[发明专利]一种基于车钩力约束的自动驾驶方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于车钩力约束的自动驾驶方法及系统，方法包括：获取列车感知数据，获取列车当前状态数据，实时计算列车的车钩力；基于列车感知数据、列车当前状态数据、列车的车钩力以及车钩力限制值规划列车自动驾驶速度曲线；基于列车的车钩力以及车钩力限制值对列车进行速度跟随控制，输出牵引制动指令；响应牵引制动指令。本发明能够在保证全列车车钩力不超过限制值的条件下，快速实现车辆追踪规划速度曲线的控制指令输出，保证了列车在自动驾驶下的平稳安全运行。

技术领域

本发明涉及列车自动驾驶技术领域，尤其涉及一种基于车钩力约束的自动驾驶方法及系统。

背景技术

在国家货运专线铁路中，由于线路距离长，运行环境差异性较大，目前仍然以人工驾驶为主的方式操纵列车运行。重载货运具有“载重大，编组长”的特点，如大秦线的二万吨编组组合列车长达2.6公里，列车运行中纵向冲动大，操作不当甚至会导致脱钩断钩的情况，整个操作过程司机需要承受巨大压力。

当前主流重载列车自动驾驶控制算法中，速度曲线规划和速度控制主要以速度控制为目标，没有考虑车钩力实时计算及其约束，导致自动驾驶控制过程中为快速追踪目标速度在复杂线路段上列车容易出现断钩现象。

因此，如何安全有效的实现重载列车的自动驾驶，是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于车钩力约束的自动驾驶方法，能够在保证全列车车钩力不超过限制值的条件下，快速实现车辆追踪规划速度曲线的控制指令输出，保证了列车在自动驾驶下的平稳安全运行。

本发明提供了一种基于车钩力约束的自动驾驶方法，包括：

获取列车感知数据；

获取列车当前状态数据；

实时计算列车的车钩力；

基于所述列车感知数据、列车当前状态数据、列车的车钩力以及车钩力限制值规划列车自动驾驶速度曲线；

基于所述列车的车钩力以及车钩力限制值对列车进行速度跟随控制，输出牵引制动指令；

响应所述牵引制动指令。

优选地，所述实时计算列车的车钩力，包括：

根据运行场景确定各车厢之间初始车钩力间隙；

基于多质点动力学模型和车钩缓冲器模型，根据牵引制动指令、线路条件、列车参数和列车当前状态数据，计算各车厢的相对位移和相对速度；

基于车钩-缓冲器模型计算全列车的车钩力。

优选地，所述基于所述列车感知数据、列车当前状态数据、列车的车钩力以及车钩力限制值规划列车自动驾驶速度曲线，包括：

设定初始速度V0；

基于所述列车感知数据和列车当前状态数据，采用优化算法规划下一个目标速度V1；

判断列车的最大车钩力是否大于等于所述车钩力限制值，若否，则：

输出所述目标速度V1。

优选地，所述基于所述列车的车钩力以及车钩力限制值对列车进行速度跟随控制，输出牵引制动指令，包括：

获取列车目标速度；

基于所述目标速度进行速度跟随控制；

判断列车的最大车钩力是否大于等于所述车钩力限制值，若否，则：

输出牵引制动指令。

优选地，所述响应所述牵引制动指令后，还包括：

显示列车运行状态信息。