一种用于人机共驾控制权切换方法与流程

技术特征：

1.一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据火车运动过程建立火车驱动模型；所述火车驱动模型包括火车最大牵引力模型、火车阻力模型和火车制动力模型；

所述火车阻力模型包括：火车基本阻力模型；所述火车基本阻力模型包括机车基本阻力、车辆基本阻力和修正空气阻力；

所述机车基本阻力公式为：

w0＝a0 b0v c0v²

其中，w0表示机车基本阻力，a0表示机车基本阻力第一系数，b0表示机车基本阻力第二系数，c0表示机车基本阻力第三系数；

所述车辆基本阻力公式为：

w1＝a1 b1v c1v²

其中，w1表示车辆基本阻力，a1表示车辆基本阻力第一系数，b1表示车辆基本阻力第二系数，c1表示车辆基本阻力第三系数；

所述修正空气阻力公式为：

w2＝tρcdaf(v vwind)²

其中，w2表示修正空气阻力，t表示修正空气阻力系数，ρ表示空气密度，cd表示空气阻力系数，af表示迎风面积，vwind表示风速；

步骤2：获取火车的行驶状态和火车当前状态；所述火车的行驶状态包括发动机未运转状态和发动机运转状态；

步骤3：当所述火车的行驶状态为发动机未运转状态，则火车任意进行控制权切换；

步骤4：当所述火车的行驶状态为发动机运转状态，则判断火车当前状态是否为制动工况，生成第一判断结果；

步骤5：若所述第一判断结果为所述火车当前状态为制动工况，则不进行控制权切换；

步骤6：若所述第一判断结果为所述火车当前状态不为制动工况，则判断火车切换过程加速度是否大于安全阈值加速度，生成第二判断结果；

步骤7：若所述第二判断结果为所述切换过程加速度大于安全阈值加速度，则火车不进行控制权切换；

步骤8：若所述第二判断结果为所述切换过程加速度小于安全阈值加速度，则根据所述火车当前状态、所述火车的行驶状态和所述火车驱动模型得到火车控制权切换状态阈值，根据所述火车控制权切换状态阈值进行控制权切换。

2.根据权利要求1所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述火车最大牵引力模型为：

其中，fmax表示火车最大牵引力，f1表示第一牵引力，f2表示第二牵引力，v表示火车速度。

3.根据权利要求2所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述火车阻力模型还包括：火车附加阻力模型；所述火车附加阻力模型包括坡道阻力；

所述坡道阻力公式为：

wi＝i×10

其中，wi表示坡道阻力，i表示坡度。

4.根据权利要求3所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述火车附加阻力模型还包括曲线阻力；

所述曲线阻力公式为：

当火车长度小于或者等于曲线长度时：wr＝600/r；

当火车长度大于曲线长度时：wr＝600×s/(r×l)；

其中，wr表示曲线阻力，r表示为曲线半径，s表示曲线长度，l为火车的长度。

5.根据权利要求4所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述火车制动力模型包括最大电制动力；

所述最大电制动力公式为：

其中，bmax表示最大电制动力，b1表示第一制动力，b2表示第二制动力，b3表示第三制动力。

6.根据权利要求5所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述火车制动力模型还包括制动单位制动力；

所述制动单位制动力公式为：

bc＝1000φhθhβc

其中，bc表示制动单位制动力，φh表示换算摩擦因数，θh表示换算制动率，βc表示制动系数。

7.根据权利要求6所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述根据所述火车控制权切换状态阈值进行控制权切换，包括：

所述火车控制权切换状态阈值包括平坡状态切换阈值、下坡状态切换阈值和上坡状态切换阈值；

当发动机运转状态为平坡运行状态时，火车根据所述平坡状态切换阈值进行控制权切换；所述平坡状态切换阈值为：

其中，finit表示火车牵引力切换值，fcurr表示火车当前速度下的火车牵引力，binit表示火车电制动力切换值，bcurr表示火车当前速度下的电制动力，binit表示制动单位制动力切换值，bcurr表示火车当前速度下的制动单位制动力；

当发动机运转状态为下坡运行状态时，火车根据所述下坡状态切换阈值进行控制权切换；

所述下坡状态切换阈值为：

其中，b0表示火车理想的电制动力，max(b0,bcurr)表示取b0和bcurr之间的最大值；

b0＝fcurr-fw-m0×a，

其中，fw为火车单位阻力，fw＝w0 w1 w2 wi wr，m0表示火车质量系数，a表示火车加速度；

当发动机运转状态为上坡运行状态时，火车根据所述上坡状态切换阈值进行控制权切换；

所述上坡状态切换阈值为：

其中，f0表示火车理想的牵引力f0＝fw m0×a，min(f0,fcurr)表示取f0和fcurr之间的最小值。

8.根据权利要求7所述的一种用于人机共驾控制权切换方法，其特征在于，所述切换过程加速度为：

alim＝(vlki-v)/tkz

其中，alim表示切换过程加速度，vlkj为火车防护曲线速度，tkz表示空走时间。

技术总结
本发明提供了一种用于人机共驾控制权切换方法，属于自动驾驶技术领域，本发明的一种用于人机共驾控制权切换方法，综合考虑了火车最大牵引力、火车阻力和火车制动力的影响，并且由此建立了火车驱动模型，同时根据火车驱动模型、火车的行驶状态以及火车当前状态得到火车控制权切换状态阈值，根据火车控制权切换状态阈值切换火车的控制权，本发明考虑了多方面因素对火车运转情况的影响，使火车的控制权在切换过程形成了多重保障，确保人工的介入操作得到及时响应，也可以防止误触发等突发情况带来的不良后果，保证制动优先，兼顾火车在动态运行中切换的平稳性。

技术研发人员：李乐
受保护的技术使用者：北京鼎翰科技有限公司
技术研发日：2021.04.08
技术公布日：2021.06.22