一種鐵路列車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及動(dòng)車(chē)組控制領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵路列車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者對(duì)于列車(chē)節(jié)能操縱優(yōu)化系統(tǒng)的研宄，鑒于列車(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)列車(chē)節(jié)能優(yōu)化操縱系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中 公開(kāi)的如自動(dòng)駕駛的控制系統(tǒng)及方法，其中的控制系統(tǒng)大多包括：曲線(xiàn)合成單元、反饋單 元、控制器和優(yōu)化單元；其中曲線(xiàn)合成單元用于根據(jù)外部系統(tǒng)輸入的條件計(jì)算目標(biāo)速度曲 線(xiàn)；反饋單元用于采集列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)信息；控制器用于根據(jù)目標(biāo)速度曲線(xiàn)和反饋 單元反饋的狀態(tài)信息制定對(duì)列車(chē)的控制指令；優(yōu)化單元對(duì)控制器輸出的控制指令利用指令 優(yōu)化策略與工況組合構(gòu)建的關(guān)系矩陣進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化的控制指令。通過(guò)增加優(yōu)化單元 獲取多目標(biāo)數(shù)據(jù)，即多種參數(shù)，構(gòu)成曲線(xiàn)合成單元計(jì)算得到的目標(biāo)速度曲線(xiàn)，結(jié)合反饋的狀 態(tài)信息得到控制指令，對(duì)控制指令進(jìn)行優(yōu)化，在特定場(chǎng)景下，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的自動(dòng)駕駛控制， 便于對(duì)車(chē)載控制器的控制，提高控制效果。
[0003] 但是現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于列車(chē)的運(yùn)行控制系統(tǒng)和方法中沒(méi)有考慮我國(guó)復(fù)雜的客貨混 跑狀況，也未考慮線(xiàn)路的復(fù)雜交路轉(zhuǎn)移、支線(xiàn)轉(zhuǎn)移、側(cè)線(xiàn)及部分調(diào)度信息的臨時(shí)變化等內(nèi) 容，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況可能需要不斷的手自動(dòng)駕駛切換，不利于節(jié)能與降低司機(jī)工作 強(qiáng)度；系統(tǒng)將車(chē)輛的性能參數(shù)和路況信息相結(jié)合進(jìn)行線(xiàn)路規(guī)劃和控制，但一般不包含列車(chē) 特性參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程一般不基于當(dāng)次運(yùn)行記錄學(xué)習(xí)調(diào)整優(yōu)化 參數(shù)，不利于系統(tǒng)的優(yōu)化效果；列車(chē)系統(tǒng)對(duì)實(shí)際線(xiàn)路的適應(yīng)性效果不佳，并且現(xiàn)有技術(shù)的控 制系統(tǒng)需要機(jī)車(chē)乘務(wù)員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，不利于降低機(jī)車(chē)乘務(wù)員的勞動(dòng)強(qiáng)度和達(dá)到精確合理 的控制目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵路列車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)與司機(jī)控制器、列車(chē)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和對(duì)列車(chē)工作進(jìn)行監(jiān)控的列車(chē)控制系統(tǒng)進(jìn)行 數(shù)據(jù)通信，其特征在于包括：與列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備相連接的信息傳輸與隔離裝置、 智能操縱優(yōu)化控制器、人機(jī)交互單元和繼電器陣列；
[0005] 所述信息傳輸與隔離裝置接收列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備傳送的設(shè)定的列車(chē)線(xiàn) 路數(shù)據(jù)信息、列車(chē)編組信息、算法控制參數(shù)信息和列車(chē)當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況信息，并將接收 到的信息傳送至智能操縱優(yōu)化控制器；
[0006] 所述智能操縱優(yōu)化控制器接收所述信息傳輸與隔離裝置和列車(chē)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系 統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)信息，監(jiān)聽(tīng)司機(jī)控制器操縱手柄位信息，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息和其內(nèi)置的 列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表、列車(chē)車(chē)輛特性參數(shù)信息，提取列車(chē)當(dāng)次運(yùn)行交路信息和點(diǎn)單信息，基于運(yùn) 行交路信息和列車(chē)性能參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，規(guī)劃出列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)曲線(xiàn)，所述智能操縱優(yōu)化 控制器在行車(chē)過(guò)程中自動(dòng)對(duì)列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)曲線(xiàn)進(jìn)行跟蹤，當(dāng)列車(chē)實(shí)際的運(yùn)行軌跡持續(xù)偏離 列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)曲線(xiàn)時(shí)，智能操縱優(yōu)化控制器自動(dòng)學(xué)習(xí)當(dāng)次列車(chē)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，對(duì)列車(chē)運(yùn) 行目標(biāo)曲線(xiàn)重新計(jì)算并進(jìn)行更新；
[0007] 所述智能操縱優(yōu)化控制器驅(qū)動(dòng)繼電器陣列的工作：自動(dòng)操縱時(shí)斷開(kāi)司機(jī)控制器與 列車(chē)控制系統(tǒng)的連接，將智能操縱優(yōu)化控制器與列車(chē)控制系統(tǒng)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，智能 操縱優(yōu)化控制器向列車(chē)控制系統(tǒng)發(fā)送優(yōu)化的機(jī)車(chē)操縱指令；
[0008] 所述人機(jī)交互單元與智能操縱優(yōu)化控制器相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，機(jī)車(chē)乘務(wù)員通過(guò) 人機(jī)交互單元將對(duì)列車(chē)的操縱指令信息進(jìn)行交互輸入和確認(rèn)，運(yùn)行中所述人機(jī)交互單元顯 示相關(guān)運(yùn)行信息。
[0009] 進(jìn)一步的，所述智能操縱優(yōu)化控制器包括車(chē)載行車(chē)優(yōu)化單元、列車(chē)運(yùn)行自適應(yīng)控 制單元和參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)模塊；
[0010] 所述車(chē)載行車(chē)優(yōu)化單元根據(jù)列車(chē)車(chē)鉤緩沖器撓力曲線(xiàn)和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程獲得緩 沖器剛度和阻尼特性；根據(jù)設(shè)定的列車(chē)線(xiàn)路信息、列車(chē)的當(dāng)前運(yùn)行檔位、列車(chē)當(dāng)前運(yùn)行速 度、預(yù)期運(yùn)行速度和檔位序列優(yōu)化控制列車(chē)的檔位和行車(chē)速度從而對(duì)列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)曲線(xiàn)進(jìn) 行實(shí)時(shí)優(yōu)化；
[0011] 所述列車(chē)運(yùn)行自適應(yīng)控制單元根據(jù)列車(chē)的限速曲線(xiàn)、列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)曲線(xiàn)和臨時(shí)限 速構(gòu)造搜索基準(zhǔn)速度曲線(xiàn)規(guī)劃列車(chē)的行駛檔位和行駛速度；根據(jù)獲取的當(dāng)前列車(chē)運(yùn)用的監(jiān) 控交路類(lèi)型及監(jiān)控交路號(hào)判斷是否進(jìn)行交路轉(zhuǎn)移和是否自動(dòng)支線(xiàn)轉(zhuǎn)移并提取發(fā)生交路轉(zhuǎn) 移的交路線(xiàn)路信息和行程路徑信息；
[0012] 所述智能操縱優(yōu)化控制器自適應(yīng)學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)：當(dāng)列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度與列車(chē)運(yùn)行目 標(biāo)曲線(xiàn)中的速度的偏差超過(guò)設(shè)定閾值、超過(guò)次數(shù)超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)；所述參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)模塊 通過(guò)對(duì)列車(chē)歷史行駛數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)挖掘、調(diào)整列車(chē)自身特性參數(shù)；參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)模塊獲得的 新的列車(chē)參數(shù)信息后，所述車(chē)載行車(chē)優(yōu)化單元對(duì)列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)曲線(xiàn)進(jìn)行重新優(yōu)化和更新。
[0013] 進(jìn)一步的，所述智能操縱優(yōu)化控制器包括底板、電源板、輸入板、輸出板、主控板I、 表決板、主控板II、通信板和多個(gè)備板。
[0014] 進(jìn)一步的，所述列車(chē)運(yùn)行自適應(yīng)控制單元其自適應(yīng)控制邏輯采用差值比例控制和 預(yù)瞄控制方式。
[0015] 進(jìn)一步的，所述車(chē)載行車(chē)優(yōu)化單元，針對(duì)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的臨時(shí)限速的處理方案， 采用臨時(shí)規(guī)劃優(yōu)化曲線(xiàn)，補(bǔ)充原規(guī)劃運(yùn)行曲線(xiàn)；所述列車(chē)運(yùn)行自適應(yīng)控制單元將根據(jù)臨時(shí) 限速產(chǎn)生的補(bǔ)充優(yōu)化曲線(xiàn)控制列車(chē)運(yùn)行。
[0016] 進(jìn)一步的，所述車(chē)載行車(chē)優(yōu)化單元根據(jù)列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的支線(xiàn)轉(zhuǎn)移與側(cè)線(xiàn)轉(zhuǎn)移， 實(shí)時(shí)提取新的線(xiàn)路信息，重新規(guī)劃剩余線(xiàn)路的優(yōu)化運(yùn)行曲線(xiàn)。
[0017] 進(jìn)一步的，所述參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)模塊在列車(chē)長(zhǎng)時(shí)間從規(guī)劃曲線(xiàn)持續(xù)偏離時(shí)次數(shù)超過(guò) 設(shè)定閾值時(shí)，行程規(guī)劃用列車(chē)參數(shù)即偏離該次列車(chē)實(shí)際參數(shù)，系統(tǒng)即啟動(dòng)參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)模 塊，參數(shù)自動(dòng)學(xué)習(xí)模塊根據(jù)當(dāng)次系統(tǒng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)反求學(xué)習(xí)系統(tǒng)實(shí)際參數(shù)，用于系統(tǒng)規(guī)劃 運(yùn)行曲線(xiàn)的更新。
[0018] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種鐵路列車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)，根 據(jù)列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備如LKJ2000、CTCS2車(chē)載設(shè)備等列車(chē)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)如 TCMS等提供的數(shù)據(jù)信息和列車(chē)性能參數(shù)信息，通過(guò)智能操縱優(yōu)化控制器基于列車(chē)運(yùn)行交路 信息和列車(chē)性能參數(shù)等完成優(yōu)化計(jì)算，規(guī)劃生成目標(biāo)控制曲線(xiàn)，系統(tǒng)自動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)目 標(biāo)曲線(xiàn)的跟蹤。當(dāng)系統(tǒng)持續(xù)偏離運(yùn)行軌跡時(shí)，系統(tǒng)將啟用自學(xué)習(xí)功能，學(xué)習(xí)當(dāng)次實(shí)際運(yùn)行參 數(shù)，用于優(yōu)化計(jì)算的更新。該系統(tǒng)并監(jiān)控司機(jī)控制器的操縱輸入，通過(guò)人機(jī)交互單元完成人 機(jī)交互的良好融合和手自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為本發(fā)明鐵路列車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明中智能操縱優(yōu)化控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明中智能操縱優(yōu)化控制器的工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本 發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述：
[0024] 如圖1所示的鐵路列車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用范圍為鐵路機(jī)車(chē)與動(dòng) 車(chē)組列車(chē)，該系統(tǒng)與列車(chē)上的列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備7如LKJ2000、CTCS2車(chē)載設(shè)備等、 列車(chē)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8如TCMS等、司機(jī)控制器6和對(duì)列車(chē)工作進(jìn)行監(jiān)控的列車(chē)控制系統(tǒng) 5進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0025] 該控制系統(tǒng)與列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備7如LKJ2000、CTCS2車(chē)載設(shè)備等、列車(chē) 微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)8如TCMS設(shè)備相連接并從列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備7和列車(chē)微機(jī)網(wǎng) 絡(luò)控制系統(tǒng)8中獲取列車(chē)當(dāng)次運(yùn)行交路信息和點(diǎn)單信息，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息和內(nèi)置其 中的列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表、列車(chē)車(chē)輛特性參數(shù)等信息，通過(guò)智能操縱優(yōu)化控制器1優(yōu)化計(jì)算與 匹配選擇合適的列車(chē)運(yùn)行目標(biāo)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)，用于列車(chē)實(shí) 時(shí)控制。系統(tǒng)并監(jiān)聽(tīng)司機(jī)控制器6的操縱輸入，通過(guò)人機(jī)交互單元3完成機(jī)車(chē)乘務(wù)員與列 車(chē)智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)人機(jī)交互的良好融合和手自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換。該系統(tǒng)具體包括：信息 傳輸與隔離裝置2、智能操縱優(yōu)化控制器1、人機(jī)交互單元3和繼電器陣列4,該系統(tǒng)與列車(chē) 上安裝列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備7,如LKJ2000、CTCS2車(chē)載設(shè)備等，列車(chē)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系 統(tǒng)8,如TCMS等，司機(jī)控制器6和對(duì)列車(chē)工作進(jìn)行監(jiān)控的列車(chē)控制系統(tǒng)5相連接、進(jìn)行數(shù)據(jù) 通信。
[0026] 所述信息傳輸與隔離裝置2接收列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)車(chē)載設(shè)備如LKJ2000、CTCS2車(chē) 載設(shè)備等，列車(chē)微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)如TCMS等，傳送的設(shè)定的列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表信息、列車(chē)線(xiàn) 路數(shù)據(jù)信息、列車(chē)車(chē)輛特性參數(shù)信息、算法控制參數(shù)信息和列車(chē)當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況信息， 所述信息傳輸與隔離裝置將接收到的信息傳送至智能操縱優(yōu)化控制器1。列車(chē)運(yùn)行時(shí)刻表 信息為列車(chē)行駛前設(shè)定好的信息，在離線(xiàn)情況下即可通過(guò)信息傳輸與隔離裝置2導(dǎo)入到智 能操縱優(yōu)化控制器1進(jìn)行信息存儲(chǔ)。列車(chē)當(dāng)前的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況信息為基礎(chǔ)信息包括列車(chē)的 當(dāng)前速度、當(dāng)前公里標(biāo)、限速度、列車(chē)載重和計(jì)長(zhǎng)信息調(diào)度信號(hào)等等，所述計(jì)長(zhǎng)信息為列車(chē) 的長(zhǎng)度信息。
[0027] 所述智能操縱優(yōu)化控制器1根據(jù)