一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)屬于該貨運(yùn)機(jī)車(chē)車(chē)載裝置，其包括人機(jī)交互顯示界面、貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器和手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件，該系統(tǒng)可以獲取自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制所需的線(xiàn)路信息等既定信息和當(dāng)前車(chē)速等實(shí)時(shí)信息，通過(guò)司機(jī)控制器通信器件和機(jī)車(chē)控制執(zhí)行裝置具體操縱機(jī)車(chē)的運(yùn)行，使得司機(jī)在實(shí)際駕駛中可以通過(guò)人機(jī)交互顯示界面和司機(jī)控制臺(tái)面板方便地進(jìn)行手/自動(dòng)駕駛切換。本發(fā)明能夠根據(jù)機(jī)車(chē)臨時(shí)調(diào)度信號(hào)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償調(diào)整機(jī)車(chē)優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)，得到當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)；依據(jù)當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制輸出機(jī)車(chē)控制操縱檔位序列。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)，屬于機(jī)車(chē)車(chē)輛控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)于機(jī)車(chē)節(jié)能操縱優(yōu)化系統(tǒng)的研究，鑒于機(jī)車(chē)主動(dòng)節(jié)能操縱優(yōu)化的諸多優(yōu)勢(shì)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家均大力推進(jìn)機(jī)車(chē)節(jié)能優(yōu)化操縱系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。美國(guó)通用電氣公司成功研制了列車(chē)運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)Trip Optimizer,并申請(qǐng)專(zhuān)利“用于列車(chē)的形成優(yōu)化系統(tǒng)及方法”(申請(qǐng)?zhí)?00780000072.4)，它可基于不同機(jī)車(chē)的組成和行駛路線(xiàn)，對(duì)燃油消耗進(jìn)行優(yōu)化，從而滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)行時(shí)間要求的最優(yōu)化的全程駕駛計(jì)劃，取得良好的節(jié)油效果。德國(guó)克諾爾集團(tuán)研制了 LEADER?駕駛員輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)在幫助機(jī)車(chē)工程師減少燃油消耗的同時(shí)，有效控制列車(chē)運(yùn)行時(shí)間，減少機(jī)車(chē)不必要制動(dòng)及因此造成的機(jī)車(chē)和貨車(chē)的磨損，同時(shí)可協(xié)助收集和分析列車(chē)司機(jī)操作數(shù)據(jù)，以改善列車(chē)操作性能和整體列車(chē)運(yùn)行效益。LEADER?后臺(tái)軟件設(shè)備可協(xié)助收集和分析列車(chē)司機(jī)操作數(shù)據(jù)庫(kù)，以改善列車(chē)操作性能和整體列車(chē)運(yùn)行效益。德國(guó)鐵路公司最先批量在客運(yùn)電力和內(nèi)燃機(jī)車(chē)上安裝了列車(chē)節(jié)能駕駛操縱技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠幫助司機(jī)在操縱過(guò)程中根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行合理操作，在駕駛室的顯示屏上直觀反映能耗并且提示應(yīng)當(dāng)采取的改進(jìn)措施，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行處理儲(chǔ)存，據(jù)此對(duì)司機(jī)駕駛操縱和能耗情況做出科學(xué)分析。日本在列車(chē)優(yōu)化操縱方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，其新干線(xiàn)系列列車(chē)采用速度模式曲線(xiàn)自動(dòng)控制方式(ATC)，多年來(lái)以運(yùn)行安全、正點(diǎn)、精確定位停車(chē)、操縱平穩(wěn)、乘車(chē)舒適和節(jié)能而聞名世界。東京工業(yè)大學(xué)教授K.Mori提出自律分布系統(tǒng)(ATC)大大提高了系統(tǒng)的健壯性，被率先應(yīng)用在日本列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)的高速有效控制和管理。
[0003]國(guó)內(nèi)眾多科研單位也開(kāi)展了機(jī)車(chē)節(jié)能操縱研究應(yīng)用方面的嘗試。北京交通大學(xué)于1989年研制了一套以單片機(jī)為主從結(jié)構(gòu)的機(jī)車(chē)優(yōu)化操縱的微機(jī)指導(dǎo)系統(tǒng)，以?xún)?yōu)化原理與模糊控制理論為基礎(chǔ)，離線(xiàn)優(yōu)化計(jì)算和在線(xiàn)模糊控制相結(jié)合，并在北京型內(nèi)燃機(jī)車(chē)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)提高了列車(chē)正點(diǎn)率、節(jié)省了燃油消耗。1995年，結(jié)合國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“減輕重載列車(chē)與線(xiàn)路相互作用及優(yōu)化操縱的研究”，西南交通大學(xué)研制了新型車(chē)載微機(jī)系統(tǒng)“列車(chē)優(yōu)化操縱指導(dǎo)裝置”，采用了離線(xiàn)尋優(yōu)建立優(yōu)化操縱運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)再結(jié)合在線(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整的方法。該系統(tǒng)也曾在兩臺(tái)DF4型電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)上的試用，效果良好。2004年，南昌鐵路局和鄭州天威自動(dòng)化設(shè)備有限公司合作，自主創(chuàng)新研制了 “JZD -1型機(jī)車(chē)操縱指導(dǎo)系統(tǒng)”，用于機(jī)車(chē)節(jié)能優(yōu)化操縱指導(dǎo)，取得了良好效果。此外，北京交通大學(xué)、北京交控科技有限公司、成都暢通機(jī)車(chē)車(chē)輛技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所等單位也分別就機(jī)車(chē)優(yōu)化操縱進(jìn)行了相關(guān)研究，取得了一定的專(zhuān)利成果。
[0004]然而，國(guó)外的運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)未考慮我國(guó)復(fù)雜的客貨混跑狀況，也未考慮入鐵路信號(hào)的臨時(shí)變化等內(nèi)容，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)主要以“指導(dǎo)”為主，需要確保司機(jī)連續(xù)監(jiān)測(cè)顯示屏并能按照監(jiān)視屏做出相應(yīng)操作，不利于降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和達(dá)到精確合理的控制目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)運(yùn)行操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)結(jié)合機(jī)車(chē)現(xiàn)有運(yùn)行監(jiān)控裝置，根據(jù)列車(chē)性能特征、運(yùn)行狀況、線(xiàn)路狀況等方面的信息，通過(guò)車(chē)載優(yōu)化器單元優(yōu)化計(jì)算機(jī)車(chē)基準(zhǔn)目標(biāo)運(yùn)行曲線(xiàn)，并根據(jù)調(diào)度信息實(shí)時(shí)優(yōu)化當(dāng)前目標(biāo)曲線(xiàn)，用于自適應(yīng)控制機(jī)車(chē)的實(shí)時(shí)運(yùn)行。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)，該貨運(yùn)機(jī)車(chē)包括機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)、列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置、機(jī)車(chē)運(yùn)行傳感記錄裝置、機(jī)車(chē)運(yùn)行執(zhí)行裝置、機(jī)車(chē)控制單元和司機(jī)控制臺(tái)面板，其特征在于，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)屬于該貨運(yùn)機(jī)車(chē)車(chē)載裝置，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)包括人機(jī)交互顯示界面、貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器和手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，目的在于從列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置獲取機(jī)車(chē)運(yùn)行線(xiàn)路信息與機(jī)車(chē)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，該狀態(tài)信息包括當(dāng)前速度、當(dāng)前公里標(biāo)、限速、列車(chē)載重和計(jì)長(zhǎng)信息；同時(shí)所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)通過(guò)串口連接，或經(jīng)由上述列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置通訊連接，目的在于從機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)獲取當(dāng)前機(jī)車(chē)信號(hào)信息；同時(shí)所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與人機(jī)交互顯示界面通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，目的在于與司機(jī)交互關(guān)于貨運(yùn)貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器對(duì)機(jī)車(chē)駕駛手自動(dòng)切換時(shí)機(jī)的建議信息和司機(jī)對(duì)于手自動(dòng)切換信息的輸入；所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件連接；所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器通過(guò)列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置和機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)獲取機(jī)車(chē)當(dāng)前行車(chē)信息，使得司機(jī)在實(shí)際駕駛中可以通過(guò)人機(jī)交互顯示界面和司機(jī)控制臺(tái)面板進(jìn)行手/自動(dòng)駕駛切換。
[0008]采用上述技術(shù)方案后的有益效果是，
[0009]1、最大程度的結(jié)合了我國(guó)貨運(yùn)列車(chē)現(xiàn)有機(jī)載裝置，能夠根據(jù)列車(chē)信息、道路信息、調(diào)度信息等實(shí)時(shí)優(yōu)化計(jì)算機(jī)車(chē)優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)；
[0010]2、加入了對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的考量，能夠根據(jù)機(jī)車(chē)臨時(shí)調(diào)度信號(hào)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償調(diào)整機(jī)車(chē)運(yùn)行曲線(xiàn)，得到當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)；
[0011]3、依據(jù)當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)和當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制輸出機(jī)車(chē)控制操縱檔位序列。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是人機(jī)交互顯示單元功能劃分與布局圖；
[0014]圖3是當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)速度曲線(xiàn)計(jì)算過(guò)程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下的說(shuō)明本質(zhì)上僅僅是示例性的而并不是為了限制本公開(kāi)、應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理解的是，以下將結(jié)合著說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]圖1是本發(fā)明的基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]如圖所示，所述基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)屬于該貨運(yùn)機(jī)車(chē)的車(chē)載裝置，該貨運(yùn)機(jī)車(chē)包括機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)、列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置、機(jī)車(chē)運(yùn)行傳感記錄裝置、機(jī)車(chē)運(yùn)行執(zhí)行裝置、機(jī)車(chē)控制單元和司機(jī)控制臺(tái)面板，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)包括人機(jī)交互顯示界面、貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器和手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，目的在于從列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置獲取機(jī)車(chē)運(yùn)行線(xiàn)路信息與機(jī)車(chē)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，該狀態(tài)信息包括當(dāng)前速度、當(dāng)前公里標(biāo)、限速、列車(chē)載重和計(jì)長(zhǎng)信息；同時(shí)所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)通過(guò)串口連接，或經(jīng)由上述列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置通訊連接，目的在于從機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)獲取當(dāng)前機(jī)車(chē)信號(hào)信息；同時(shí)所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與人機(jī)交互顯示界面通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，目的在于與司機(jī)交互關(guān)于貨運(yùn)貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器對(duì)機(jī)車(chē)駕駛手自動(dòng)切換時(shí)機(jī)的建議信息和司機(jī)對(duì)于手自動(dòng)切換信息的輸入；所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件連接；所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器通過(guò)列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置和機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)獲取機(jī)車(chē)當(dāng)前行車(chē)信息，使得司機(jī)在實(shí)際駕駛中可以通過(guò)人機(jī)交互顯示界面和司機(jī)控制臺(tái)面板進(jìn)行手/自動(dòng)駕駛切換。
[0018]該貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有典型的二乘二取二冗余設(shè)計(jì)方案，即核心處理板設(shè)置為兩套，為了與核心處理板的冗余相匹配，輸入信號(hào)的調(diào)理模塊也需要配置冗余，構(gòu)成主備結(jié)構(gòu)。通過(guò)二乘二取二冗余方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一次故障正常工作，二次故障導(dǎo)向安全，使系統(tǒng)安全性得到保障。系統(tǒng)核心計(jì)算板塊采用典型ARM系統(tǒng)架構(gòu)，通訊接口采用標(biāo)準(zhǔn)CAN、串口和以太網(wǎng)等多接口冗余設(shè)計(jì)，確保對(duì)多機(jī)車(chē)平臺(tái)的接口支持，該部分均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不贅述。該裝置通過(guò)與機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)和列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置等設(shè)備連接，獲取自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制所需的線(xiàn)路信息、編組信息、道路環(huán)境、運(yùn)行時(shí)間、操縱約束等既定信息和當(dāng)前車(chē)速、當(dāng)前公里標(biāo)位置等實(shí)時(shí)信息。該裝置通過(guò)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件和機(jī)車(chē)控制執(zhí)行裝置具體操縱機(jī)車(chē)的運(yùn)行，最大限度利用了現(xiàn)有機(jī)車(chē)操縱執(zhí)行端裝置資源。司機(jī)在實(shí)際駕駛中可以通過(guò)人機(jī)交互顯示界面和司機(jī)控制臺(tái)面板方便的進(jìn)行手/自動(dòng)駕駛切換。
[0019]在實(shí)踐中，所述手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件做了 RS422/485/232等串口、以太網(wǎng)、DB9接口、CAN總線(xiàn)等接口預(yù)留，以方便連接不同形式的現(xiàn)有的手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件。所述列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置可以是現(xiàn)有的車(chē)載LKJ2000列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置等，所述機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)可以是現(xiàn)有的車(chē)載機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)JT1-CZ2000等。
[0020]本發(fā)明的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器能夠通過(guò)貨運(yùn)機(jī)車(chē)上的列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置和機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)等裝置獲取機(jī)車(chē)當(dāng)前行車(chē)信息，包括線(xiàn)路信息、限速、列車(chē)載重、計(jì)長(zhǎng)、當(dāng)前速度、當(dāng)前公里標(biāo)、調(diào)度信號(hào)等，通過(guò)合理優(yōu)化計(jì)算和人機(jī)交互信息，產(chǎn)生適合機(jī)車(chē)自動(dòng)運(yùn)行的優(yōu)化運(yùn)行檔位控制信息，作用于機(jī)車(chē)控制。
[0021]圖2是人機(jī)交互顯示單元功能劃分與布局圖，主要包括:當(dāng)前運(yùn)行信息的數(shù)字化顯示單元、運(yùn)行環(huán)境與當(dāng)前運(yùn)行信息的圖形化顯示單元、警示與提醒操作交互單元、手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換交互執(zhí)行單元等四個(gè)組成部分。人機(jī)交互顯示單元可以方便實(shí)現(xiàn)包括當(dāng)前運(yùn)行信息、當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境、警示與提醒交互、手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換交互執(zhí)行等的數(shù)字、文字和圖形化顯示等功能。人機(jī)交互過(guò)程可通過(guò)實(shí)際硬件按鈕執(zhí)行，也可以通過(guò)觸摸屏屏顯虛擬按鈕執(zhí)行。
[0022]司機(jī)在實(shí)際駕駛中可以通過(guò)人機(jī)交互顯示界面和司機(jī)控制臺(tái)面板方便的進(jìn)行手/自動(dòng)駕駛切換，說(shuō)明如下A、B:
[0023]A.利用人機(jī)交互顯示界面進(jìn)行手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換操作可以通過(guò)手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換交互執(zhí)行單元進(jìn)行。人機(jī)交互顯示界面手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換交互執(zhí)行單元部分提供直接的手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換交互執(zhí)行按鈕，在警示與提醒操作交互單元的配合提示下完成人機(jī)交互轉(zhuǎn)換操作。警示與提醒操作交互單元的配合主要考慮司機(jī)在嘗試完成手自動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)是否按照系統(tǒng)要求調(diào)整相應(yīng)檔位狀態(tài)。
[0024]系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)要求示例如下:1)自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)手動(dòng)駕駛，駕駛員需將操縱手柄移至與當(dāng)前自動(dòng)駕駛相同檔位位置方可轉(zhuǎn)換手動(dòng)駕駛；2)手動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)自動(dòng)駕駛，駕駛員需將操縱手柄移至惰行檔位后選擇轉(zhuǎn)換成自動(dòng)駕駛方可轉(zhuǎn)換至自動(dòng)駕駛。
[0025]B.利用司機(jī)控制臺(tái)面板進(jìn)行手/自動(dòng)操縱轉(zhuǎn)換操作主要通過(guò)對(duì)司機(jī)在控制臺(tái)面板上動(dòng)作的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)，只要司機(jī)在控制臺(tái)面板上有任何檔位操縱的改變，包括牽引檔位、電阻制動(dòng)檔位、空氣制動(dòng)等功率變換操縱操作，但不包括鳴笛、撒砂等非功率變換操作。
[0026]本發(fā)明的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器的操作實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)基準(zhǔn)目標(biāo)曲線(xiàn)獲取、當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)獲取和自適應(yīng)控制等三步驟完成。
[0027]基準(zhǔn)目標(biāo)曲線(xiàn)獲 取內(nèi)容部分主要實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)在給定條件下的基準(zhǔn)行車(chē)規(guī)劃曲線(xiàn)信息，主要通過(guò)基于領(lǐng)域知識(shí)的優(yōu)化算法計(jì)算機(jī)車(chē)運(yùn)行的優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)，該優(yōu)化計(jì)算以調(diào)度指令、列車(chē)編組信息、路徑限速、道路條件、運(yùn)行時(shí)間、操縱約束等為優(yōu)化約束條件，以機(jī)車(chē)列車(chē)性能參數(shù)為基本條件，以機(jī)車(chē)總體運(yùn)行能耗最小和/或運(yùn)行時(shí)間差最小為多目標(biāo)或單目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)，計(jì)算機(jī)車(chē)列車(chē)優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)(該部分已有較多研究，屬現(xiàn)有技術(shù)，在此不贅述)。優(yōu)化計(jì)算過(guò)程可選用常規(guī)優(yōu)化算法，如遺傳算法等方式，針對(duì)給定情況下的列車(chē)約束等內(nèi)容，計(jì)算尋優(yōu)符合駕駛條件的基準(zhǔn)優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)。
[0028]該優(yōu)化計(jì)算中機(jī)車(chē)運(yùn)行物理模型如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，該貨運(yùn)機(jī)車(chē)包括機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)、列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置、機(jī)車(chē)運(yùn)行傳感記錄裝置、機(jī)車(chē)運(yùn)行執(zhí)行裝置、機(jī)車(chē)控制單元和司機(jī)控制臺(tái)面板，其特征在于，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)屬于該貨運(yùn)機(jī)車(chē)車(chē)載裝置，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)包括人機(jī)交互顯示界面、貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器和手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，目的在于從列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置獲取機(jī)車(chē)運(yùn)行線(xiàn)路信息與機(jī)車(chē)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，該狀態(tài)信息包括當(dāng)前速度、當(dāng)前公里標(biāo)、限速、列車(chē)載重和計(jì)長(zhǎng)信息；同時(shí)所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)通過(guò)串口連接，或經(jīng)由上述列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置通訊連接，目的在于從機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)獲取當(dāng)前機(jī)車(chē)信號(hào)信息；同時(shí)所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與人機(jī)交互顯示界面通過(guò)CAN總線(xiàn)連接，目的在于與司機(jī)交互關(guān)于貨運(yùn)貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器對(duì)機(jī)車(chē)駕駛手自動(dòng)切換時(shí)機(jī)的建議信息和司機(jī)對(duì)于手自動(dòng)切換信息的輸入；所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器與手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換通信器件連接；所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器通過(guò)列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置和機(jī)車(chē)信號(hào)主機(jī)獲取機(jī)車(chē)當(dāng)前行車(chē)信息，使得司機(jī)在實(shí)際駕駛中可以通過(guò)人機(jī)交互顯示界面和司機(jī)控制臺(tái)面板進(jìn)行手/自動(dòng)駕駛切換。
2.如權(quán)利要求1所述的基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制器的操作實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)基準(zhǔn)目標(biāo)曲線(xiàn)獲取、當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)獲取和自適應(yīng)控制三步驟完成: 1)基準(zhǔn)目標(biāo)曲線(xiàn)獲取，其主要實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)在給定條件下的基準(zhǔn)行車(chē)規(guī)劃曲線(xiàn)信息，主要通過(guò)基于領(lǐng)域知識(shí)的優(yōu)化算法計(jì)算機(jī)車(chē)運(yùn)行的優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)，該優(yōu)化算法以調(diào)度指令、列車(chē)編組信息、路徑限速、道路條件、運(yùn)行時(shí)間、操縱約束為優(yōu)化約束條件，以機(jī)車(chē)列車(chē)性能參數(shù)為基本條件，以機(jī)車(chē)總體運(yùn)行能耗最小和/或運(yùn)行時(shí)間差最小為多目標(biāo)或單目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)，計(jì)算機(jī)車(chē)列車(chē)優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)，優(yōu)化計(jì)算過(guò)程選用常規(guī)優(yōu)化算法，針對(duì)給定情況下的列車(chē)約束內(nèi)容，計(jì)算尋優(yōu)符合駕駛條件的基準(zhǔn)優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)； 2)當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)獲取，其主要實(shí)現(xiàn)根據(jù)臨時(shí)`調(diào)度信號(hào)和機(jī)車(chē)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算基于調(diào)度信號(hào)的當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)，系統(tǒng)在優(yōu)化求解時(shí)將臨時(shí)信號(hào)信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成強(qiáng)制限速信息，用于求取當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)； 3)機(jī)車(chē)運(yùn)行自適應(yīng)控制是通過(guò)實(shí)時(shí)采集機(jī)車(chē)運(yùn)行點(diǎn)位置信息，自適應(yīng)調(diào)整控制檔位信息的輸出，達(dá)到自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的目的。
3.如權(quán)利要求2所述的基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化計(jì)算中機(jī)車(chē)運(yùn)行物理模型如下:
4.如權(quán)利要求3所述的基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述當(dāng)前優(yōu)化目標(biāo)曲線(xiàn)計(jì)算過(guò)程如下: O查詢(xún)獲取前方信號(hào)燈調(diào)度信號(hào)狀態(tài)，根據(jù)信號(hào)燈狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)限速信息；轉(zhuǎn)換規(guī)則按照鐵路調(diào)度信號(hào)限速規(guī)則進(jìn)行； 2)基于限速曲線(xiàn)，統(tǒng)一下浮一定閾值，形成搜索基準(zhǔn)速度曲線(xiàn)；然后基于該搜索基準(zhǔn)曲線(xiàn)，求取以該搜索基準(zhǔn)曲線(xiàn)行駛情況下所需要花費(fèi)時(shí)間Ttl，時(shí)間Ttl的求取過(guò)程可按如下公式求得:取該搜索基準(zhǔn)曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的起止公里標(biāo)與臨時(shí)限速線(xiàn)曲線(xiàn)間距離分別為Stl, S1, S2，各起止與轉(zhuǎn)折點(diǎn)速度分別為Vtl, V1, V2,則時(shí)間Ttl可按如下方式求解
5.如權(quán)利要求4所述的基于調(diào)度信號(hào)的貨運(yùn)機(jī)車(chē)自動(dòng)操縱優(yōu)化實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)， 其特征在于，所述自適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的基本規(guī)則如下:設(shè)定比例系數(shù)κ，κ>0，當(dāng)當(dāng)前運(yùn)行速度與預(yù)期運(yùn)行速度差值位Λ V時(shí)，自適應(yīng)控制單元基于當(dāng)前運(yùn)行檔位G，按比例改變一定檔位-K Λ V，當(dāng)K Λ V非整數(shù)時(shí)就近取整，當(dāng)當(dāng)前運(yùn)行速度比預(yù)期運(yùn)行速度差值位低Λ ν,則增加Round(|KAv|)檔位數(shù)；當(dāng)當(dāng)前運(yùn)行速度比預(yù)期運(yùn)行速度差值位高Λ V，則降低Round(|KAv|)檔位數(shù)，如檔位改變已經(jīng)改至最高檔位或最低檔位而不能夠再繼續(xù)增加或降低時(shí)，則保持該檔位運(yùn)行， 并提示司機(jī)當(dāng)前檔位狀態(tài)，司機(jī)可視實(shí)際情況轉(zhuǎn)為手動(dòng)駕駛。
【文檔編號(hào)】B61L27/00GK103863364SQ201410120763
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】顧明, 黃晉, 劉光濤, 李守勤, 臧大昕 申請(qǐng)人:北京清軟英泰信息技術(shù)有限公司