【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城市轨道交通信号系统，尤其是涉及一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法、设备及介质。
技术介绍
1、城市轨道交通具有大运量、准时性、节能性等优点，承担了城市公共交通系统的大部分客流；随着城市化进程的推进，越来越多的新开线路采用了互联互通全自动运行系统，以满足越来越高的行车密度要求；列车自动驾驶系统的可靠性、高效性对线路的运营能力有非常大的影响；高峰时段的列车运营密度越来越高，两车之间的追踪间隔越来越小，几乎到了线路运营能力的设计上限。
2、在列车进站停车过程中，由于受前方信号临时关闭、或者机车信号短暂故障等干扰，会出现先是大制动减速、继而又满级牵引的现象；若此时停车点距离过近，那么大延时特性的列车很容易出现冲标问题；这是由于常规停站功能中的参考曲线计算属于即时运动规划，当停车点距离较远的时候，ato控制模块有足够的调整时间，让列车从区间巡航状态、减速进入到对标停站的滑模运动状态；当停车点距离较近的时候，如果没有考虑列车延时响应特性、距离约束、控制命令变化率约束等条件，那么列车运动学状态没有足够时间调整到滑模运动状态，不能很好地跟随参考速度曲线，导致列车冲标。
3、尽管全自动运行系统都配备了前向、反向自动跳跃功能，通过施加小级位牵引、配合轻制动，可以控制列车低速缓慢运行，实现未精确停车情况下的再次精确对标，但是跳跃功能适合于停车点5m距离内的精确停站任务，在停车距离超过5m范围外的近距离停站任务中，跳跃功能的低速运行特性会严重影响繁忙线路的运营效率。
技术实现思
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法、设备及介质。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供了一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，该方法包括以下步骤：
4、步骤s1，在参考曲线层面上，基于列车延时特性和加速度响应渐变特性设计多个近距离速度规划场景；
5、步骤s2，根据多种近距离速度规划场景运行过程中的相似性，构建二次方程速度规划模块和一次方程速度规划模块；
6、步骤s3，给出各场景下规划解存在的速度条件和距离条件，以及存在两个目标速度规划解时的选择机制。
7、作为优选的技术方案，所述步骤s1中的列车延时特性包括牵引延时、制动延时以及全常用制动释放延时；所述加速度响应渐变特性包括牵引加速度响应、牵引减速度响应、制动减速度响应、制动加速度响应以及全常用制动减速度缓解特性。
8、作为优选的技术方案，所述步骤s1中的加速度响应的渐变特性通过常jerk值的加速度变化过程来近似描述；所述的步骤s1中近距离速度规划场景涉及加速度变化率、加速度、速度和距离这四个变量之间的微分关系运算。
9、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块包含九个时间段，分别是牵引延时、常jerk值的加速度递增、匀加速、常jerk值的加速度递减、匀速运行、常jerk值的减速度递增、匀减速、以及常jerk值的减速度递减。
10、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块的规划解为匀速运行阶段速度，所述二次方程速度规划模块的列车初始状态包括静止状态和有初始速度的匀速运行状态。
11、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块的参数配置包括两种类型，其中第一类是由列车特性决定的，包括牵引延时和制动延时；第二类是项目设定值，包括匀速段运行时间、允许的最大加速度值和加速度变化率，以及允许的最小减速度值和减速度变化率。
12、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块包括第一个速度边界条件和第二个速度边界条件，其中所述第一个速度边界条件的来源是匀加速运行段的时间要大于等于零，所述第二个速度边界条件的来源是匀减速运行段的时间要大于等于零。
13、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块的距离边界计算依赖于速度边界条件，所述二次方程速度规划模块的规划解的存在条件为停车点距离大于等于二次方程速度规划模块的距离边界。
14、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的一次方程速度规划模块包括7个时间段，分别是列车全常用制动释放延时、常jerk值的全常用制动减速度递减、匀速运行、常jerk值的减速度递增、匀减速、以及常jerk值的减速度递减。
15、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的一次方程速度规划模块的规划解为匀速运行阶段速度，所述一次方程速度规划模块的列车初始状态为列车处于全常用制动减速开始释放时刻。
16、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的一次方程速度规划模块的参数配置包括两种类型，第一类是由列车特性决定的，包括全常用制动延时和制动延时；第二类是项目设定值，包括全常用制动减速度、全常用制动减速度缓解变化率、匀速段运行时间、允许的最小减速度值和减速度变化率，以及允许的最大加速度变化率。
17、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的一次方程速度规划模块的停站制动阶段包括四个时段，分别是制动延时、常jerk值的减速度递增、匀减速、常jerk值的减速度递减。
18、作为优选的技术方案，所述步骤s2中的一次方程速度规划模块的距离边界包括三部分运行距离，分别是全常用制动释放延时段的运行距离、全常用制动减速度缓解变化段的运行距离，以及停站制动时段的运行距离；
19、所述一次方程速度规划模块的规划解的存在条件是停车点距离大于等于一次方程速度规划模块的距离边界。
20、作为优选的技术方案，所述步骤s3中的各场景包括静止状态规划场景和减速状态规划场景，其中减速状态规划场景下的列车初始状态为列车处于全常用制动减速开始释放时刻，所述减速状态规划场景包括第一类子场景、第二类子场景和第三类子场景；
21、所述第一类子场景是列车在全制动释放延时段内速度降到零，然后进入到静止状态下的二次方程速度规划模块过程；
22、所述第二类子场景是列车在全常用制动减速度缓解时间段内速度降到零，然后进入到静止状态下的二次方程速度规划模块过程；
23、所述第三类子场景是列车在全常用制动缓解后速度没有降到零，此时存在两种可能解，分别是二次方程规划速度解和一次方程规划速度解。
24、作为优选的技术方案，所述第一类子场景中二次方程速度规划模块的初始速度值为0，初始距离值为停车点距离减去全常用制动释放延时段内的实际运行距离；
25、所述第二类子场景中二次方程速度规划模块的初始速度值为0，初始距离值为停车点距离减去两个时间段的运行距离，分别是全常用制动释放延时段的运行距离和全常用制动减速度缓解时间段内的实际运行距离；
26、所述第三类子场景中二次方程速度规划模块的初始速度值为全常用制动减速度缓解到0时刻的估算速度，初始距离值为停车点距离减去两个时间段的运行距离，分本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S1中的列车延时特性包括牵引延时、制动延时以及全常用制动释放延时；所述加速度响应渐变特性包括牵引加速度响应、牵引减速度响应、制动减速度响应、制动加速度响应以及全常用制动减速度缓解特性。
3.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S1中的加速度响应的渐变特性通过常Jerk值的加速度变化过程来近似描述；所述的步骤S1中近距离速度规划场景涉及加速度变化率、加速度、速度和距离这四个变量之间的微分关系运算。
4.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的二次方程速度规划模块包含九个时间段，分别是牵引延时、常Jerk值的加速度递增、匀加速、常Jerk值的加速度递减、匀速运行、常Jerk值的减速度递增、匀减速、以及常Jerk值的减速度递减。
5.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停
6.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的二次方程速度规划模块的参数配置包括两种类型，其中第一类是由列车特性决定的，包括牵引延时和制动延时；第二类是项目设定值，包括匀速段运行时间、允许的最大加速度值和加速度变化率，以及允许的最小减速度值和减速度变化率。
7.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的二次方程速度规划模块包括第一个速度边界条件和第二个速度边界条件，其中所述第一个速度边界条件的来源是匀加速运行段的时间要大于等于零，所述第二个速度边界条件的来源是匀减速运行段的时间要大于等于零。
8.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的二次方程速度规划模块的距离边界计算依赖于速度边界条件，所述二次方程速度规划模块的规划解的存在条件为停车点距离大于等于二次方程速度规划模块的距离边界。
9.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的一次方程速度规划模块包括7个时间段，分别是列车全常用制动释放延时、常Jerk值的全常用制动减速度递减、匀速运行、常Jerk值的减速度递增、匀减速、以及常Jerk值的减速度递减。
10.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的一次方程速度规划模块的规划解为匀速运行阶段速度，所述一次方程速度规划模块的列车初始状态为列车处于全常用制动减速开始释放时刻。
11.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的一次方程速度规划模块的参数配置包括两种类型，第一类是由列车特性决定的，包括全常用制动延时和制动延时；第二类是项目设定值，包括全常用制动减速度、全常用制动减速度缓解变化率、匀速段运行时间、允许的最小减速度值和减速度变化率，以及允许的最大加速度变化率。
12.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的一次方程速度规划模块的停站制动阶段包括四个时段，分别是制动延时、常Jerk值的减速度递增、匀减速、常Jerk值的减速度递减。
13.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S2中的一次方程速度规划模块的距离边界包括三部分运行距离，分别是全常用制动释放延时段的运行距离、全常用制动减速度缓解变化段的运行距离，以及停站制动时段的运行距离；
14.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤S3中的各场景包括静止状态规划场景和减速状态规划场景，其中减速状态规划场景下的列车初始状态为列车处于全常用制动减速开始释放时刻，所述减速状态规划场景包括第一类子场景、第二类子场景和第三类子场景；
15.根据权利要求14所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述第一类子场景中二次方程速度规划模块的初始速度值为0，初始距离值为停车点距离减去全常用制动释放延时段内的实际运行距离；
16.根据权利要求14所述一种城市轨道交通列车近距离停站...
【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s1中的列车延时特性包括牵引延时、制动延时以及全常用制动释放延时；所述加速度响应渐变特性包括牵引加速度响应、牵引减速度响应、制动减速度响应、制动加速度响应以及全常用制动减速度缓解特性。
3.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s1中的加速度响应的渐变特性通过常jerk值的加速度变化过程来近似描述；所述的步骤s1中近距离速度规划场景涉及加速度变化率、加速度、速度和距离这四个变量之间的微分关系运算。
4.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块包含九个时间段，分别是牵引延时、常jerk值的加速度递增、匀加速、常jerk值的加速度递减、匀速运行、常jerk值的减速度递增、匀减速、以及常jerk值的减速度递减。
5.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块的规划解为匀速运行阶段速度，所述二次方程速度规划模块的列车初始状态包括静止状态和有初始速度的匀速运行状态。
6.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块的参数配置包括两种类型，其中第一类是由列车特性决定的，包括牵引延时和制动延时；第二类是项目设定值，包括匀速段运行时间、允许的最大加速度值和加速度变化率，以及允许的最小减速度值和减速度变化率。
7.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块包括第一个速度边界条件和第二个速度边界条件，其中所述第一个速度边界条件的来源是匀加速运行段的时间要大于等于零，所述第二个速度边界条件的来源是匀减速运行段的时间要大于等于零。
8.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s2中的二次方程速度规划模块的距离边界计算依赖于速度边界条件，所述二次方程速度规划模块的规划解的存在条件为停车点距离大于等于二次方程速度规划模块的距离边界。
9.根据权利要求1所述一种城市轨道交通列车近距离停站速度规划方法，其特征在于，所述步骤s2中的一次方程速度规划模块包括7个时间段，分别是列车全常用制动释放延时、常je...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾立忠，吕新军，王维旸，熊波，王军，
申请(专利权)人：卡斯柯信号有限公司，
类型：发明
国别省市：
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