编组，首先需要获取前车速度、后车速度以及两车之间的距离，以确认可以进入虚拟编组状态。前车利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行车辆识别，且结合采集的点云数据，得到后车的车辆点云，对车辆点云进行点云测距，得到第二距离；同时根据速度信息中的前车速度和相对速度进行速度判断，得到后车速度；接着，对第二距离进行距离判断，并对前车速度和后车速度进行速度判断，在第二距离、前车速度和后车速度满足预设条件的情况下，则允许编组建立，通过查询预置在前车的车载计算机中的车灯显示信息确认编组建立应该如何显示车灯，确认车灯显示后车载计算机需先控制前车车尾的车灯以轮训点亮的方式，将前车车尾的车灯全部点亮，以进行自检，若前车车尾的车灯均工作正常，则自检成功，可控制车灯显示前车进入编组建立状态，以提示后车进入编组建立状态。
110.图9是本发明提供的后车编组建立的流程示意图，如图9所示，后车要实现编组建立，需利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对采集的图像信息进行车辆识别，得到前车灯信息，进而可以确定前车进入编组建立状态；车辆识别结合采集的点云数据，得到前车的车辆点云，对车辆点云进行点云测距，得到第一距离；同时根据速度信息中的后车速度和相对速度进行速度判断，得到前车速度；在前车进入编组建立状态，且第一距离、前车速度和后车速度满足预设条件的情况下，则允许编组建立，通过查询预置在后车的车载计算机中的车灯显示信息确认编组建立应该如何显示车灯，确认车灯显示后车载计算机需先控制后车车头的车灯以轮训点亮的方式，将后车车头的车灯全部点亮，以进行自检，若后车车头的车灯均工作正常，则自检成功，可控制车灯显示提示前车编组已建立，后车完成编组建立。
111.根据本发明提供的列车虚拟编组控制方法，通过前车和后车互相采集数据的方式，以判断两车的速度距离满足虚拟编组的条件，进而在不通信的情况下建立两车的虚拟编组，具有低延时和高可靠性的特点。
112.可选地，在所述建立与所述在前车厢的虚拟编组之后，还包括：
113.在确定所述在前运行灯和在后运行灯均为第二显示的情况下，所述编组状态为编组保持；
114.根据所述前车灯信息，确定所述在前车厢的动作倾向；
115.根据所述动作倾向，控制所述在后运行灯保持第二显示。
116.前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，前车和后车之间编组保持，前车通过车尾的车灯向后车提示前车的下一步行为，即动作倾向，后车通过识别前车车尾的灯光，确定前车的动作倾向，还通过感知前车速度和第一距离，控制后车的动作和车灯显示，其中，后运行灯保持第二显示。若后车确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
117.图10是本发明提供的编组保持的结构示意图，如图10所示，前车不断确认后车处于编组保持状态、两车的速度以及两车之间的距离，并前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，通过控制前车车尾的车灯显示，向后车提示动作倾向。后车通过视觉识别前车的动作倾向，可以判断前车的下一步行为，并感知两车速度和两车之间距离来进行编组保持，并控制车灯提示前车处于编组保持状态。
118.图11是本发明提供的前车编组保持的流程示意图，如图11所示，在编组保持过程中，前车要实现编组保持，首先需要获取前车速度、后车速度以及两车之间的距离，以确认后车处于编组保持状态。前车在需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，生成前车灯信息，并通过控制前车车尾的车灯显示；前车还利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行车辆识别，以实现后车灯识别，通过查询预置在车载计算机中的车灯显示信息，得到后车灯信息，确定目前后车为编组保持，且结合采集的点云数据，得到后车的车辆点云，对车辆点云进行点云测距，得到第二距离；同时根据速度信息中的前车速度和相对速度进行速度判断，得到后车速度；接着，对第二距离进行距离判断，并对前车速度和后车速度进行速度判断，在第二距离、前车速度和后车速度满足预设条件，且确定后车为编组保持的情况下，根据前车的动作倾向查询预置在车载计算机中的车灯显示信息，确认前车车尾的车灯显示。
119.图12是本发明提供的后车编组保持的流程示意图，如图12所示，后车要实现编组保持，需利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对采集的图像信息进行车辆识别，得到前车灯信息，进而可以确定前车的动作倾向；且车辆识别结合采集的点云数据，得到前车的车辆点云，对车辆点云进行点云测距，得到第一距离；同时根据速度信息中的后车速度和相对速度进行速度判断，得到前车速度；在前车为编组保持，且第一距离、前车速度和后车速度满足预设条件的情况下，则根据前车动作倾向，得到前车下一步的行为，并根据前车下一步的行为控制后车行
为。
120.根据本发明提供的列车虚拟编组控制方法，通过前车和后车互相采集数据的方式，以判断两车的速度距离满足虚拟编组的条件，且状态仍处于编组保持，进而在不通信的情况下实现后车与前车的动作一致，实时主动感知解决通信延时的问题。
121.可选地，在所述建立与所述在前车厢的虚拟编组之后，还包括：
122.在确定所述在前运行灯为第三显示的情况下，生成显示指令，以控制所述在后运行灯进行第三显示；
123.确定所述编组状态为编组解除。
124.前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，若前车接收到编组解除指令，则控制前车的运行灯为第三显示，通过车尾的车灯向后车提示接触编组；后车持续获取前车的第一状态信息，通过识别前车的车灯，在根据前车灯信息确定在线车厢的运行灯为第三显示的情况下，控制后车编组解除，并控制后车的运行灯为第三显示。
125.图13是本发明提供的编组解除的结构示意图，如图13所示，前车和后车的编组解除，由前车主动控制车灯显示，以提示后车编组解除，后车通过视觉识别到编组解除信息后，实现编组解除，并控制前车车尾的车灯显示。
126.图14是本发明提供的前车编组解除的流程示意图，如图14所示，编组解除过程中，如果前车因为车况或计划有变需要解除编组，前车根据编组接触信息，查询预置在车载计算机中的车灯显示信息确认编组解除车灯如何显示，确认后控制车灯显示给后车提示编组解除。
127.图15是本发明提供的后车编组解除的流程示意图，如图15所示，后车通过对相机采集的图像信息进行处理，识别前车车辆和车灯后，通过查询预置在车载计算机中的车灯显示信息确认前车欲解除编组，则控制后车进行编组解除操作。
128.根据本发明提供的列车虚拟编组控制方法，通过激光雷达和测速设备实现车速和距离的感知，确认是否具备进入编组的条件，并且在进入编组状态后控制合理的速度和间距，通过对车灯的识别，实现编组建立、保持和解除，取代了车车通信设备的作用。
129.图16是本发明提供的列车虚拟编组控制方法的流程示意图之二，如图16所示，应用于在前车厢的车载计算机，包括：
130.首先，在步骤s21中，获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
131.前车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第二距离；
132.前车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取后车灯信息；
133.前车的车载计算机还接收速度传感器采集的前车速度，还接收毫米波雷达采集的相对速度，并根据前车速度和相对速度，确定后车的后车速度。
134.后车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第一距离；
135.后车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取前车灯信息；
136.后车的车载计算机还接收速度传感器采集的后车速度，以及毫米波雷达采集的相对速度，并根据后车速度和相对速度，确定前车的前车速度。
137.第一状态信息包括：前车灯信息、第一距离和前车速度，第一状态信息可以为后车的车头的车载传感器对前车的车尾进行信息采集后，经由后车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的。
138.对应地，第二状态信息包括：后车灯信息、第二距离和后车速度，第二状态信息为前车的车尾的车载传感器对后车的车头进行信息采集后，由前车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的，第二距离为前车监测到的与后车之间的相对距离。
139.后车灯信息可以包括：运行灯状态和信号灯状态，根据运行灯状态可以确定的编组状态，以及根据信号灯状态可以确定的动作倾向。所述编组状态包括：编组建立、编组保持和编组解除等，动作倾向可以为即将做出加速、减速、倒车、转弯和停车等动作。
140.接着，在步骤s22中，根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
141.如图6所示，通过后车对前车进行信息采集，以及前车对后车进行信息采集，实现前车与后车之间的虚拟连接。
142.前车利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到后车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取后车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第二距离和后车速度，并根据第二距离、后车速度、后车的编组状态和动作倾向，控制前车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
143.对应地，后车利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到前车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取前车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第一距离和前车速度，并根据第一距离、前车速度、前车的编组状态和的动作倾向，控制后车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
144.前车持续获取后车的第二状态信息，若第二距离和后车速度满足预设条件，则确定后车满足编组建立条件，控制前车的运行灯为第一显示，即运行灯红色和白色交替闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，若第一距离和前车速度满足预设条件，且根据前车灯信息确定前车的运行灯为第一显示，则确定前车与后车编组建立，并控制后车的运行灯为第一显示。
145.其中，预设条件是根据列车之间的编组建立所需的间距和车速所设置的，包括前车速度和后车速度均不大于速度阈值，且前车和后车之间的距离不大于间距阈值，虚拟编组所需的精度越高，速度阈值和间距阈值越小，例如，距离阈值可以为30米、15米或10米。若前车和后车速度太快，前后车的编组建立会有风险，因此需要监测前车速度和后车车速，例如速度阈值为0米/小时，前车和后车只能在车站内处于静止状态时才能进行编组建立。前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，即运行灯红色和白色常亮，若确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加
速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
146.前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，若前车接收到编组解除指令，则控制前车的运行灯为第三显示，即运行灯红色闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，在根据前车灯信息确定在线车厢的运行灯为第三显示的情况下，确定前车与后车编组解除，并控制后车的运行灯为第三显示。
147.本发明提供的列车虚拟编组控制方法，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。
148.可选地，所述第一状态信息还包括：第一距离和前车速度；所述第二状态信息包括第二距离、后车速度和后车灯信息；
149.所述根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息，包括：
150.在根据所述后车灯信息，确定所述在后车厢的在后运行灯为第二显示的情况下，确定所述编组状态为编组保持；
151.根据控制指令、所述第二距离和所述后车速度，控制所述在前车厢的车灯显示。
152.前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，前车和后车之间编组保持，前车通过车尾的车灯向后车提示前车的下一步行为，即动作倾向，后车通过识别前车车尾的灯光，确定前车的动作倾向，还通过感知前车速度和第一距离，控制后车的动作和车灯显示。若后车确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
153.如图10所示，前车不断确认后车处于编组保持状态、两车的速度以及两车之间的距离，并前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，通过控制前车车尾的车灯显示，向后车提示动作倾向。后车通过视觉识别前车的动作倾向，可以判断前车的下一步行为，并感知两车速度和两车之间距离来进行编组保持，并控制车灯提示前车处于编组保持状态。
154.如图11所示，在编组保持过程中，前车要实现编组保持，首先需要获取前车速度、后车速度以及两车之间的距离，以确认后车处于编组保持状态。前车在需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，生成前车灯信息，并通过控制前车车尾的车灯显示；前车还利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行车辆识别，以实现后车灯识别，通过查询预置在车载计算机中的车灯显示信息，得到后车灯信息，确定目前后车为编组保持，且结合采集的点云数据，得到后车的车辆点云，对车辆点云进行点云测距，得到第二距离；同时根据速度信息中的前车速度和相对速度进行速度判断，得到后车速度；接着，对第二距离进行距离判断，并对前车速度和后车速度进行速度判断，在第二距离、前车速度和后车速度满足预设条件，且确定后车为编组保持的情况下，根据前车的动作倾向查询预置在车载计算机中的车灯显示信息，确认前车车尾的车灯显示。
155.如图12所示，后车要实现编组保持，需利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对采集的图像信息进行车辆识别，得到前车灯信息，进而可以确定前车的动作倾向；且车辆识别结合采集的点云数据，得到前车的车辆点云，对车辆点云进行点云测距，得到第一距离；同时根据速度信息中的后车速度和相对速度进行速度判断，得到前车速度；在前车为编组保持，且第一距离、前车速度和后车速度满足预设条件的情况下，则根据前车动作倾向，得到前车下一步的行为，并根据前车下一步的行为控制后车行为。
156.根据本发明提供的列车虚拟编组控制方法，通过前车和后车互相采集数据的方式，以判断两车的速度距离满足虚拟编组的条件，且状态仍处于编组保持，进而在不通信的情况下实现后车与前车的动作一致，实时主动感知解决通信延时的问题。
157.下面对本发明提供的列车虚拟编组控制装置进行描述，下文描述的列车虚拟编组控制装置与上文描述的列车虚拟编组控制方法可相互对应参照。
158.图17是本发明提供的列车虚拟编组控制装置的结构示意图之一，如图17所示，包括：
159.第一获取模块1701，用于获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；
160.第一确定模块1702，用于根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
161.首先，第一获取模块1701获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的。
162.如图2所示，虚拟编组是通过车车之间无线通信使后车获取前车的运行状态，从而控制后车的运行，通过虚拟编组方式，前后车可以看作进行了联挂，只是联挂的物理方式由机械变成了无线通信。
163.现代城市轨道交通大多采用基于无线通信的列车自动控制(communication based train control，cbtc)系统，cbtc系统大多采用移动闭塞，移动闭塞的行车许可证终点为前车安全车尾。移动闭塞是通过车载设备和轨旁设备不间断地双向通信，区域控制器可以根据列车的实时速度和动态位置计算列车的最大制动距离，列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离则为列车的安全防护距离。
164.但是随着列车速度的不断提高，cbtc系统的安全防护距离不断增大，因此移动闭塞不能从根本上减小列车追踪间隔。
165.如图3所示，车厢a与车厢b之间车车通信，调度系统分别与每节车厢进行双向通信，可以利用相邻车厢之间的车车通信，再通过调度系统实现对车厢的控制。
166.在本发明的实施例中，在前车厢(以下简称：前车)和在后车厢(以下简称：后车)均有头尾两端，以车厢的运行方向为参考，与运行方向同向的一端为车头，与运行方向反向的一端为车尾，前车和后车同向同轨运行，前车通过车尾的车载传感器对后车进行信息采集，后车通过车头的车载传感器对前车进行信息采集。
167.如图4所示，为车厢的左半段，车厢内的电器柜中设置有车载计算机，车载计算机中预先设置有车灯信息，以及车灯信息表示的含义，车厢的头尾两端均设置有车载传感器，
车载传感器包括：2个激光雷达、2个相机、2个毫米波雷达和速度传感器等，相机包括长焦相机和短焦相机，在该车厢的运行方向为由右至左的情况下，该车厢为后车，激光雷达、相机和毫米波雷达正对后车的前进方向，激光雷达和相机用于采集与该车头相邻的前车的车尾的点云数据和图像信息，毫米波雷达用于采集相邻车厢与本车厢的相对速度，速度传感器装设于车厢的轮子上，用于采集后车速度。
168.后车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第一距离；
169.后车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取前车灯信息；
170.后车的车载计算机还接收速度传感器采集的后车速度，以及毫米波雷达采集的相对速度，并根据后车速度和相对速度，确定前车的前车速度。
171.第一状态信息包括：前车灯信息、第一距离和前车速度，第一状态信息可以为后车的车头的车载传感器对前车的车尾进行信息采集后，经由后车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的。
172.如图5所示，包括位于上侧的2个运行灯，以及位于下侧的2个指示灯，车厢在进行加速、减速、倒车、转弯和停车等动作之前，会通过信号灯进行相应的灯光显示动作倾向，车厢的编组状态会通过运行灯进行相应的灯光显示。相机拍摄的图像信息可以包括所有运行灯和指示灯的亮灯状况。信号灯可以包括刹车灯、转向灯以及倒车灯等。此外，还可以对车灯进行改造，或是增加专用灯，使得相邻车厢之间通过相互观察，能够得到更多的信息。
173.接着，第一确定模块1702根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
174.对应地，第二状态信息包括：后车灯信息、第二距离和后车速度，第二状态信息为前车的车尾的车载传感器对后车的车头进行信息采集后，由前车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的，第二距离为前车监测到的与后车之间的相对距离。
175.后车灯信息可以包括：运行灯状态和信号灯状态，根据运行灯状态可以确定的编组状态，以及根据信号灯状态可以确定的动作倾向。所述编组状态包括：编组建立、编组保持和编组解除等，动作倾向可以为即将做出加速、减速、倒车、转弯和停车等动作。
176.如图6所示，通过后车对前车进行信息采集，以及前车对后车进行信息采集，实现前车与后车之间的虚拟连接。
177.车灯显示信息预置在车载计算机中的、固定的运行灯显示和信号灯显示所表示的固定含义的信息。表1为本发明提供的运行灯显示所表示的固定含义，如表1所示，不同的运行灯状态可以表示不同的编组状态，也可以利用现有的车灯及逆行显示改造，目前的运行灯分左右两个灯，一个显示红光，另一个显示白光，作为车头时运行灯显示白光，作为车尾时显示红光。
178.表1运行灯显示
[0179][0180][0181]
前车利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到后车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取后车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第二距离和后车速度，并根据第二距离、后车速度、后车的编组状态和动作倾向，控制前车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
[0182]
对应地，后车利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到前车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取前车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第一距离和前车速度，并根据第一距离、前车速度、前车的编组状态和的动作倾向，控制后车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
[0183]
前车持续获取后车的第二状态信息，若第二距离和后车速度满足预设条件，则确定后车满足编组建立条件，控制前车的运行灯为第一显示，即运行灯红色和白色交替闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，若第一距离和前车速度满足预设条件，且根据前车灯信息确定前车的运行灯为第一显示，则确定前车与后车编组建立，并控制后车的运行灯为第一显示。
[0184]
其中，预设条件是根据列车之间的编组建立所需的间距和车速所设置的，包括前车速度和后车速度均不大于速度阈值，且前车和后车之间的距离不大于间距阈值，虚拟编组所需的精度越高，速度阈值和间距阈值越小，例如，距离阈值可以为30米、15米或10米。若前车和后车速度太快，前后车的编组建立会有风险，因此需要监测前车速度和后车车速，例如速度阈值为0米/小时，前车和后车只能在车站内处于静止状态时才能进行编组建立。前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，即运行灯红色和白色常亮，若确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
[0185]
前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，若前车接收到编组解除指令，则控制前车的运行灯为第三显示，即运行灯红色闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，在根据前车灯信息确定在线车厢的运行灯为第三显示的情况下，确定前车与后车编组解除，并控制后车的运行灯为第三显示。
[0186]
本发明提供的列车虚拟编组控制装置，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进
行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。
[0187]
图18是本发明提供的列车虚拟编组控制装置的结构示意图之二，如图18所示，包括：
[0188]
第二获取模块1801，用于获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；
[0189]
第二确定模块1802，用于根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
[0190]
首先，第二获取模块1801获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
[0191]
前车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第二距离；
[0192]
前车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取后车灯信息；
[0193]
前车的车载计算机还接收速度传感器采集的前车速度，还接收毫米波雷达采集的相对速度，并根据前车速度和相对速度，确定后车的后车速度。
[0194]
后车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第一距离；
[0195]
后车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取前车灯信息；
[0196]
后车的车载计算机还接收速度传感器采集的后车速度，以及毫米波雷达采集的相对速度，并根据后车速度和相对速度，确定前车的前车速度。
[0197]
第一状态信息包括：前车灯信息、第一距离和前车速度，第一状态信息可以为后车的车头的车载传感器对前车的车尾进行信息采集后，经由后车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的。
[0198]
对应地，第二状态信息包括：后车灯信息、第二距离和后车速度，第二状态信息为前车的车尾的车载传感器对后车的车头进行信息采集后，由前车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的，第二距离为前车监测到的与后车之间的相对距离。
[0199]
后车灯信息可以包括：运行灯状态和信号灯状态，根据运行灯状态可以确定的编组状态，以及根据信号灯状态可以确定的动作倾向。所述编组状态包括：编组建立、编组保持和编组解除等，动作倾向可以为即将做出加速、减速、倒车、转弯和停车等动作。
[0200]
接着，第二确定模块1802根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
[0201]
如图6所示，通过后车对前车进行信息采集，以及前车对后车进行信息采集，实现前车与后车之间的虚拟连接。
[0202]
前车利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和
速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到后车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取后车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第二距离和后车速度，并根据第二距离、后车速度、后车的编组状态和动作倾向，控制前车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
[0203]
对应地，后车利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到前车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取前车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第一距离和前车速度，并根据第一距离、前车速度、前车的编组状态和的动作倾向，控制后车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
[0204]
前车持续获取后车的第二状态信息，若第二距离和后车速度满足预设条件，则确定后车满足编组建立条件，控制前车的运行灯为第一显示，即运行灯红色和白色交替闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，若第一距离和前车速度满足预设条件，且根据前车灯信息确定前车的运行灯为第一显示，则确定前车与后车编组建立，并控制后车的运行灯为第一显示。
[0205]
其中，预设条件是根据列车之间的编组建立所需的间距和车速所设置的，包括前车速度和后车速度均不大于速度阈值，且前车和后车之间的距离不大于间距阈值，虚拟编组所需的精度越高，速度阈值和间距阈值越小，例如，距离阈值可以为30米、15米或10米。若前车和后车速度太快，前后车的编组建立会有风险，因此需要监测前车速度和后车车速，例如速度阈值为0米/小时，前车和后车只能在车站内处于静止状态时才能进行编组建立。前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，即运行灯红色和白色常亮，若确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
[0206]
前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，若前车接收到编组解除指令，则控制前车的运行灯为第三显示，即运行灯红色闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，在根据前车灯信息确定在线车厢的运行灯为第三显示的情况下，确定前车与后车编组解除，并控制后车的运行灯为第三显示。
[0207]
本发明提供的列车虚拟编组控制装置，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。
[0208]
如图4所示，本发明还提供一种车厢，包括设置于所述车厢内的车载计算机，所述车厢两端均设置有车载传感器和运行灯；所述车载传感器用于采集相邻车厢的相对端的车头的图像信息、点云数据、本车速度和相对速度；
[0209]
所述车载计算机，用于根据所述图像信息确定所述相邻车厢的车灯显示信息，并根据所述点云数据确定与所述相邻车厢的相对距离，还用于根据所述本车速度和相对速度，确定所述相邻车厢的速度信息；
[0210]
所述车厢还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述车载计算机上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述车载计算机执行时执行如上述任一实施例所述列车虚
拟编组控制方法。
[0211]
可选地，所述车载传感器包括：激光雷达、图像获取设备和测速设备；
[0212]
所述激光雷达用于采集所述点云数据；
[0213]
所述图像获取设备用于采集所述图像信息；
[0214]
所述测速设备包括速度传感器和毫米波雷达，所述速度传感器用于采集所述本车速度，所述毫米波雷达用于采集所述相对速度。
[0215]
首先，后车的车载计算机获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的。
[0216]
如图2所示，虚拟编组是通过车车之间无线通信使后车获取前车的运行状态，从而控制后车的运行，通过虚拟编组方式，前后车可以看作进行了联挂，只是联挂的物理方式由机械变成了无线通信。
[0217]
现代城市轨道交通大多采用基于无线通信的列车自动控制(communication based train control，cbtc)系统，cbtc系统大多采用移动闭塞，移动闭塞的行车许可证终点为前车安全车尾。移动闭塞是通过车载设备和轨旁设备不间断地双向通信，区域控制器可以根据列车的实时速度和动态位置计算列车的最大制动距离，列车的长度加上这一最大制动距离并在列车后方加上一定的防护距离则为列车的安全防护距离。
[0218]
但是随着列车速度的不断提高，cbtc系统的安全防护距离不断增大，因此移动闭塞不能从根本上减小列车追踪间隔。
[0219]
如图3所示，车厢a与车厢b之间车车通信，调度系统分别与每节车厢进行双向通信，可以利用相邻车厢之间的车车通信，再通过调度系统实现对车厢的控制。
[0220]
在本发明的实施例中，在前车厢(以下简称：前车)和在后车厢(以下简称：后车)均有头尾两端，以车厢的运行方向为参考，与运行方向同向的一端为车头，与运行方向反向的一端为车尾，前车和后车同向同轨运行，前车通过车尾的车载传感器对后车进行信息采集，后车通过车头的车载传感器对前车进行信息采集。
[0221]
如图4所示，为车厢的左半段，车厢内的电器柜中设置有车载计算机，车载计算机中预先设置有车灯信息，以及车灯信息表示的含义，车厢的头尾两端均设置有车载传感器，车载传感器包括：2个激光雷达、2个相机、2个毫米波雷达和速度传感器等，相机包括长焦相机和短焦相机，在该车厢的运行方向为由右至左的情况下，该车厢为后车，激光雷达、相机和毫米波雷达正对后车的前进方向，激光雷达和相机用于采集与该车头相邻的前车的车尾的点云数据和图像信息，毫米波雷达用于采集相邻车厢与本车厢的相对速度，速度传感器装设于车厢的轮子上，用于采集后车速度。
[0222]
后车的车载计算机接收激光雷达采集的点云数据，并基于点云数据计算后车与前车之间的相对距离，确定该相对距离为第一距离；
[0223]
后车的车载计算机还接收相机采集的图像信息，并根据图像信息获取前车灯信息；
[0224]
后车的车载计算机还接收速度传感器采集的后车速度，以及毫米波雷达采集的相对速度，并根据后车速度和相对速度，确定前车的前车速度。
[0225]
第一状态信息包括：前车灯信息、第一距离和前车速度，第一状态信息可以为后车的车头的车载传感器对前车的车尾进行信息采集后，经由后车的车载计算机对采集的信息
进行处理后得到的。
[0226]
如图5所示，包括位于上侧的2个运行灯，以及位于下侧的2个指示灯，车厢在进行加速、减速、倒车、转弯和停车等动作之前，会通过信号灯进行相应的灯光显示动作倾向，车厢的编组状态会通过运行灯进行相应的灯光显示。相机拍摄的图像信息可以包括所有运行灯和指示灯的亮灯状况。信号灯可以包括刹车灯、转向灯以及倒车灯等。此外，还可以对车灯进行改造，或是增加专用灯，使得相邻车厢之间通过相互观察，能够得到更多的信息。
[0227]
接着，后车的车载计算机根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。
[0228]
对应地，第二状态信息包括：后车灯信息、第二距离和后车速度，第二状态信息为前车的车尾的车载传感器对后车的车头进行信息采集后，由前车的车载计算机对采集的信息进行处理后得到的，第二距离为前车监测到的与后车之间的相对距离。
[0229]
后车灯信息可以包括：运行灯状态和信号灯状态，根据运行灯状态可以确定的编组状态，以及根据信号灯状态可以确定的动作倾向。所述编组状态包括：编组建立、编组保持和编组解除等，动作倾向可以为即将做出加速、减速、倒车、转弯和停车等动作。
[0230]
如图6所示，通过后车对前车进行信息采集，以及前车对后车进行信息采集，实现前车与后车之间的虚拟连接。
[0231]
车灯显示信息预置在车载计算机中的、固定的运行灯显示和信号灯显示所表示的固定含义的信息。表1为本发明提供的运行灯显示所表示的固定含义，如表1所示，不同的运行灯状态可以表示不同的编组状态，也可以利用现有的车灯及逆行显示改造，目前的运行灯分左右两个灯，一个显示红光，另一个显示白光，作为车头时运行灯显示白光，作为车尾时显示红光。
[0232]
表1运行灯显示
[0233]
显示含义运行灯状态编组建立运行灯红色和白色交替闪烁编组保持运行灯红色和白色常亮编组解除运行灯红色闪烁
……
[0234]
前车利用车尾的激光雷达、相机以及测速设备对后车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，前车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到后车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取后车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第二距离和后车速度，并根据第二距离、后车速度、后车的编组状态和动作倾向，控制前车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
[0235]
对应地，后车利用车头的激光雷达、相机以及测速设备对前车进行点云数据、图像信息和速度信息的采集，后车的车载计算机对图像信息进行视觉识别，得到前车灯信息，并通过预置在车载计算机中的车灯显示信息进行解析，获取前车的编组状态和动作倾向，且对采集的点云数据和速度信息进行处理，得到第一距离和前车速度，并根据第一距离、前车速度、前车的编组状态和的动作倾向，控制后车的运行灯和信号灯进行对应的灯光显示。
[0236]
前车持续获取后车的第二状态信息，若第二距离和后车速度满足预设条件，则确
定后车满足编组建立条件，控制前车的运行灯为第一显示，即运行灯红色和白色交替闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，若第一距离和前车速度满足预设条件，且根据前车灯信息确定前车的运行灯为第一显示，则确定前车与后车编组建立，并控制后车的运行灯为第一显示。
[0237]
其中，预设条件是根据列车之间的编组建立所需的间距和车速所设置的，包括前车速度和后车速度均不大于速度阈值，且前车和后车之间的距离不大于间距阈值，虚拟编组所需的精度越高，速度阈值和间距阈值越小，例如，距离阈值可以为30米、15米或10米。若前车和后车速度太快，前后车的编组建立会有风险，因此需要监测前车速度和后车车速，例如速度阈值为0米/小时，前车和后车只能在车站内处于静止状态时才能进行编组建立。前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，即运行灯红色和白色常亮，若确定前车的运行灯为第二显示，根据后车灯信息确定后车的运行灯为第二显示，前车需要做出加速、减速、转弯和停车等动作前，会通过信号灯进行相应的灯光显示；后车持续获取前车的第一状态信息，若根据前车灯信息，确定前车的运行灯为第二显示，且第一距离和前车速度满足预设条件，则根据前车的信号灯的灯光显示，对后车的动作和信号灯进行控制。
[0238]
前车与后车编组建立之后，二者的运行灯均为第二显示，若前车接收到编组解除指令，则控制前车的运行灯为第三显示，即运行灯红色闪烁；后车持续获取前车的第一状态信息，在根据前车灯信息确定在线车厢的运行灯为第三显示的情况下，确定前车与后车编组解除，并控制后车的运行灯为第三显示。
[0239]
本发明提供的车厢，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。
[0240]
图19是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图19所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1910、通信接口(communications interface)1920、存储器(memory)1930和通信总线1940，其中，处理器1910，通信接口1920，存储器1930通过通信总线1940完成相互间的通信。处理器1910可以调用存储器1930中的逻辑指令，以执行列车虚拟编组控制方法，该方法包括：获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；
[0241]
和/或，
[0242]
获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
[0243]
此外，上述的存储器1930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以
使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0244]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的列车虚拟编组控制方法，该方法包括：
[0245]
获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；
[0246]
和/或，
[0247]
获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
[0248]
又一方面，本发明还提供一种非暂态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实现以执行上述各方法提供的列车虚拟编组控制方法，该方法包括：
[0249]
获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；
[0250]
和/或，
[0251]
获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。
[0252]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0253]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指
令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0254]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种列车虚拟编组控制方法，其特征在于，应用于在后车厢的车载计算机，包括：获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。2.根据权利要求1所述的列车虚拟编组控制方法，其特征在于，所述第一状态信息还包括：第一距离和前车速度；所述第二状态信息包括后车灯信息；所述根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态，包括：在根据所述后车灯信息，确定在后运行灯为第一显示，且确定所述第一距离和所述前车速度满足预设条件的情况下，确定所述前车灯信息；若根据所述前车灯信息，确定所述在前车厢的在前运行灯为所述第一显示，则建立与所述在前车厢的虚拟编组。3.根据权利要求2所述的列车虚拟编组控制方法，其特征在于，在所述建立与所述在前车厢的虚拟编组之后，还包括：在确定所述在前运行灯和在后运行灯均为第二显示的情况下，所述编组状态为编组保持；根据所述前车灯信息，确定所述在前车厢的动作倾向；根据所述动作倾向，控制所述在后运行灯保持所述第二显示。4.根据权利要求2或3所述的列车虚拟编组控制方法，其特征在于，在所述建立与所述在前车厢的虚拟编组之后，还包括：在确定所述在前运行灯为第三显示的情况下，生成显示指令，以控制所述在后运行灯进行第三显示；确定所述编组状态为编组解除。5.一种列车虚拟编组控制方法，其特征在于，应用于在前车厢的车载计算机，包括：获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。6.根据权利要求5所述的列车虚拟编组控制方法，其特征在于，所述第一状态信息还包括：第一距离和前车速度；所述第二状态信息包括第二距离、后车速度和后车灯信息；所述根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息，包括：在根据所述后车灯信息，确定所述在后车厢的在后运行灯为第二显示的情况下，确定所述编组状态为编组保持；根据控制指令、所述第二距离和所述后车速度，控制所述在前车厢的车灯显示。7.一种列车虚拟编组控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取在前车厢的第一状态信息；所述第一状态信息是基于在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；第一确定模块，用于根据所述第一状态信息，确定与所述在前车厢的编组状态；所述第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；所述第二状态信息是基于所述在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的。8.一种列车虚拟编组控制装置，其特征在于，包括：第二获取模块，用于获取在后车厢的第二状态信息；所述第二状态信息是基于在前车厢的车载传感器对所述在后车厢的信息采集确定的；第二确定模块，用于根据所述第二状态信息，确定所述在前车厢的前车灯信息；所述在前车厢的第一状态信息包括所述前车灯信息，所述第一状态信息是基于所述在后车厢的车载传感器对所述在前车厢的信息采集确定的；所述第一状态信息用于确定所述在后车厢与所述在前车厢的编组状态。9.一种车厢，其特征在于，包括设置于所述车厢内的车载计算机，所述车厢两端均设置有车载传感器和运行灯；所述车载传感器用于采集相邻车厢的相对端的图像信息、点云数据、本车速度和相对速度；所述车载计算机，用于根据所述图像信息确定所述相邻车厢的车灯显示信息，并根据所述点云数据确定与所述相邻车厢的相对距离，还用于根据所述本车速度和相对速度，确定所述相邻车厢的速度信息；所述车厢还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述车载计算机上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述车载计算机执行时执行如权利要求1-6任一项所述列车虚拟编组控制方法。10.根据权利要求9所述的车厢，其特征在于，所述车载传感器包括：激光雷达、图像获取设备和测速设备；所述激光雷达用于采集所述点云数据；所述图像获取设备用于采集所述图像信息；所述测速设备包括速度传感器和毫米波雷达，所述速度传感器用于采集所述本车速度，所述毫米波雷达用于采集所述相对速度。

技术总结
本发明提供的列车虚拟编组控制方法、装置及车厢，属于轨道交通技术领域，应用于在后车厢的车载计算机，包括：获取在前车厢的第一状态信息；第一状态信息是基于在后车厢的车载传感器对在前车厢的信息采集确定的；根据第一状态信息，确定与在前车厢的编组状态；第一状态信息中的前车灯信息是基于第二状态信息确定的；第二状态信息是基于在前车厢的车载传感器对在后车厢的信息采集确定的。本发明提供的列车虚拟编组控制方法、装置及车厢，通过相邻车厢之间相互观察和采集信息，可以在不依赖车车通信的情况下，实现相邻车厢之间的虚拟连接，进而根据采集的信息进行状态判断，实现稳定可靠地实现列车的虚拟编组。靠地实现列车的虚拟编组。靠地实现列车的虚拟编组。


技术研发人员：张强 张宇旻
受保护的技术使用者：北京埃福瑞科技有限公司
技术研发日：2022.08.30
技术公布日：2023/1/2