本發(fā)明涉及列車運行控制，尤其涉及一種列車進站停車階段目標速度曲線規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、列車自動駕駛子系統(tǒng)ato是在防護系統(tǒng)atp的防護下，根據(jù)移動授權(quán)ma提供的線路信息生成目標速度曲線，ato控制器根據(jù)目標速度曲線控制列車速度，實現(xiàn)自動駕駛。

2、為了實現(xiàn)列車的自動運行，需要根據(jù)列車的運行時刻要求、線路限速、區(qū)間長度、車輛性能等信息，生成合理的目標速度曲線v-s曲線，使列車按照目標速度曲線運行，從而滿足在運行時間、安全、節(jié)能等運行要求。

3、國內(nèi)外學者針對ato的目標速度曲線做了大量的研究并提出了相應的解決方法。文獻1《臨時限速條件下高鐵ato目標速度曲線的研究》(張江濤；武曉春.鐵道標準設計.2020(09))為了實現(xiàn)在列車進站停車階段的節(jié)能運行，將列車目標速度曲線設計為惰行-制動兩段如圖4所示。針對臨時限速調(diào)整的問題，提出采用pso算法搜索最優(yōu)巡航-惰行工況轉(zhuǎn)換點并計算目標速度。

4、而該方案需要用優(yōu)化技術(shù)搜索惰行和制動的切換點，計算量大，搜索時間長，對硬件算力要求高的問題。同時，由于未對加速度的變化率做限制，求解得到的速度曲線可能存在加加速度過大，導致乘客乘坐的舒適性變差。

5、文獻2《基于s曲線加減速控制方法的軌道交通列車目標速度曲線計算研究》(王海南.城市軌道交通研究.2021(07))采用基于s曲線模型來計算列車目標速度曲線。s曲線加減速控制方法將控制過程分為7個階段：加加速、勻加速、減加速、勻速、加減速、勻減速、減減速，每個階段所對應的時間段分別為t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7，如圖5所示。其中，在加加速、減加速、加減速、減減速等4個階段中，列車的加加速度(即加速度的變化率)j的絕對值恒定；勻加速和勻減速階段的加速度恒定，amax為最大加速度；勻速過程的加速度為0。這種控制方法在任意時刻的加速度都是連續(xù)變化的，可以避免沖擊，使速度曲線平滑。在列車運行過程中，在每個限速段套用s曲線，規(guī)劃對應的目標速度曲線。以圖6為例，在列車進站停車階段，限速段分成了3段：限速段1、2、3。以限速段1為例，進入限速段1的目標速度為5，區(qū)間最高速度為目標速度6，出該段的目標速度為7。給予這三點約束速度，按照s曲線的方法去規(guī)劃該段的目標速度。對限速段2和3，重復同樣的過程，從而完成停車階段目標速度的計算。

6、當前方案在列車進站停車階段，存在多個限速段，因而會將目標速度計算按照限速段的個數(shù)分成多條s曲線，最后再拼接。由于每條s曲線中可能由減速、勻速、甚至加速組成，就會導致拼接完成的制動階段速度曲線在加速、勻速、制動狀態(tài)之間切換，降低列車的舒適性，同時增大了運行能耗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

2、本發(fā)明提供了一種列車進站停車階段目標速度曲線規(guī)劃方法，該列車進站停車階段目標速度曲線規(guī)劃方法包括：

3、s1，從線路電子地圖中讀取列車進站制動階段的限速信息；

4、s2，根據(jù)限速信息，基于分段勻減速的運動模型獲取預制動率序列；

5、s3，對預制動率序列做平滑處理獲取目標制動率序列；

6、s4，根據(jù)起點處的目標速度和目標制動率序列，基于加減速的運動模型獲取各限速區(qū)段的目標速度曲線；

7、s5，對各限速區(qū)段的目標速度曲線進行插值處理獲取等時間間隔的目標速度曲線，以完成列車進站停車階段目標速度曲線規(guī)劃。

8、進一步地，列車進站制動階段的限速信息包括列車位置信息和限速值信息。

9、進一步地，s2包括：根據(jù)限速的段數(shù)，將列車位置劃分為相應的限速區(qū)段；將每一限速區(qū)段起點位置和終點位置的限速值減去安全速度余量作為每個起點位置和終點位置對應的預規(guī)劃目標速度，其中，終點停車位置的預規(guī)劃目標速度為0；根據(jù)每一限速區(qū)段起點位置和終點位置的預規(guī)劃目標速度、以及各限速區(qū)段的長度，按照勻減速的運動模型獲取各限速區(qū)段的預制動率；各限速區(qū)段的預制動率按照位置順序排列為預制動率序列。

10、進一步地，根據(jù)獲取各限速區(qū)段的預制動率，其中，dcc(i+1)為第i個限速區(qū)段終點位置的預制動率；vpre(i)和vpre(i+1)分別為第i個限速區(qū)段的起點位置和終點位置的預規(guī)劃目標速度；s(i)和s(i+1)分別為第i個限速區(qū)段的起點位置和終點位置，i＝1,2,…,n，n為整數(shù)。

11、進一步地，s3包括：判斷預制動率序列中，任意相鄰兩個預制動率的絕對差值是否大于預設制動率差值，若是，則將在后限速區(qū)段的預制動率變更為在先限速區(qū)段的預制動率加上預設制動率差值，以作平滑處理；平滑處理后的各限速區(qū)段的預制動率按照位置順序排列為目標制動率序列。

12、進一步地，s4包括：

13、s41，對起點處的限速區(qū)段采用恒定躍度的減加速模型，獲取當前限速區(qū)段運行時間以及當前限速區(qū)段終點的目標速度；

14、s42，判斷當前限速區(qū)段的是否小于0，其中，v(i)為第i個限速區(qū)段起點位置的目標速度，s(i)和s(i+1)分別為第i個限速區(qū)段的起點位置和終點位置，dcc_g(1)為起點處的目標制動率，dcc_g(i+1)為第i個限速區(qū)段終點位置的目標制動率，若temp≥0，則進入下一限速區(qū)段，并判斷當前限速區(qū)段是否為最后一個限速區(qū)段；若temp＜0，則當前限速區(qū)段變更為減加速-勻速模型，根據(jù)目標制動率序列和當前限速區(qū)段起點的目標速度獲取列車勻速開始位置和速度值；

15、s43，判斷當前列車位置與終點停車位置的距離是否大于預設制動距離，若是，則保持列車勻速行駛并返回判斷當前列車位置與終點停車位置的距離是否大于預設制動距離；若否，則列車按照預設制動率一次制動至終點停車位置；

16、s44，根據(jù)s41至s43中位置與目標速度的對應關系獲取各限速區(qū)段的目標速度曲線。

17、進一步地，s41中，根據(jù)獲取當前限速區(qū)段運行時間，其中，δt為當前限速區(qū)段運行時間。

18、進一步地，s42中，根據(jù)當前限速區(qū)段的起點位置和當前限速區(qū)段內(nèi)減加速模式運行的距離獲取列車勻速開始位置，其中，當前限速區(qū)段內(nèi)減加速模式運行的距離

19、進一步地，根據(jù)vss1＝v(i)+a(i)*tss1-0.5*a(i)*tss1*tss1獲取當前限速區(qū)段內(nèi)勻速的速度值vss1，其中，tss1為當前限速區(qū)段內(nèi)減加速模式運行的時長，

20、

21、進一步地，s42中，判斷當前限速區(qū)段是否為最后一個限速區(qū)段，若當前限速區(qū)段為最后一個限速區(qū)段，執(zhí)行s43；若當前限速區(qū)段不為最后一個限速區(qū)段，則對當前限速區(qū)段采用恒定躍度的減加速模型，獲取當前限速區(qū)段運行時間以及當前限速區(qū)段終點的目標速度，并返回判斷當前限速區(qū)段temp是否小于0。

22、應用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種列車進站停車階段目標速度曲線規(guī)劃方法，該方法根據(jù)限速信息基于分段勻減速的運動模型獲取預制動率序列，對預制動率序列做平滑處理，再基于加減速的運動模型獲取各限速區(qū)段的目標速度曲線，最后對目標速度曲線進行插值處理獲取最終的目標速度曲線。本發(fā)明得到的列車進站停車階段目標速度曲線平滑，整個減速階段制動減速度變化較小，避免了減速-勻速來回切換的情況，乘客乘坐舒適性得到極大提高，并且運行能耗也相應降低。