本發(fā)明屬于軌道交通，特別涉及一種機(jī)車輔助駕駛曲線計(jì)算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的機(jī)車司機(jī)在駕駛過程中，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)調(diào)整列車的速度，以確保列車的正常運(yùn)行。在這個(gè)過程中，司機(jī)不僅需要憑借豐富的駕駛經(jīng)驗(yàn)和敏銳的觀察力，還需要借助先進(jìn)的輔助駕駛技術(shù)來提高駕駛的準(zhǔn)確性和效率。機(jī)車司機(jī)駕駛的線路場(chǎng)景復(fù)雜，機(jī)車司機(jī)主要依賴lkj（列車運(yùn)行監(jiān)控裝置）曲線進(jìn)行安全防護(hù)。lkj曲線在一定程度上能夠提供基本的限速指導(dǎo)，然而也存在明顯的局限性，具體來說，lkj曲線主要側(cè)重于限速值的設(shè)定，而對(duì)于一些特殊場(chǎng)景，比如分相區(qū)、長(zhǎng)大下坡等，缺乏足夠的考慮。比如，分相區(qū)是鐵路線路中的一個(gè)特殊區(qū)域，當(dāng)機(jī)車通過這一區(qū)域時(shí)，需要進(jìn)行相應(yīng)的電力切換操作，以確保機(jī)車能夠平穩(wěn)、安全地通過。而長(zhǎng)大下坡則是另一種典型的復(fù)雜場(chǎng)景，它涉及到機(jī)車的制動(dòng)問題，特別是在空氣制動(dòng)施加時(shí)，需要司機(jī)具備極高的專業(yè)技能和豐富的駕駛經(jīng)驗(yàn)。然而，現(xiàn)有的lkj曲線在這些特殊場(chǎng)景中的指導(dǎo)能力相對(duì)較弱，無法為司機(jī)提供足夠的支持和幫助。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，lkj曲線無法滿足司機(jī)對(duì)于復(fù)雜線路場(chǎng)景的需求，也無法充分發(fā)揮其應(yīng)有的輔助駕駛作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種機(jī)車輔助駕駛曲線計(jì)算方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，安全性和可靠性高。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)車輔助駕駛曲線計(jì)算方法，包括，

3、確定第一連續(xù)駕駛曲線；

4、獲取列車前方一定距離內(nèi)相應(yīng)運(yùn)行場(chǎng)景中的待插入目標(biāo)點(diǎn)及相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)信息，其中，所述目標(biāo)點(diǎn)信息包括目標(biāo)位置、目標(biāo)速度、到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的期望減速度以及目標(biāo)點(diǎn)到達(dá)下一段曲線的期望加速度；

5、將待插入目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)速度與目標(biāo)位置在第一連續(xù)駕駛曲線上所對(duì)應(yīng)的第一曲線速度進(jìn)行比較，判斷是否添加待插入目標(biāo)點(diǎn)；

6、若添加待插入目標(biāo)點(diǎn)，獲取目標(biāo)點(diǎn)插入后所在的曲線段與第一連續(xù)駕駛曲線的第一交點(diǎn)和第二交點(diǎn)；

7、將要添加的待插入目標(biāo)點(diǎn)、第一交點(diǎn)及第二交點(diǎn)添加至第一連續(xù)駕駛曲線，生成機(jī)車輔助駕駛曲線。

8、進(jìn)一步地，確定第一連續(xù)駕駛曲線包括，

9、獲取列車前方一定距離內(nèi)的線路信息，規(guī)劃第一限速曲線，其中，所述線路信息包括列車的運(yùn)行階段以及列車在運(yùn)行階段下的第一運(yùn)行信息；

10、獲取列車的以下第二運(yùn)行信息：

11、列車當(dāng)前速度、列車在不同運(yùn)行階段中運(yùn)行時(shí)的期望加速度或期望減速度；

12、基于獲取的線路信息和第二運(yùn)行信息，采用正序和/或逆序計(jì)算方法確定曲線交點(diǎn)；

13、在第一限速曲線的基礎(chǔ)上，將曲線交點(diǎn)連接，形成第一連續(xù)駕駛曲線。

14、進(jìn)一步地，列車的運(yùn)行階段包括靜態(tài)限速、臨時(shí)限速、區(qū)間運(yùn)行時(shí)分；

15、列車在運(yùn)行階段下的第一運(yùn)行信息包括起始位置、限速值和限速距離。

16、進(jìn)一步地，將待插入目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)速度與目標(biāo)位置在第一連續(xù)駕駛曲線上所對(duì)應(yīng)的第一曲線速度進(jìn)行比較，判斷是否添加待插入目標(biāo)點(diǎn)包括，

17、判斷第一曲線速度是否大于目標(biāo)速度，其中，若第一曲線速度大于目標(biāo)速度，則需要添加目標(biāo)點(diǎn)；否則，維持既有的第一連續(xù)駕駛曲線。

18、進(jìn)一步地，若添加待插入目標(biāo)點(diǎn)，獲取目標(biāo)點(diǎn)插入后所在的曲線段與第一連續(xù)駕駛曲線的第一交點(diǎn)和第二交點(diǎn)包括，

19、在第一連續(xù)駕駛曲線上，從目標(biāo)位置所在的曲線段索引向前查找，找到第一索引曲線段，第一索引曲線段滿足從其起始位置到達(dá)目標(biāo)位置的減速度大于期望減速度b_acc；

20、在第一連續(xù)駕駛曲線上，從目標(biāo)位置所在曲線段索引向后查找，找到第二索引曲線段，第二索引曲線段滿足從其起始位置到達(dá)目標(biāo)位置的加速度小于期望加速度a_acc。

21、進(jìn)一步地，還包括計(jì)算第一交點(diǎn)的位置點(diǎn)（b_pos,b_v）和第二交點(diǎn)的位置點(diǎn)（a_pos,a_v），其中，計(jì)算第一交點(diǎn)的位置點(diǎn)（b_pos,b_v）包括：

22、獲取第一索引曲線段的起始位置信息（temp1_pos，temp1_v）、第一交點(diǎn)所在曲線段的加速度temp1_acc；

23、基于目標(biāo)點(diǎn)信息以及獲取的第一索引曲線段的起始位置信息（temp1_pos，temp1_v）和第一交點(diǎn)所在曲線段的加速度temp1_acc，計(jì)算第一交點(diǎn)的位置點(diǎn)（b_pos,b_v）：

24、b_pos=(target_v2-temp1_v2-2b_acctarget_pos+2temp1_acctemp1_pos)/(2(temp1_acc-b_acc))

25、b_v=(target_v2-2b_acc(target_pos-b_pos))1/2

26、計(jì)算第二交點(diǎn)的位置點(diǎn)（a_pos,a_v）包括，

27、獲取第二索引曲線段的起始位置信息（temp1_pos，temp1_v）、第二交點(diǎn)所在曲線段的加速度temp1_acc；

28、基于目標(biāo)點(diǎn)信息以及獲取的第二索引曲線段的起始位置信息（temp2_pos，temp2_v）和第二交點(diǎn)所在曲線段的加速度temp2_acc，計(jì)算第二交點(diǎn)的位置點(diǎn)（a_pos,a_v）：

29、a_pos=(target_v2-temp2_v2-2a_acctarget_pos+2temp2_acctemp2_pos)/(2(temp2_acc-a_acc))

30、a_v=(target_v2-2a_acc(target_pos-a_pos))1/2

31、其中，target_v為目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)速度，target_pos為目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)位置。

32、進(jìn)一步地，所述運(yùn)行場(chǎng)景包括停車點(diǎn)、過分相區(qū)、長(zhǎng)大下坡和/或atp目標(biāo)速度和目標(biāo)位置。

33、進(jìn)一步地，當(dāng)列車前方一定距離內(nèi)相應(yīng)運(yùn)行場(chǎng)景包括停車點(diǎn)時(shí)，目標(biāo)點(diǎn)為停車點(diǎn)，獲取停車點(diǎn)信息，停車點(diǎn)信息中的目標(biāo)位置為停車位置、目標(biāo)速度為0、到達(dá)停車點(diǎn)的期望減速度為停車減速度以及停車點(diǎn)到達(dá)下一段曲線的期望加速度為0。

34、進(jìn)一步地，當(dāng)列車前方一定距離內(nèi)相應(yīng)運(yùn)行場(chǎng)景包括過分相區(qū)時(shí)，過分相區(qū)的目標(biāo)點(diǎn)包括過分相起始位置和終點(diǎn)位置，其中，獲取起始位置信息包括，

35、實(shí)時(shí)獲取分相區(qū)起始位置信息中的目標(biāo)位置為gfx_pos、分相區(qū)長(zhǎng)度gfx_len；

36、確定列車的當(dāng)前位置是否在過分相區(qū)內(nèi)，若列車的當(dāng)前位置不在分相區(qū)內(nèi)，則包括，

37、基于目標(biāo)位置gfx_pos，到達(dá)分相區(qū)起始位置的期望減速度gfx_b_start_bcc，從分相區(qū)起始位置到達(dá)下一段曲線的期望加速度為gfx_a_start_acc；

38、獲取分相區(qū)起始位置在第一連續(xù)駕駛曲線上所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行階段的起始位置，并計(jì)算分相區(qū)起始位置gfx_pos與獲取的所在運(yùn)行階段的起始位置之間的距離；

39、基于在第一連續(xù)駕駛曲線上獲取的分相區(qū)起始位置所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行階段的限速信息、期望加速度信息以及計(jì)算出的距離，獲取分相區(qū)起始位置的目標(biāo)速度為v_gfx；

40、若列車的當(dāng)前位置在分相區(qū)內(nèi)，起始位置信息中的目標(biāo)位置為當(dāng)前位置gfx_pos、目標(biāo)速度為當(dāng)前速度v、到達(dá)分相區(qū)起始位置的期望減速度為0，從分相區(qū)起始位置到達(dá)下一段曲線的期望加速度為gfx_a_start_acc。

41、進(jìn)一步地，獲取終點(diǎn)位置信息包括，

42、確定列車的當(dāng)前位置是否在過分相區(qū)的內(nèi)，若不在過分相區(qū)內(nèi)，則終點(diǎn)位置信息中的目標(biāo)位置為gfx_end_pos，目標(biāo)速度為v_gfx，到達(dá)分相區(qū)終點(diǎn)位置的期望減速度為0，從分相區(qū)終點(diǎn)位置到達(dá)下一段曲線的期望加速度為gfx_a_end_acc；

43、若在過分相區(qū)內(nèi)，分相區(qū)終點(diǎn)位置gfx_end_pos，目標(biāo)速度為當(dāng)前速度v，到達(dá)分相區(qū)終點(diǎn)位置的期望減速度為0，從分相區(qū)終點(diǎn)位置到達(dá)下一段曲線的期望加速度為gfx_a_end_acc。

44、進(jìn)一步地，當(dāng)列車前方一定距離內(nèi)相應(yīng)運(yùn)行場(chǎng)景包括長(zhǎng)大下坡時(shí)，獲取長(zhǎng)大下坡中的目標(biāo)點(diǎn)信息包括，

45、首先計(jì)算列車前方最靠近列車的長(zhǎng)大下坡位置ramp_start_pos；

46、獲取長(zhǎng)大下坡空氣制動(dòng)施加時(shí)的速度ramp_v：

47、ramp_v?=?coast_v?-δv

48、其中，ramp_v為目標(biāo)速度，coast_v為長(zhǎng)大下坡位置所在曲線段的速度，δv為速度閾值，且速度閾值δv滿足：

49、

50、其中，ramp為當(dāng)前列車所在位置對(duì)應(yīng)的坡度，acc電制動(dòng)最大加速度=f最大電制動(dòng)/w；

51、根據(jù)ramp_v，coast_v和空氣制動(dòng)減速度target_acc，計(jì)算走形距離：

52、dis=(ramp_v2-coast_v2)/2/target_acc

53、長(zhǎng)大下坡目標(biāo)位置ramp_pos?=?ramp_start_pos+dis；

54、到達(dá)長(zhǎng)大下坡目標(biāo)點(diǎn)的期望減速度為空氣制動(dòng)減速度target_acc，從長(zhǎng)大下坡目標(biāo)點(diǎn)到達(dá)下一段曲線的期望加速度為ramp_a_acc。

55、本發(fā)明的另一目的還在于提供一種機(jī)車輔助駕駛曲線計(jì)算系統(tǒng)，包括，

56、確定模塊，用于確定第一連續(xù)駕駛曲線；

57、獲取模塊，用于獲取列車前方一定距離內(nèi)相應(yīng)運(yùn)行場(chǎng)景中的待插入目標(biāo)點(diǎn)及相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)信息，其中，所述目標(biāo)點(diǎn)信息包括目標(biāo)位置、目標(biāo)速度、到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的期望減速度以及目標(biāo)點(diǎn)到達(dá)下一段曲線的期望加速度；

58、判斷模塊，用于將待插入目標(biāo)點(diǎn)的目標(biāo)速度與目標(biāo)位置在第一連續(xù)駕駛曲線上所對(duì)應(yīng)的第一曲線速度進(jìn)行比較，判斷是否添加待插入目標(biāo)點(diǎn)；

59、計(jì)算模塊，用于若添加待插入目標(biāo)點(diǎn)，獲取目標(biāo)點(diǎn)插入后所在的曲線段與第一連續(xù)駕駛曲線的第一交點(diǎn)和第二交點(diǎn)；

60、生成模塊，用于將要添加的待插入目標(biāo)點(diǎn)、第一交點(diǎn)及第二交點(diǎn)添加至第一連續(xù)駕駛曲線，生成機(jī)車輔助駕駛曲線。本發(fā)明的上述方法能夠覆蓋機(jī)車的整個(gè)行駛過程，為司機(jī)提供提示和指引，通過將列車運(yùn)行過程中的運(yùn)行場(chǎng)景的目標(biāo)點(diǎn)添加至輔助駕駛曲線，能夠彌補(bǔ)lkj曲線無法考慮特殊場(chǎng)景的不足，有效地提升了機(jī)車司機(jī)的駕駛安全性。同時(shí)也為鐵路行業(yè)的智能化、自動(dòng)化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

61、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。