具体实施方式

下文中将结合附图对本申请实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1为本公开实施例的一种调整列车自动驾驶的控制参数的方法流程图，如图1所示，所述方法包括步骤S100- S140；

步骤S100. 根据ATO车载设备的初始控制参数执行停车；

步骤S110.提取本次ATO车载设备的预设停车数据；

步骤S120.根据所提取的停车数据分别确定ATO开始输出制动的第一制动点、车辆制动力开始起作用的第二制动点和车辆制动力完全施加上的第三制动点；

步骤S130.根据所确定的三个制动点分别确定每个制动点对应的行车数据；

步骤S140.根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数。

在本实施例中，根据ATO车载设备的初始控制参数执行停车。在本实施例中，在初次调整列车自动驾驶的控制参数时，列车停车所采用的参数为初始的控制参数，该初始的控制参数是根据车辆厂提供的车辆信息参数文件，车辆厂给出关于车辆控制器的延时参数信息，根据这个延时参数信息进行配置。在后续为调整列车自动驾驶的控制参数时，是采用本申请所述的方法所得到的调整后的控制参数。

本实施例的调整列车自动驾驶的控制参数的方法，应用于高速铁路ATO系统中，该系统不仅仅涉及时速200km/h及以下城际铁路CTCS-2+ATO（Chinese Train ControlSystem -2，中国列车运营控制系统）列控系统和时速100km/h以下的城轨CBTC系统，而且还涉及时速在350km/h的CTCS-3+ATO（Chinese Train Control System -3，中国列车运营控制系统）列控系统。对于现有精确停车原理进行分析，主要设计原则如下：

以高铁为例，自动控车的停准窗口为±50cm。在列车制动性能及外界环境稳定，且ATO车载设备获取的所有信息准确无误的情形下，若要列车停得尽可能的精准，则需要尽可能精确的计算出列车的制动距离。影响列车停车精度的因素至少有如下几点。

1.对标时列车控车状态的稳定性；

2.对标速度；

3.制动距离计算误差；

4.车辆制动减速度大小及其稳定性；

5.车辆传输及创建制动延迟及其稳定性；

6.车载设备测速测距误差；

7.车载ATO软件执行周期；

8.地面设备安装误差；

其中，车辆制动减速度大小及其稳定性、车辆传输及创建制动延迟及其稳定性、地面设备安装误差对车载ATO设备来说为不可抗拒因素，此处不做讨论。车载ATO软件执行周期理论上越小越好，但很多时候其受到硬件设备的限制，有一定的局限性，此处亦不作讨论。车载设备测速测距误差为测速测距功能，同样不作讨论。

1)对标时制动性能的稳定性

“对标时列车控车状态的稳定性”指对标停车过程中，ATO设备控制列车输出的制动百分比/制动等级，即：对标时，列车输出的制动百分比/制动等级应保持不变，以便使列车保持在相对稳定的控车状态。控车状态越稳定，ATO车载设备测得的列车速度、列车加速度等越是精确，相对的计算的制动距离则越准确。

在本实施例中，使用恒定减速度工况对标停车，即对标前恒制动率工况。原因为：在恒制动率工况下，列车近似于匀减速运行，控车状态较为稳定，可最大程度地提高车载设备测得的列车速度、列车加速度的精度。

2)对标速度

任何软件的执行都需要时间，车载ATO软件也有其自身的执行周期。在车载ATO软件执行周期确定的情况下，其对标速度应当有其上限，该上限可通过软件执行周期及停车窗口联合计算。

如图2所示停车示意图，T1、T2为相邻的两个软件周期，车辆T1、车辆T2为对应周期同一车辆的位置。假定车辆从时刻T1到时刻T2做匀速运动，则车辆在T1、T2时刻的速度相同，设其为V。由图1可知，若T1时刻施加停车制动，最终列车会停在点D，若T2时刻施加停车制动，最终列车会停在点E。点D不在±50cm的精确停车窗口内，点E在±50cm的精确停车窗口内，故只需选择在T2时刻施加停车制动，即可将列车控停在精确停车窗口内。

在速度过高时，则有可能造成T1、T2时刻施加制动均不能将列车控停在精确停车窗口内的场景，即：T1时刻施加停车制动会将车控停在B点之前（未到B点），在T2时刻施加停车制动又会将车控停在C点之后（越过C点）。临界场景为，T1时刻施加制动会将列车控停在B点，T2时刻施加制动会将列车控停在C点，即：T1—T2时刻的走行距离等于B—C的距离。设车载ATO软件执行周期为T _cycle ，则有V*T _cycle =50cm-(-50cm)，由此可得： V=1/ T _cycle (m/s)。假定T _cycle =250ms，则V=4m/s，即：车载ATO软件执行周期为250ms时，对标速度不能超过4m/s。

一些场景中，因受到车辆制动减速度稳定性、车辆传输及创建制动延迟稳定性、地面设备安装误差、硬件磨损等多因素的影响，对标速度比4m/s要低很多，建议以小于4km/h的速度进行对标为佳。

在利用软件仿真实现时，可在停车点附近加一段虚拟的限速，用于实现自动控车时在停车点前提前将车速降到对标速度，且每次都在距停车点距离大致相同的位置将车速降到对标速度。限速起点：计划进入精确停车阶段的位置（第二停车点），限速末点：停车点位置，限速值：对标速度。

3)制动距离计算

本实施例中，将精确停车过程分为3个阶段，并分别计算在3阶段中的走行距离，以便较为准确地估算出低速（4km/h）下的制动距离。3阶段分别为恒制动率阶段、施加停车制动阶段、完全施加制动到停车阶段，如图3所示精确停车曲线，该图中表示车载ATO在t ₁时刻输出停车制动，在t ₄时刻完全停停稳，t ₁- t ₂为恒制动率阶段，t ₂- t ₃为施加停车制动阶段，t ₃- t ₄为完全施加制动到停车阶段。

i)恒制动率阶段走行距离（S ₁）

如图3所示，车载ATO在t ₁时刻输出停车制动，由于车辆通信及传输延迟，t ₁- t ₂这段时间内，列车仍维持之前的恒制动率工况，此时列车在基本阻力、坡道阻力（弯道阻力等效为坡道阻力）和恒制动率作用下运行。其走行距离的计算公式如式（1）所示。

式（1）

式中：

v ₁——列车当周期车速；

a _basic ——基本阻力加速度；

a _gradient ——坡道加速度；

a _constant ——恒定制动减速度，该减速度视控制方式而定，如果是惰行状态通过，则为0，如果是带制动状态通过，则为对应制动等级制动减速度。

因车辆厂提供的基本阻力计算公式在多数情况下并不是十分精确，且实际坡道与应答器中写的坡道也有细微的出入。为精化计算的走行距离，考虑到停车点附件坡道变化的概率极小，可认为整个多行过程列车均处于同一坡道，即：可认为列车在整个惰行工况下做匀变速运动。基于此，可使用0—t ₁这段时间内实测的平均加速度/减速度代替基本阻力减速度、坡道减速度和恒制动减速度计算走行距离，式（1）可变为如下形式。

式（2）

式中，a _real 为0—t ₁这段时间内的实测平均加速度/减速度。（t ₂- t ₁）可以进行初始配置，其值可根据车辆车提供的参数进行初始配置，调整列车自动驾驶的控制参数的方法实际运用时，初次调整的情况，初次调整时先按照初始设置的预设控制参数执行停车，然后调整控制参数。第二次调整时，是按照初次调整后的停车数据去调整控制参数，也就是说可以使用现场真实测量值进替换。

ii)施加停车制动阶段走行距离（S ₂）

上制动阶段为列车刚输出制动力到列车制动力完全施加（达到对应等级制动减速度的90%）的过程。通俗的讲即为空气制动释放气体、闸瓦与车轮间压力逐渐变大的过程。该过程中，列车制动减速度为变值，对该阶段走行距离的额计算只能通过近似的估算得到。本实施例中，将其等效于匀变速估算其走行距离，其估算公式如式（3）所示。

式（3）

式中：

v ₂——t ₂时刻的估计速度，可使用v ₁+a _real *（t ₂- t ₁）估算；

λ——制动减速度折扣系数；

a _brake ——车辆的真实制动减速度。

a _brake 的取值取决于停车制动的制动等级。若使用1级制动停车，则该值为车辆1级制动的真实制动减速度；若使用2级制动停车，则该值为车辆2级制动的真实制动减速度，…，若使用7级制动停车，则该值为车辆7级制动的真实制动减速度。

λ的取值，需要收集多组现场ATO控制车辆停车的数据，并对其进行拟合后，取其较优解。

根据车辆厂提供的车辆信息参数初始设置（t ₃- t ₂），其值可根据车辆车提供的参数进行初步配置，实际运用时，使用现场真实测量值进行替换。

iii)完全施加制动到停车阶段走行距离（S ₃）

t3时刻，车辆制动力已完全施加，因此整个制动到停车阶段亦可将其看做匀减速运动，其计算公式如式（4）所示。

式（4）

式中：

v ₃表示的t ₃时刻的估计速度，可使用v ₂+(a _real +λ*a _brake )* (t ₃-t ₁）估算。

综上，整个精确停车的制动距离S=S ₁+ S ₂+ S ₃计算得到。

在步骤S110中，提取本次ATO车载设备的预设停车数据。

在本步骤中，该预设的停车数据包括：

1.ATO控车阶段（用于区分是否进入精确停车控制状态）

2.列车速度（单位：m/s，至少精确到小数点后第3位）；

3.列车加速度（单位m/s^2，至少精确到小数点后第4位）；

4.ATO输出电流（单位：0.1mA）；

5.列车位置（单位：m，至少精确到小数调后第2位）；

6.停车点位置（单位：米，至少精确到小数点后第2位）；

7.ATO计算的停车点（单位：m，至少精确到小数点后第2位）。

一种示例性实施例中，所述提取本次ATO车载设备的预设停车数据之前，判断是否满足调整控制参数的执行条件；当满足调整控制参数的前提执行条件时，执行提取本次ATO车载设备的预设停车数据；其中，所述执行条件包括：停车点类型必须为精确停车点；列车进入精确停车控制状态之后，从车尾到停车点之间的这段线路需位于同一段坡道。

在步骤S120中，根据所提取的停车数据分别确定ATO开始输出制动的第一制动点、车辆制动力开始起作用的第二制动点和车辆制动力完全施加上的第三制动点。

在本实施例中，所提取的三个重要的点，可以分别分别定义ATO开始输出制动的第一制动点为AS_firstPoint，车辆制动力开始起作用的第二制动点为AS_secondPoint，车辆制动力完全施加上的第三制动点为AS_thirdPoint。

一种示例性实施例中，所述ATO开始输出制动的第一制动点是在所提取的停车数据中，从后向前确定输出电流等于预先配置参数的第一个点。

一种示例性实施例中，所述车辆制动力开始起作用的第二制动点为：根据所述ATO开始输出制动的第一制动点采用第二制动点比对公式确定向后连续两周期内列车减速度均变大且当前周期制动减速度比从第一制动点到上周期的平均制动减速度大0.02m/s²以上的第一个点；

其中，第二制动点比对公式为：

上述公式中，acc _i 表示i点列车的减速度；gradAcc表示从第一制动点到i+1点的列车平均减速度； i点表示为第二制动点。

一种示例性实施例中，所述车辆制动力完全施加上的第三制动点为：根据所确定的第二制动点AS_secondPoint点，采用第三制动点比对公式确定向后连续两周期列车制动的第三制动点；

其中，第三制动点比对公式为：

上述公式中，acc _i 表示i点列车的减速度；gradAcc表示停车点的坡道加速度；avgAcc表示从第一制动点到停稳点列车的平均减速度；T _appl 表示应用周期；T _accFilter 表示加速度滤波时间；i点表示第三制动点。

在步骤S130中，根据所确定的三个制动点分别确定每个制动点对应的行车数据。

本实施例中，该行车数据包括：速度、减速度、停车点的坡道加速度、停车位置等。

在步骤S140中，根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数。

在本实施例中，该控制参数包括：

b1BrakeDcc~b7BrakeDcc：即a _brake ，各级制动在低速（0-5km/h）时对应输出的真实减速度;

T1_coastToBrakeCmdDelay：即（t ₂- t ₁），命令传输延时；

T1_brakeToBrakeCmdDelay：即（t ₂- t ₁），命令传输延时

T2_ParkCreateBrakeDelay：即（t ₃- t ₂），车辆创建制动延时；

brakeAccDiscount：即λ，从车辆的真实制动力刚起作用到制动力完全施加这段期间内加速度的平均打折系数。

一种示例性实施例中，根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数，包括：

根据所获取的第三制动点的列车速度、第三制动点到停车点的距离、停车后列车位置到停车点的距离、基本阻力加速度、坡道加速度采用各级制动计算公式，确定各级制动在预先设置的低速范围内所对应输出的真实减速度控制参数；

其中，所述各级制动计算公式为：

上述公式中，a _brake 表示各级制动在预先设置的低速范围内所对应输出的真实减速度控制参数；v _third 表示第三制动点的列车速度；

S _third-stop 表示第三制动点到停车点的距离；

S _Δstop 表示停车后列车位置到停车点的距离；

a _basic 表示基本阻力加速度；

a _gradient 表示坡道加速度。

一种示例性实施例中，根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数，包括：

根据从ATO输出制动到车辆制动力开始起作用的总延时、第一制动点到停车点的距离、第二制动点到停车点的距离、点的车速和第一制动到第二制动点的平均速度采用命令传输延时公式计算参数T1_coastToBrakeCmdDelay命令传输延时和 T1_brakeToBrakeCmdDelay命令传输延时；

其中，所述命令传输延时公式为：

上述公式中， T _delay 表示从ATO输出制动到车辆制动力开始起作用的总延时； S _first-stop 表示第一制动点到停车点的距离；S _second-stop 表示第二制动点到停车点的距离； v _i 表示i点的车速； v _average 表示第一制动点到第二制动点的平均速度；

当ATO输出了大于等于1级的制动等级时，将所计算出的该命令传输延时赋值给参数T1_brakeToBrakeCmdDelay；

当ATO未输出制动时，将所计算出的该命令传输延时赋值给参数T1_coastToBrakeCmdDelay。

一种示例性实施例中，根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数，包括：根据第二制动点的列车速度、第三制动点的列车速度、第三制动点到停车点的距离、第二制动点到停车点的距离、第二制动点到第三制动点的平均加速度采用车辆创建制动延时计算公式计算出车辆创建制动延时参数T2_ParkCreateBrakeDelay；

其中，车辆创建制动延时计算公式为：

上述公式中，v _second 表示第二制动点的列车速度，v _third 表示第三制动点的列车速度，S _first-stop 表示第三制动点到停车点的距离， S _second-stop 表示第二制动点到停车点的距离，a _real 表示第二制动点到第三制动点的平均加速度。

一种示例性实施例中，根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数，包括：根据第二制动点到第三制动点的平均加速度、第一制动点的预设多个周期平均加速度或滤波加速度、停车制动等级对应的加速度、列车本周期加速度、制动力施加过程中制动加速度的打折系数采用平均打折系数计算公式计算从车辆制动力刚开始起作用，到制动力完全施加上这段时间内，加速度的平均打折系数brakeAccDiscount。brakeAccDiscount：即，从车辆的真实制动力刚起作用到制动力完全施加这段期间内加速度的平均打折系数；

其中，平均打折系数计算公式为：

上述公式中， a _real 表示第二制动点到第三制动点的平均加速度， a _average 表示第一制动点的预设多个周期平均加速度或滤波加速度（例如：6个周期），a _brake 表示停车制动等级对应的加速度，a _current 表示列车本周期加速度，λ _brake 表示制动力施加过程中制动加速度的打折系数。

本公开实施例还提供了一种调整列车自动驾驶的控制参数的装置，如图4所示，所述装置包括：存储器410和处理器420；存储器410用于保存进行调整列车自动驾驶的控制参数的程序，所述处理器用于读取执行所述用于进行调整列车自动驾驶的控制参数的程序，执行上述实施例中任一项所述的方法。

示例一

本申请对ATO车载设备进行精确停车方案中相关控制参数进行实时自适应学习，该自适应学习调整参数的方案如下：

步骤1.确认当前的执行环境是否符合执行该参数调整的前提执行条件。其中，执行条件为：

停车点类型必须为精确停车点；

列车进入精确停车控制状态之后，从车尾到停车点之间的这段线路需位于同一段坡道。

步骤2. 提取本次ATO车载设备的相关停车数据；

该相关的停车数据信息包括：

1.ATO控车阶段（用于区分是否进入精确停车控制状态）

2.列车速度（单位：m/s，至少精确到小数点后第3位）；

3.列车加速度（单位m/s^2，至少精确到小数点后第4位）；

4.ATO输出电流（单位：0.1mA）；

5.列车位置（单位：m，至少精确到小数调后第2位）；

6.停车点位置（单位：米，至少精确到小数点后第2位）；

7.ATO计算的停车点（单位：m，至少精确到小数点后第2位）

步骤3. 根据所提取的停车数据信息分别确定ATO开始输出制动的第一制动点AS_firstPoin、车辆制动力开始起作用的第二制动点AS_secondPoint和车辆制动力完全施加上的第三制动点AS_thirdPoint。

在本步骤中，所述ATO开始输出制动的第一制动点是在所提取的停车数据中，从后向前确定输出电流等于预先配置参数的第一个点。

所述车辆制动力开始起作用的第二制动点为：根据所述ATO开始输出制动的第一制动点采用第二制动点比对公式确定向后连续两周期内列车减速度均变大且当前周期制动减速度比从第一制动点到上周期的平均制动减速度大0.02m/s²以上的第一个点。

所述车辆制动力完全施加上的第三制动点为根据所确定的第二制动点AS_secondPoint点，采用第三制动点比对公式确定向后连续两周期列车制动的第三制动点；

其中，第三制动点比对公式为：

上述公式中，acc _i 表示i点列车的减速度； gradAcc表示停车点的坡道加速度； avgAcc表示从第一制动点到停稳点列车的平均减速度；T _appl 表示应用周期； T _accFilter 表示加速度滤波时间； i点表示第三制动点。

步骤4. 根据所确定的三个制动点分别获取每个制动点对应的ATO车载设备的行车信息。

步骤5.根据所提取的ATO车载设备的预设停车数据和三个制动点对应的行车数据调整预设的控制参数。

在本步骤中，所调整的控制参数中，针对每个参数的调整如下：

1.计算参数b1BrakeDcc – b7BrakeDcc：即a _brake ，该参数为低速（0-5km/h）时各级制动对应的加速度计算公式如下：

上述公式中， a _brake 表示各级制动在预先设置的低速范围内所对应输出的真实减速度控制参数； v _third 表示第三制动点的列车速度；S _third-stop 表示第三制动点到停车点的距离；S _Δstop 表示停车后列车位置到停车点的距离；a _basic 表示基本阻力加速度；a _gradient 表示坡道加速度。

2.计算参数T1_coastToBrakeCmdDelay 、T1_brakeToBrakeCmdDelay即（t ₂- t ₁），命令传输延时

命令传输延时计算公式为：

上述公式中， T _delay 表示从ATO输出制动到车辆制动力开始起作用的总延时； S _first-stop 表示第一制动点到停车点的距离； S _second-stop 表示第二制动点到停车点的距离； v _i 表示i点的车速； v _average 表示第一制动点到第二制动点的平均速度。

若在输出精确停车制动前（即：AS_firstPoint-1点），ATO输出了大于等于1级的制动等级，则使用上式计算除的结果对参数T1_brakeToBrakeCmdDelay赋值；

若在输出精确停车制动前（即：AS_firstPoint-1点），ATO未输出制动（包括ATO输出恒制动率工况，但因达不到1级制动的百分比，车辆实际未输出制动的场景），则使用上式计算除的结果对参数T1_coastToBrakeCmdDelay赋值。

3.计算参数T2_ParkCreateBrakeDelay：即（t ₃- t ₂），车辆创建制动延时；

该车辆创建制动延时计算公式为：

上述公式中，v _second 表示第二制动点的列车速度，v _third 表示第三制动点的列车速度，S _first-stop 表示第三制动点到停车点的距离， S _second-stop 表示第二制动点到停车点的距离，a _real 表示第二制动点到第三制动点的平均加速度。

4.计算参数brakeAccDiscount，即，从车辆制动力刚开始起作用，到制动力完全施加上这段时间内，加速度的平均打折系数。

上述平均打折系数计算公式为：

上述公式中， a _real 表示第二制动点到第三制动点的平均加速度， a _average 表示第一制动点的预设多个周期平均加速度或滤波加速度，a _brake 表示停车制动等级对应的加速度，a _current 表示列车本周期加速度，λ _brake 表示制动力施加过程中制动加速度的打折系数。

采用上述调整列车自动驾驶的控制参数的方法，具有以下的技术效果：

1.无论是350km/h的高速铁路还是350km/h以下的城际铁路、点式铁路及地铁，均可适用；

2.该方法可实现列车制动性能包括刹车片磨损、温度等在发生缓慢变化之后，可对精确停车控制相关参数做出微调，保证列车原有停车精度；

3.该方法可用于项目调试阶段，通过自适应功能针对每列车的微小差异进行适应性调整，降低工程人员的调试劳动强度，减少调试时间，并提高精度。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于 RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。