1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车控制系统和列车。
背景技术：
2.城市轨道交通信号系统中，列车自动驾驶系统(automatic train operation，简称ato)系统部署在车辆上，根据列车自动保护系统(automatic train protection，简称atp)计算的当前限速、列车自动监控系统(automatic train supervision，简称ats)发送的运行等级信息计算控车曲线，并向列车发送控车命令，实现自动驾驶。
3.现有的列车控制系统存在以下问题：由于获取运营相关信息的能力受通信条件制约且车载设备逻辑运算能力有限，因此系统对于不可预期的运行场景调整能力较弱、对于可预期的临时运行场景难以进行针对性调整、车载设备难以进一步小型化、安装部署以及设备调整的成本较高，列车控制效果差。
技术实现要素：
4.本发明提供一种列车控制系统和列车，用于解决现有技术中列车控制系统设备调整和维护的成本较高，列车控制效果差的技术问题。
5.本发明提供一种列车控制系统，包括车载信号控制装置、地面信号装置、运营维护装置和远程控制装置；
6.所述车载信号控制装置，设置于待控制列车处，与所述远程控制装置通信连接，用于获取所述待控制列车的列车状态信息，以及执行所述远程控制装置下发的运行控制指令；
7.所述地面信号装置，与所述远程控制装置通信连接，用于获取所述待控制列车所在轨道的轨道状态信息和运行计划信息；
8.所述运营维护装置，与所述远程控制装置通信连接，用于获取运营维护信息；
9.所述远程控制装置，用于基于所述列车状态信息、所述轨道状态信息、所述运行计划信息和所述运营维护信息，确定所述运行控制指令。
10.根据本发明提供的列车控制系统，所述远程控制装置包括：
11.控制模块，用于基于所述列车状态信息、所述轨道状态信息、所述运行计划信息和所述运营维护信息，以及所述待控制列车对应的预设列车控制模型，确定所述待控制列车的运行控制指令；
12.其中，所述预设列车控制模型是基于所述待控制列车的同车型列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令确定的。
13.根据本发明提供的列车控制系统，所述远程控制装置还包括：
14.存储模块，用于存储多个车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令；
15.学习模块，与所述存储模块连接，用于基于深度学习算法，以所述多个车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令为样本，确定每一车型的列车对应的预设列车控制模型。
16.根据本发明提供的列车控制系统，所述控制模块包括：
17.速度计算单元，用于基于所述待控制列车的车型，确定所述待控制列车对应的预设列车控制模型；
18.基于所述待控制列车的列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，以及所述待控制列车对应的预设列车控制模型，确定所述待控制列车的目标速度曲线。
19.根据本发明提供的列车控制系统，所述控制模块还包括：
20.误点预警单元，用于基于所述待控制列车的列车状态信息中的实时位置和实时速度，确定所述待控制列车的实际速度曲线；
21.基于所述实际速度曲线和所述目标速度曲线，确定所述待控制列车的累计时间偏差和/或实时速度偏差；
22.基于所述累计时间偏差和/或所述实时速度偏差，确定所述待控制列车的误点预测结果。
23.根据本发明提供的列车控制系统，所述控制模块还包括：
24.策略控制单元，用于若所述待控制列车的误点预测结果为真，则基于所述累计时间偏差对所述待控制列车的目标速度曲线进行调整，或者，基于所述实时速度偏差对所述待控制列车的牵引级位进行调整。
25.根据本发明提供的列车控制系统，所述控制模块还包括：
26.应急控制单元，用于基于预设应急控制策略，对所述待控制列车进行控制。
27.根据本发明提供的列车控制系统，还包括：
28.人机交互装置，与所述远程控制装置连接，用于获取用户输入的列车操作指令，以及向用户显示所述待控制列车的列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息。
29.根据本发明提供的列车控制系统，还包括：
30.所述运营维护装置还用于获取用户输入的系统维护指令，对所述远程控制装置中各个模块进行维护。
31.本发明提供一种列车，包括所述的列车控制系统。
32.本发明提供的列车控制系统，包括车载信号控制装置、地面信号装置、运营维护装置和远程控制装置，车载信号控制装置获取待控制列车的列车状态信息，以及执行远程控制装置下发的运行控制指令，地面信号装置获取待控制列车所在轨道的轨道状态信息和运行计划信息，运营维护装置获取运营维护信息，远程控制装置确定运行控制指令，由于远程控制装置可以部署在地面设备或者云服务端，逻辑运算能力不受列车安装空间限制，硬件配置和软件配置可以随时进行更新和维护，减少了列车上车载设备的故障率，提高了列车控制系统安装部署和调整的效率，降低了维护成本，提高了列车控制的效率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明提供的列车控制系统的结构示意图；
35.图2为本发明提供的基于多元信息的智能控车系统的结构示意图；
36.图3为本发明提供的策略调整方法的流程示意图；
37.图4为本发明提供的列车的结构示意图。
38.附图标记：
39.100：列车控制系统；
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110：车载信号控制装置；
40.120：地面信号装置；
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130：远程控制装置；
41.140：运营维护装置；
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400：列车。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.图1为本发明提供的列车控制系统的结构示意图，如图1所示，列车控制系统100包括车载信号控制装置110、地面信号装置120、运营维护装置140和远程控制装置130。
44.车载信号控制装置110，设置于待控制列车处，与远程控制装置130通信连接，用于获取待控制列车的列车状态信息，以及执行远程控制装置下发的运行控制指令；
45.地面信号装置120，与远程控制装置通信连接130，用于获取待控制列车所在轨道的轨道状态信息和运行计划信息；
46.运营维护装置140，与远程控制装置通信130连接，用于获取运营维护信息；
47.远程控制装置130，用于基于列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，确定运行控制指令。
48.具体地，现有技术中列车控制系统设置在列车上，由于列车上设备安装空间有限，使得列车控制系统的通信能力和逻辑运算能力都受到制约，无法灵活地应对各种运行场景而进行调整。
49.本发明实施例提供的列车控制系统100包括车载信号控制装置110、地面信号装置120、运营维护装置140和远程控制装置130。车载信号控制装置110、地面信号装置120、运营维护装置140和远程控制装置130之间通过通信方式进行连接。
50.车载信号控制装置110，用于获取待控制列车的列车状态信息，以及执行远程控制装置下发的运行控制指令。车载信号控制装置110从功能上可以分为信号采集模块和指令执行模块。信号采集模块可以包括速度传感器、距离传感器等。指令执行模块可以包括牵引电机、制动机等。
51.列车状态信息为待控制列车在运行过程中实时状态参数，例如列车实时位置、列
车实时速度、列车实时加速度等。列车状态信息还可以包括列车上各个传感器和各个执行机构等的实时状态参数、各个执行机构的反馈信息、列车的能耗信息等。列车状态信息可以通过车载信号控制装置110中的信号采集模块获取，并通过通信方式发送至远程控制装置130。
52.运行控制指令为待控制列车在运行过程中所执行的控制命令，例如用于速度调节的目标速度曲线、牵引级位调整指令、制动级位调整指令等。运行控制指令是由远程控制装置130确定并下发至车载信号控制装置110中的指令执行模块。
53.地面信号装置120，用于获取待控制列车所在轨道的轨道状态信息和运行计划信息。轨道状态信息为待控制列车所在轨道的状态信息，例如可以包括轨道信号灯的状态信息和轨道道岔的状态信息等。运行计划信息为与待控制列车运行相关的信息，例如可以包括轨道上运行的列车的运行计划、位置信息、路权信息。
54.运营维护装置140，用于获取运营维护信息。运营维护信息是待控制列车运营过程中的其他信息，例如可以包括乘客舒适度信息、客流量信息和列车发生的特殊事件信息等。特殊事件是指的一些公众事件，影响客流，需要调整运行计划的。
55.远程控制装置130用于根据列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，确定运行控制指令。例如，远程控制装置130可以根据列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，确定待控制列车在当前时刻的实际位置和实际速度，然后与待控制列车的目标速度曲线进行比较，若待控制列车可能过早到达轨道上的下一站，则生成减速指令下发至待控制列车，若待控制列车可能延后到达轨道上的下一站，则生成加速指令下发至待控制列车。
56.车载信号控制装置110可以设置在待控制列车处，地面信号装置120可以设置在轨道旁边的地面机房，运营维护装置140和远程控制装置130可以通过服务器实现，可以灵活地部署在地面机房或者云服务端。由于运营维护装置140和远程控制装置130不用设置在列车中，其设备安装空间不受列车空间的影响，并且其硬件配置和软件配置可以随时进行更新和维护，逻辑运算能力也不受限制。
57.本发明实施例提供的列车控制系统，包括车载信号控制装置、地面信号装置、运营维护装置和远程控制装置，车载信号控制装置获取待控制列车的列车状态信息，以及执行远程控制装置下发的运行控制指令，地面信号装置获取待控制列车所在轨道的轨道状态信息和运行计划信息，运营维护装置获取运营维护信息，远程控制装置确定运行控制指令，由于远程控制装置可以部署在地面设备或者云服务端，逻辑运算能力不受列车安装空间限制，硬件配置和软件配置可以随时进行更新和维护，减少了列车上车载设备的故障率，提高了列车控制系统安装部署和调整的效率，降低了维护成本，提高了列车控制的效率。
58.基于上述实施例，远程控制装置包括：
59.控制模块，用于基于列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，以及待控制列车对应的预设列车控制模型，确定待控制列车的运行控制指令；
60.其中，预设列车控制模型是基于待控制列车的同车型列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令确定的。
61.具体地，远程控制装置可以包括控制模块。控制模块用于调用预设列车控制模型，根据列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，确定待控制列车的运行
控制指令。
62.预设列车控制模型是根据列车运行的数据进行学习得到的模型，可以预先进行训练得到，存储在控制模块中。预设列车控制模型可以分为多种控制类型的模型，例如速度计算模型、节能控制模型、客流高峰控制模型和事件应对模型等。
63.同车型列车为与待控制列车的车型型号相同的列车，因此，与待控制列车具有相同的控制特性。根据同车型列车的历史运行数据，可以得到历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令。
64.可以采用深度学习算法，对待控制列车的同车型列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令进行学习，确定预设列车控制模型。
65.基于上述任一实施例，远程控制装置还包括：
66.存储模块，用于存储多个车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令；
67.学习模块，与存储模块连接，用于基于深度学习算法，以多个车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令为样本，确定每一车型的列车对应的预设列车控制模型。
68.具体地，远程控制装置还可以包括存储模块和学习模块。存储模块用于存储多个车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令。
69.例如，远程控制装置可以控制单个列车，也可以控制多个列车，然后获取这些列车的历史运行数据，包括历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令。
70.学习模块可以根据深度学习算法，以多个车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令为样本，确定每一车型的列车对应的预设列车控制模型。
71.任一车型的列车对应的预设列车控制模型是通过如下步骤训练得到的：
72.首先，从存储模块中获取该车型的列车的历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令，将其作为学习样本；然后采用深度学习模型作为初始模型对这些样本进行学习，例如循环神经网络模型等，学习历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息、历史运营维护信息和历史运行控制指令之间的内在关联特性，提高初始模型根据历史列车状态信息、历史轨道状态信息、历史运行计划信息和历史运营维护信息对历史运行控制指令的预测能力，最终得到预设列车控制模型。
73.本发明实施例提供的列车控制系统，通过大数据学习功能持续调整和控制列车，提供舒适、节能、准时的控车方案。
74.基于上述任一实施例，控制模块包括：
75.速度计算单元，用于基于待控制列车的车型，确定待控制列车对应的预设列车控制模型；
76.基于待控制列车的列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息，
以及待控制列车对应的预设列车控制模型，确定待控制列车的目标速度曲线。
77.具体地，控制模块具体可以包括速度计算单元，用于确定待控制列车的目标速度曲线。目标速度曲线，也称为推荐速度曲线，用于对列车的运行速度进行控制。
78.速度计算单元先根据待控制列车的车型，从学习模块中的多个车型的列车对应的预设列车控制模型中，确定待控制列车对应的预设列车控制模型，然后将待控制列车的列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息输入至预设列车控制模型中，得到待控制列车的目标速度曲线。
79.基于上述任一实施例，控制模块还包括：
80.误点预警单元，用于基于待控制列车的列车状态信息中的实时位置和实时速度，确定待控制列车的实际速度曲线；
81.基于实际速度曲线和目标速度曲线，确定待控制列车的累计时间偏差和/或实时速度偏差；
82.基于累计时间偏差和/或实时速度偏差，确定待控制列车的误点预测结果。
83.具体地，控制模块还可以包括误点预警单元，用于对待控制列车是否按照设定的时间抵达站点进行预警。
84.误点预警单元根据待控制列车的列车状态信息中的实时位置和实时速度，确定待控制列车的实际速度曲线，然后将实际速度曲线与目标运行曲线进行比较，可以得到待控制列车的累计时间偏差和实时速度偏差。
85.累计时间偏差用于表示列车从开始运行时刻到当前运行时刻累计产生的时间偏差。若累计时间偏差大于设定的时间阈值，则表明列车可能出现误点。
86.实时速度偏差用于表示列车在当前运行时刻与目标速度曲线之间的速度偏差。若实时速度偏差大于设定的速度偏差，则表明列车可能出现误点。
87.误点预测结果用于表示列车是否可能出现误点，若出现误点，则误点预测结果为真，若不出现误点，则误点预测结果为假。
88.基于上述任一实施例，控制模块还包括：
89.策略控制单元，用于若待控制列车的误点预测结果为真，则基于累计时间偏差对待控制列车的目标速度曲线进行调整，或者，基于实时速度偏差对待控制列车的牵引级位进行调整。
90.具体地，控制模块还包括策略控制单元。若待控制列车的误点预测结果为真，则策略控制单元可以根据累计时间偏差，在一定范围内上调或者下调目标速度曲线中的设定值，用于提高或者降低列车的控制速度；还可以根据实时速度偏差，调整列车的牵引级位或者制动级位，用于提高或者降低列车的实时速度。
91.基于上述任一实施例，控制模块还包括：
92.应急控制单元，用于基于预设应急控制策略，对待控制列车进行控制。
93.具体地，控制模块还包括应急控制单元。可以根据列车运行过程中出现的应急事件，制定预设应急控制策略。应急事件包括客流量突然增大、发生重大自然灾害或者重要设备出现故障等。
94.当出现应急事件时，应急控制单元可以根据预设应急控制策略，对列车进行紧急控制。例如，若轨道前方发生山体滑坡，则应急控制单元可以根据山体滑坡对应的预设应急
控制策略，控制列车立即进行减速运行并完全停止。
95.基于上述任一实施例，还包括：
96.人机交互装置，与远程控制装置连接，用于获取用户输入的列车操作指令，以及向用户显示待控制列车的列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息。
97.具体地，除了通过远程控制装置对列车进行控制外，还可以设置人机交互装置，例如操作终端等，通过输入列车操作指令，直接对列车进行人工控制。此外，人机交互装置还可以将远程控制装置获取的列车状态信息、轨道状态信息、运行计划信息和运营维护信息进行显示，以供用户进行远程监视。
98.基于上述任一实施例，还包括：
99.运营维护装置还用于获取用户输入的系统维护指令，对远程控制装置中各个模块进行维护。
100.具体地，用户可以通过运营维护装置输入系统维护指令，对远程控制装置中的各个模块中的运行软件进行升级和维护。
101.基于上述任一实施例，图2为本发明提供的基于多元信息的智能控车系统的结构示意图，如图2所示，该智能控车系统包括控车策略模块、控车数据存储模块、自学习模块、接口模块组成。其中接口模块包含维护升级接口、车辆接口、地面接口、运维接口。
102.系统的主要功能包括推荐速度曲线(目标速度曲线)计算、误点预警功能、策略调整功能、应急调整功能、系统维护功能。
103.推荐速度曲线计算功能如下：
104.(1)自动控车数据存储记录内容包括车辆参数信息、控车及反馈信息、能耗信息、舒适度信息、客流信息、特殊事件信息等。
105.(2)自学习系统根据存储的自动控车数据生成多种控车模型，如节能控车模型、高速控车模型、客流高峰控车模型、事件应对模型等，用于计算推线速度曲线/控车指令。车辆差异较大时也可根据车型设置多套模型。
106.自学习系统可以在系统首次投入前自动完成对线路、车辆的适配。并针对舒适性、节能指标在运营过程中持续优化。
107.(3)控车策略组，根据列车位置、速度、运行计划、客流量、特殊事件等信息，选用最适合的控车模型并计算列车的推按速度曲线/控车指令。
108.误点预警功能如下：
109.1、根据累计偏离时间进行预警
110.(1)根据列车实时位置、速度信息，计算列车实际运行曲线。
111.(2)根据计算实际运行曲线与推荐速度曲线的偏差计算累计偏离时间，当累计偏离时间大于阈值时向车载、地面信号设备发送误点报警信息(过早到达、延后到达)。
112.2、根据实时速度偏离进行预警
113.(1)根据列车实时位置、速度信息，计算列车实际运行曲线。
114.(2)根据推荐速度曲线和允许偏离参数，计算上限速度曲线和下限速度曲线。
115.(3)当列车实际运行曲线高于上限速度曲线或低于下限速度曲线时，向车载、地面信号设备发送误点报警信息(车速过高、车速过低)。
116.图3为本发明提供的策略调整方法的流程示意图，如图3所示，策略调整功能如下：
117.(1)监控列车实际运行状态，预测是否发生误点。
118.(2)预测发生误点时(实时速度偏离)，尝试调整控车指令(如调整输出级位、调整命令间隔)，使列车实际速度趋近推荐速度。
119.(3)预测发生误点时(累计偏差时间)，尝试调整推荐速度曲线(在一定范围内上调、下调推荐速度值)，提高或降低区间旅行速度。
120.(4)累计偏差时间过大，超出了当前推荐速度调整范围时，通过调整站停时间、运行计划影响列车到达时间。必要时可以授权突破当前设定的推荐曲线调整范围(如通过地面信号系统发送请求，由调度员授权)。
121.例如：根据运行计划，列车的运行等级为2级(以最高速的80％运行)，此时限速为100km/h的线路上列车最高允许速度为80km/h，推荐速度的调整上限大约在70km/h左右。若该速度依然无法满足调整需求，则调整运行等级为1级(以最高速的100％运行)，推荐速度可以进一步提高。
122.例如：由于舒适性或节能要求，可能会设置运行速度的阈值，正常情况下推荐曲线仅能在该阈值范围内调整。当误点情况过于严重时，可以人工授权突破或调整该阈值，以降低舒适度或增大能源消耗为代价，增大推荐速度调整范围。
123.例如：原计划在站台停车30s,由于列车到达站台时间延后，可以缩短停站时间为20s，使列车能够提前到达下一站台。
124.应急调整功能如下：
125.(1)针对特殊事件，可以提前预设处理措施(应急推荐速度曲线)。
126.(2)通过运行维护系统提供的信息(如突发的大客流、自然灾害、设备故障等)识别特殊事件，并使据预设的处理措施在指定地点或/和指定时段生效，替换原有控车策略。
127.(3)必要时可通过地面信号设备对控车策略进行人工干预，例如人工设置临时的区间旅行时间、下达所有/部分列车尽快停站指令、下达全部区域/指定区域尽快通过指令等。
128.系统维护功能如下：
129.(1)可以通过维护接口对控车策略服务中各组件进行维护、升级。
130.(2)可以人工对控车参数、推荐速度曲线进行调整。可以导入人工编制的推荐速度曲线。
131.本发明实施例提供的智能控车系统，相比既有自动驾驶系统,本服务可以提供更丰富的控车策略选择，实现舒适、节能、准时的目标，提高用户体验；自学习系统降低前期部署、调试成本；通过集中部署或云端部署，简化车载设备，降低维护成本。
132.基于上述任一实施例，图4为本发明提供的列车的结构示意图，如图4所示，列车400包括上述列车控制系统100。
133.具体地，列车400可以为城际列车、高速列车和地铁中的一种。
134.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
135.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
136.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。