虚拟编组列车同步进出站控制方法、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及轨道交通领域，尤其涉及一种虚拟编组列车同步进出站控制方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.随着科技的快速发展，轨道交通发展迅速。由于轨道交通具有方便、快捷等特性，已成为众多乘客的出行选择。由此，轨道交通的运营压力也日益严峻。为了缓解运营压力，提出了使用虚拟编组技术以提高运行效率的运行模式，可以极大的缩短运行间隔。
3.虚拟编组技术是通过车与车直接无线通信，使后车获取前车的运行状态控制后车的运行，从而通过无线通信实现多列车以相同速度、极小间隔的列车协同运行方式。通过这种方式，以一定距离保持同步运行的列车可以看作进行了联挂，与传统方式相比将传统的物理车钩联挂变成了无线通信联挂。虚拟编组方式具有作业时间短、调整空间大的特点，能够极大提高线路通过能力、减小行车间隔，使得客流的适应性更好、车底的运用更加灵活。
4.新一代虚拟编组控制系统运行时，编组后车通过车-车通信实时获取前车的速度和位置信息，并根据这些信息计算ebi(emergencybrakeintervention，列车紧急制动触发速度)和进行自动运行控制；而编组前车的自动运行控制则不考虑后车的运动信息，直接按照单车进行自动运行控制。
5.虚拟编组列车是否能同步进出站对列车运行系统的顺畅程度及乘客的乘坐体验均具有一定影响，传统编组列车控制技术存在以下一些缺陷：
6.1)出站阶段，前车ebi高，后车ebi低，导致前车启动一段时间后，后车才启动；
7.2)区间追踪阶段：当前车驶离限速区域后会提速，此时后车仍在限速区域，无法提速，导致两车追踪间隔增大；不利于同步进站；
8.3)在列车进站阶段，由于后车的ebi很低，只能以比较低的制动率进行精准停车，而编组前车则按照单车时使用的较大制动率进行停车，导致两车的停站时间偏差进一步增大。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术缺陷之一，本技术实施例中提供了一种虚拟编组列车同步进出站控制方法、系统及存储介质。
10.根据本技术实施例的第一个方面，提供了一种虚拟编组列车同步进出站控制方法，所述方法包括：
11.获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；
12.根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态，所述虚拟编组列车的运行状态包括出站状态、驶离限速区间状态和进站状态；
13.获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数；
14.当虚拟编组列车处于出站状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制后车出
站，以使所述后车与前车同步出站；
15.当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间，以使前车和后车均驶离限速区间后，前车和后车同时提速；
16.当虚拟编组列车处于进站状态时，根据所述前车的运行参数控制前车进站，以使前车等待后车进站后，前车与后车同步进站。
17.根据本技术实施例的第二个方面，提供了一种虚拟编组列车同步进出站控制系统，所述系统包括：
18.位置信息获取单元，用于获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；
19.运行状态识别单元，用于根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态，所述虚拟编组列车的运行状态包括出站状态、驶离限速区间状态和进站状态；
20.运行参数获取单元，用于获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数；
21.控制单元，用于：
22.当虚拟编组列车处于出站状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制后车出站，以使所述后车与前车同步出站；
23.当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间，以使前车和后车均驶离限速区间后，前车和后车同时提速；
24.当虚拟编组列车处于进站状态时，根据所述前车的运行参数控制前车进站，以使前车等待后车进站后，前车与后车同步进站。
25.根据本技术实施例的第三个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如上所述的虚拟编组列车同步进出站控制方法。
26.采用本技术实施例中提供的虚拟编组列车同步进出站控制方法，通过对虚拟编组列车在出站状态、驶离限速区间状态和进站状态时的前车和后车运行参数进行获取，进而对前车和后车进行运行控制。本技术充分将前车和后车的运行状态进行关联，相互依赖，使得前车和后车在出站状态时能够同步出站、在驶离限速区间时能够同时提速，在进站状态时能够同步进站停车，保证了虚拟编组列车前车和后车进出站的同步性，提升列车运行系统的顺畅度和乘客的乘坐体验。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1为本技术实施例1所述的一种虚拟编组列车同步进出站控制方法的流程图；
29.图2为本技术实施例1所述的虚拟编组列车驶离限速区间时的前后车限速曲线和速度曲线图；
30.图3为本技术实施例1所述的虚拟编组列车处于进站状态时的限速曲线、前车目标速度曲线和前车停车目标速度曲线图；
31.图4为本技术实施例2所述的虚拟编组列车同步进出站控制系统的原理示意图。
具体实施方式
32.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术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技术的一部分实施例，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，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.实施例1
34.如图1，本实施例提出了一种虚拟编组列车同步进出站控制方法，该方法包括：
35.s101、获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；
36.s102、根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态。
37.具体的，本实施例中，虚拟编组列车前车和后车的位置信息可通过轨旁设备或前后车车身内置的定位设备实现获取，本实施例不做特殊限定。在获取前车和后车的位置信息后，即可识别虚拟编组列车的运行状态。本实施例所提出的方法针对于虚拟编组列车同步进出站控制。因此，本实施例中仅需识别虚拟编组列车的运行状态是否为出站状态、驶离限速区间状态和进站状态即可。在上述三种运行状态情况下实现同步，即可实现虚拟编组列车的同步进出站。
38.s103、获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数，根据所述前车和后车的运行参数控制前车和后车的同步进出站。
39.具体的，本实施例中，为了保证前车和后车的同步进出站，需要将前车和后车在上述三种运行状态情景下的前后车运行参数相关联，即前后车各自的运行状态彼此相关。本实施例将分别对虚拟编组列车处于出站状态、驶离限速区间状态和进站状态时前后车的控制进行说明。
40.(1)同步出站的控制过程
41.当虚拟编组立车处于出站状态时，根据前车和后车的运行参数控制后车出站，以使后车与前车同步出站。
42.具体的，首先，当虚拟编组列车处于出站状态时，根据前车和后车的运行参数获得后车出站期望加速度。然后，根据后车出站期望加速度获得后车牵引指令。最后根据所述后车牵引指令控制后车出站。
43.在传统控制方案中，通常将后车使用ebi减去一定余量得到的sbi作为目标追踪速度以进行pid控制。当ebi较小时，得到的sbi为0，无法输出牵引，这样就会使后车出现无法及时出站的情况。
44.本实施例所提出的同步出站的控制过程中，出站阶段后车不使用目标追踪速度进行pid控制，而是通过前车运行参数直接输出后车出站期望加速度，进而输出牵引控制后车出站。通过这种方式，只要前车启动，那么后车就会得到期望加速度，进而能够在前车出站的同时，后车也能够同步出站。完全避免了传统控制方案中所出现的后车无法及时出站的缺陷。
45.本实施例中，后车在出站阶段使用前车加速度为参考量直接进行控制，从而将前车和后车的运行状态关联在一起。由于加速度为瞬时变化，只要前车加速度发生变化，那么就可以关联至后车，以实现前后车同步出站。具体的，首先根据前车速度、后车速度和前后车距离获得可变参量；然后根据可变参量和前车加速度获得后车出站期望加速度。其中，后
车期望加速度＝前车加速度-可变参量。可变参量为根据前后车距离和速度实时计算出的量，具体为：可变参量＝配置系数
×
(一定时间后的前后车期望距离-前后车当前实际距离+后车速度-前车速度)。其中，配置系数为可通过实验调整获得的固定配置值。一定时间后的前后车期望距离为预测前车以当前状态运行一定时间后的前后车预期距离。本实施例在考虑前后车车速的同时，还充分考虑了前后车距离因素，从而更精确的控制前后车同步出站。
46.为了便于理解，举例说明后车出站期望加速度的计算过程。例如，虚拟编组列车处于出站状态时，前车加速度为80cm/ss，前车速度为1000cm/s，后车速度为500cm/s，前后车当前实际距离为2000cm，配置系数为1，1s后前后车期望距离为2300cm，那么：
47.后车出站期望加速度＝80-1
×
(2300-2000+500-1000)＝280cm/ss。后车ato(automatic train oeration，地铁自动驾驶系统)根据该后车出站期望加速度，会向后车输出牵引指令，进而通过该牵引指令控制后车出站。
48.(2)驶离限速区间的控制过程
49.当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间，以使前车和后车均驶离限速区间后，前车和后车同时提速。
50.在传统控制方案中，由于虚拟编组列车前车为单车控制，因此，通常使用前车最低限速控制前车运行。这样就会容易造成前车提速时，后车未提速，导致两车追踪间隔增大，不利于同步进站。
51.本实施例为了保证前后车的同步性，首先，获取当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时前车最低限速和后车最低限速。然后，将前车最低限速和后车最低限速中的较小值作为前车行驶速度。最后，根据前车行驶速度控制前车驶离限速区间。如图2所示，上方曲线为本实施例中虚拟编组列车驶离限速区间时前后车的限速曲线，下方曲线为本实施例中虚拟编组列车驶离限速区间时前后车的速度曲线。可以看出，本实施例将前车最低限速和后车最低限速中的较小值作为前车行驶速度，使得前后车都离开限速区间后前后车同时提速，保证两车的追踪间隔不会变得很大。
52.(3)同步进站的控制过程
53.当虚拟编组列车处于进站状态时，根据前车的运行参数控制前车进站，以使前车等待后车进站后，前车与后车同步进站。
54.传统控制方案中，虚拟编组列车前车和后车的停车制动率不同，导致前后车进站停车存在一定的时间偏差。
55.本实施例中，首先，以预设的第一停车制动率控制前车的第一阶段停车。然后以预设的第二停车制动率控制前车的第二阶段停车。其中，第二停车制动率小于第一停车制动率，第一停车制动率为前车常规进站行驶过程中的正常停车制动率。如图3所示，上方曲线为本实施例中虚拟编组列车处于进站状态时的限速曲线，中间曲线为本实施例中虚拟编组列车处于进站状态时前车的目标速度曲线，下方曲线为本实施例中虚拟编组列车处于进站状态时前车的停车目标速度曲线。本实施例首先第一停车制动率进行进站缓冲，然后再以较小的第二停车制动率缓慢停车。在此期间可以充分等待后车进站，并最终减少前车和后车的进站时间偏差，实现同步进站停车。
56.具体的，以预设的第一停车制动率控制前车的第一阶段停车的过程为：
57.前车实时计算前车目标速度v
coast
和以第一停车制动率a1制动的第一停车目标速
度v
stop
。当v
coast
》v
stop
时，进入前车的第一阶段停车，并以v
stop
作为目标速度进行控车。该第一阶段停车为前车进站的缓冲过程，也可以在短时间内对前车进行减速，以免出现运行危险。
58.以预设的第二停车制动率控制前车的第二阶段停车的过程为：
59.当v
stop
≤v
turn
时，进入前车的第二阶段停车，其中，v
turn
为第一阶段停车转至第二阶段停车的固定配置值，该固定配置值为根据仿真或现场实验确定的一个能保证前车精准停车的自定义值。在该第二阶段停车过程中，以固定配置的第二停车制动率a2计算第二停车目标速度v
stop
′
，并以该第二停车目标速度作为目标速度进行控车。该第二阶段停车以较低的停车制动率缓慢停车，以等待编组后车进站停车，保证两车的停站时间偏差不会很大。
60.实施例2
61.对应实施例1，本实施例提出一种虚拟编组列车同步进出站控制系统，如图4所示，该系统包括：
62.位置信息获取单元，用于获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；
63.运行状态识别单元，用于根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态，所述虚拟编组列车的运行状态包括出站状态、驶离限速区间状态和进站状态；
64.运行参数获取单元，用于获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数；
65.控制单元，用于：
66.当虚拟编组列车处于出站状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制后车出站，以使所述后车与前车同步出站；
67.当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间，以使前车和后车均驶离限速区间后，前车和后车同时提速；
68.当虚拟编组列车处于进站状态时，根据所述前车的运行参数控制前车进站，以使前车等待后车进站后，前车与后车同步进站。
69.由于虚拟编组列车同步进出站控制系统的实施例与虚拟编组列车同步进出站控制方法部分的实施例相互对应，因此虚拟编组列车同步进出站控制系统的实施例请参见虚拟编组列车同步进出站控制方法部分的实施例的描述，这里不再赘述。
70.实施例3
71.本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如上所述的虚拟编组列车同步进出站控制方法。
72.由于计算机可读存储介质部分的实施例与虚拟编组列车同步进出站控制方法部分的实施例相互对应，因此存储介质部分的实施例请参见虚拟编组列车同步进出站控制方法的实施例的描述，这里不再赘述。
73.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。本技术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。
74.本技术是参照根据本技术实施例的方法、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。
75.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。
76.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。
77.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
78.尽管已描述了本技术的优选实施例，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技术范围的所有变更和修改。
79.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种虚拟编组列车同步进出站控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态，所述虚拟编组列车的运行状态包括出站状态、驶离限速区间状态和进站状态；获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数；当虚拟编组列车处于出站状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制后车出站，以使所述后车与前车同步出站；当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间，以使前车和后车均驶离限速区间后，前车和后车同时提速；当虚拟编组列车处于进站状态时，根据所述前车的运行参数控制前车进站，以使前车等待后车进站后，前车与后车同步进站。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当虚拟编组列车处于出站状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制后车出站的过程包括：当虚拟编组列车处于出站状态时，根据前车和后车的运行参数获得后车出站期望加速度；根据所述后车出站期望加速度获得后车牵引指令；根据所述后车牵引指令控制后车出站。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据前车和后车的运行参数获得后车出站期望加速度的过程包括：根据前车速度、后车速度和前后车距离获得可变参量；根据所述可变参量和前车加速度获得后车出站期望加速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据前车速度、后车速度和前后车距离获得可变参量的过程包括：根据前车速度获得在一定时间后的前后车期望距离；根据所述一定时间后的前后车期望距离、前后车当前实际距离、前车速度和后车速度获得可变参量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间的过程包括：获取当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时前车最低限速和后车最低限速；将所述前车最低限速和后车最低限速中的较小值作为前车行驶速度；根据所述前车行驶速度控制前车驶离限速区间。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当虚拟编组列车处于进站状态时，根据所述前车的运行参数控制前车进站的过程包括：以预设的第一停车制动率控制前车的第一阶段停车；以预设的第二停车制动率控制前车的第二阶段停车，所述第二停车制动率小于所述第一停车制动率。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述以预设的第一停车制动率控制前车的第一阶段停车的过程包括：获取当虚拟编组列车处于进站状态时前车目标速度；
根据所述前车目标速度和第一停车制动率获得第一停车目标速度；以所述第一停车目标速度作为目标速度控制前车的第一阶段停车。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述以预设的第二停车制动率控制前车的第二阶段停车的过程包括：根据所述第一停车目标速度和第二停车制动率获得第二停车目标速度；以所述第二停车目标速度作为目标速度控制前车的第二阶段停车。9.一种虚拟编组列车同步进出站控制系统，其特征在于，所述系统包括：位置信息获取单元，用于获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；运行状态识别单元，用于根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态，所述虚拟编组列车的运行状态包括出站状态、驶离限速区间状态和进站状态；运行参数获取单元，用于获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数；控制单元，用于：当虚拟编组列车处于出站状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制后车出站，以使所述后车与前车同步出站；当虚拟编组列车处于驶离限速区间状态时，根据所述前车和后车的运行参数控制前车驶离限速区间，以使前车和后车均驶离限速区间后，前车和后车同时提速；当虚拟编组列车处于进站状态时，根据所述前车的运行参数控制前车进站，以使前车等待后车进站后，前车与后车同步进站。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1至8任一项所述的虚拟编组列车同步进出站控制方法。

技术总结
本申请实施例提供一种虚拟编组列车同步进出站控制方法、系统及存储介质，所述方法包括：获取虚拟编组列车前车和后车的位置信息；根据所述前车和后车的位置信息识别虚拟编组列车的运行状态，所述虚拟编组列车的运行状态包括出站状态、驶离限速区间状态和进站状态；获取虚拟编组列车前车和后车的运行参数，根据所述前车和后车的运行参数控制前车和后车的同步进出站。本申请充分将前车和后车的运行状态进行关联，相互依赖，使得前车和后车在出站状态时能够同步出站、在驶离限速区间时能够同时提速，在进站状态时能够同步进站停车，保证了虚拟编组列车前车和后车进出站的同步性，提升列车运行系统的顺畅度和乘客的乘坐体验。升列车运行系统的顺畅度和乘客的乘坐体验。升列车运行系统的顺畅度和乘客的乘坐体验。


技术研发人员：韩志伟 陈俊强 李克飞 韩笑 奚佳毅 赵海量 陈军科 黄齐武
受保护的技术使用者：交控科技股份有限公司 北京市轨道交通建设管理有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/4