一種鐵路列車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及動車組控制領域，尤其涉及一種鐵路列車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著各國專家學者對于列車節(jié)能操縱優(yōu)化系統(tǒng)的研宄，鑒于列車主動節(jié)能操縱優(yōu) 化的諸多優(yōu)勢，世界發(fā)達國家均大力推進列車節(jié)能優(yōu)化操縱系統(tǒng)的推廣應用?，F(xiàn)有技術中 公開的如自動駕駛的控制系統(tǒng)及方法，其中的控制系統(tǒng)大多包括：曲線合成單元、反饋單 元、控制器和優(yōu)化單元；其中曲線合成單元用于根據(jù)外部系統(tǒng)輸入的條件計算目標速度曲 線；反饋單元用于采集列車運行過程中的狀態(tài)信息；控制器用于根據(jù)目標速度曲線和反饋 單元反饋的狀態(tài)信息制定對列車的控制指令；優(yōu)化單元對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建的關系矩陣進行優(yōu)化，得到優(yōu)化的控制指令。通過增加優(yōu)化單元 獲取多目標數(shù)據(jù)，即多種參數(shù)，構成曲線合成單元計算得到的目標速度曲線，結合反饋的狀 態(tài)信息得到控制指令，對控制指令進行優(yōu)化，在特定場景下，實現(xiàn)自適應的自動駕駛控制， 便于對車載控制器的控制，提高控制效果。
[0003] 但是現(xiàn)有技術中關于列車的運行控制系統(tǒng)和方法中沒有考慮我國復雜的客貨混 跑狀況，也未考慮線路的復雜交路轉移、支線轉移、側線及部分調度信息的臨時變化等內 容，系統(tǒng)根據(jù)實時運行狀況可能需要不斷的手自動駕駛切換，不利于節(jié)能與降低司機工作 強度；系統(tǒng)將車輛的性能參數(shù)和路況信息相結合進行線路規(guī)劃和控制，但一般不包含列車 特性參數(shù)與運行參數(shù)的自適應學習，系統(tǒng)運行過程一般不基于當次運行記錄學習調整優(yōu)化 參數(shù)，不利于系統(tǒng)的優(yōu)化效果；列車系統(tǒng)對實際線路的適應性效果不佳，并且現(xiàn)有技術的控 制系統(tǒng)需要機車乘務員進行實時監(jiān)督，不利于降低機車乘務員的勞動強度和達到精確合理 的控制目的。

【發(fā)明內容】

[0004] 根據(jù)現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明公開了一種鐵路列車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)與司機控制器、列車微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)和對列車工作進行監(jiān)控的列車控制系統(tǒng)進行 數(shù)據(jù)通信，其特征在于包括：與列車運行控制系統(tǒng)車載設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運行控制系統(tǒng)車載設備傳送的設定的列車線 路數(shù)據(jù)信息、列車編組信息、算法控制參數(shù)信息和列車當前的實時運行狀況信息，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微機網(wǎng)絡控制系 統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)信息，監(jiān)聽司機控制器操縱手柄位信息，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息和其內置的 列車運行時刻表、列車車輛特性參數(shù)信息，提取列車當次運行交路信息和點單信息，基于運 行交路信息和列車性能參數(shù)進行優(yōu)化計算，規(guī)劃出列車運行目標曲線，所述智能操縱優(yōu)化 控制器在行車過程中自動對列車運行目標曲線進行跟蹤，當列車實際的運行軌跡持續(xù)偏離 列車運行目標曲線時，智能操縱優(yōu)化控制器自動學習當次列車的實際運行參數(shù)，對列車運 行目標曲線重新計算并進行更新；
[0007] 所述智能操縱優(yōu)化控制器驅動繼電器陣列的工作：自動操縱時斷開司機控制器與 列車控制系統(tǒng)的連接，將智能操縱優(yōu)化控制器與列車控制系統(tǒng)相連接進行數(shù)據(jù)通信，智能 操縱優(yōu)化控制器向列車控制系統(tǒng)發(fā)送優(yōu)化的機車操縱指令；
[0008] 所述人機交互單元與智能操縱優(yōu)化控制器相連接進行數(shù)據(jù)通信，機車乘務員通過 人機交互單元將對列車的操縱指令信息進行交互輸入和確認，運行中所述人機交互單元顯 示相關運行信息。
[0009] 進一步的，所述智能操縱優(yōu)化控制器包括車載行車優(yōu)化單元、列車運行自適應控 制單元和參數(shù)自動學習模塊；
[0010] 所述車載行車優(yōu)化單元根據(jù)列車車鉤緩沖器撓力曲線和系統(tǒng)動力學方程獲得緩 沖器剛度和阻尼特性；根據(jù)設定的列車線路信息、列車的當前運行檔位、列車當前運行速 度、預期運行速度和檔位序列優(yōu)化控制列車的檔位和行車速度從而對列車運行目標曲線進 行實時優(yōu)化；
[0011] 所述列車運行自適應控制單元根據(jù)列車的限速曲線、列車運行目標曲線和臨時限 速構造搜索基準速度曲線規(guī)劃列車的行駛檔位和行駛速度；根據(jù)獲取的當前列車運用的監(jiān) 控交路類型及監(jiān)控交路號判斷是否進行交路轉移和是否自動支線轉移并提取發(fā)生交路轉 移的交路線路信息和行程路徑信息；
[0012] 所述智能操縱優(yōu)化控制器自適應學習過程時：當列車實際運行速度與列車運行目 標曲線中的速度的偏差超過設定閾值、超過次數(shù)超過設定閾值時；所述參數(shù)自動學習模塊 通過對列車歷史行駛數(shù)據(jù)的學習挖掘、調整列車自身特性參數(shù)；參數(shù)自動學習模塊獲得的 新的列車參數(shù)信息后，所述車載行車優(yōu)化單元對列車運行目標曲線進行重新優(yōu)化和更新。
[0013] 進一步的，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、通信板和多個備板。
[0014] 進一步的，所述列車運行自適應控制單元其自適應控制邏輯采用差值比例控制和 預瞄控制方式。
[0015] 進一步的，所述車載行車優(yōu)化單元，針對列車運行過程中的臨時限速的處理方案， 采用臨時規(guī)劃優(yōu)化曲線，補充原規(guī)劃運行曲線；所述列車運行自適應控制單元將根據(jù)臨時 限速產(chǎn)生的補充優(yōu)化曲線控制列車運行。
[0016] 進一步的，所述車載行車優(yōu)化單元根據(jù)列車運行過程中的支線轉移與側線轉移， 實時提取新的線路信息，重新規(guī)劃剩余線路的優(yōu)化運行曲線。
[0017] 進一步的，所述參數(shù)自動學習模塊在列車長時間從規(guī)劃曲線持續(xù)偏離時次數(shù)超過 設定閾值時，行程規(guī)劃用列車參數(shù)即偏離該次列車實際參數(shù)，系統(tǒng)即啟動參數(shù)自動學習模 塊，參數(shù)自動學習模塊根據(jù)當次系統(tǒng)運行歷史數(shù)據(jù)反求學習系統(tǒng)實際參數(shù)，用于系統(tǒng)規(guī)劃 運行曲線的更新。
[0018] 由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供一種鐵路列車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)，根 據(jù)列車運行控制系統(tǒng)車載設備如LKJ2000、CTCS2車載設備等列車微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)如 TCMS等提供的數(shù)據(jù)信息和列車性能參數(shù)信息，通過智能操縱優(yōu)化控制器基于列車運行交路 信息和列車性能參數(shù)等完成優(yōu)化計算，規(guī)劃生成目標控制曲線，系統(tǒng)自動控制功能實現(xiàn)目 標曲線的跟蹤。當系統(tǒng)持續(xù)偏離運行軌跡時，系統(tǒng)將啟用自學習功能，學習當次實際運行參 數(shù)，用于優(yōu)化計算的更新。該系統(tǒng)并監(jiān)控司機控制器的操縱輸入，通過人機交互單元完成人 機交互的良好融合和手自動控制轉換。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為本發(fā)明鐵路列車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)的結構示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明中智能操縱優(yōu)化控制器的結構示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0023] 為使本發(fā)明的技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本 發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚完整的描述：
[0024] 如圖1所示的鐵路列車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用范圍為鐵路機車與動 車組列車，該系統(tǒng)與列車上的列車運行控制系統(tǒng)車載設備7如LKJ2000、CTCS2車載設備等、 列車微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)8如TCMS等、司機控制器6和對列車工作進行監(jiān)控的列車控制系統(tǒng) 5進行數(shù)據(jù)通信。
[0025] 該控制系統(tǒng)與列車運行控制系統(tǒng)車載設備7如LKJ2000、CTCS2車載設備等、列車 微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)8如TCMS設備相連接并從列車運行控制系統(tǒng)車載設備7和列車微機網(wǎng) 絡控制系統(tǒng)8中獲取列車當次運行交路信息和點單信息，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息和內置其 中的列車運行時刻表、列車車輛特性參數(shù)等信息，通過智能操縱優(yōu)化控制器1優(yōu)化計算與 匹配選擇合適的列車運行目標曲線，并根據(jù)調度信息實時優(yōu)化當前目標曲線，用于列車實 時控制。系統(tǒng)并監(jiān)聽司機控制器6的操縱輸入，通過人機交互單元3完成機車乘務員與列 車智能操縱優(yōu)化控制系統(tǒng)人機交互的良好融合和手自動控制轉換。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、人機交互單元3和繼電器陣列4,該系統(tǒng)與列車 上安裝列車運行控制系統(tǒng)車載設備7,如LKJ2000、CTCS2車載設備等，列車微機網(wǎng)絡控制系 統(tǒng)8,如TCMS等，司機控制器6和對列車工作進行監(jiān)控的列車控制系統(tǒng)5相連接、進行數(shù)據(jù) 通信。
[0026] 所述信息傳輸與隔離裝置2接收列車運行控制系統(tǒng)車載設備如LKJ2000、CTCS2車 載設備等，列車微機網(wǎng)絡控制系統(tǒng)如TCMS等，傳送的設定的列車運行時刻表信息、列車線 路數(shù)據(jù)信息、列車車輛特性參數(shù)信息、算法控制參數(shù)信息和列車當前的實時運行狀況信息， 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。列車運行時刻表 信息為列車行駛前設定好的信息，在離線情況下即可通過信息傳輸與隔離裝置2導入到智 能操縱優(yōu)化控制器1進行信息存儲。列車當前的實時運行狀況信息為基礎信息包括列車的 當前速度、當前公里標、限速度、列車載重和計長信息調度信號等等，所述計長信息為列車 的長度信息。
[0027] 所述智能操縱優(yōu)化控制器1根據(jù)