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一种齿轨列车出齿作业控制方法、系统及设备

申请号 CN202410204020.4 申请日 2024-02-23 公开(公告)号 CN117901920A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 中铁二院工程集团有限责任公司; 四川蜀道新制式轨道集团有限责任公司; 发明人 王坚强; 王学林; 张敏; 刘刚; 曾科智; 宋岩; 高畅; 张廷伟; 刘立峰; 刘翔; 夏进波; 励吾千; 郭彦宏; 刘伟萍; 左飞;
摘要 本 发明 涉及山地(齿轨)轨道交通工程设备技术领域,特别是一种齿轨列车出齿作业控制方法、系统及设备。本发明通过计轴磁头以及应答器对待控制列车的 位置 进行监控,并根据其实时位置控制齿轨列车的运行及控制方式转换,即齿轨路段采用分级速度控制,黏着路段采用目标速度控制,从而解决齿轨列车从齿轨路段驶入黏着路段时,驱动 齿轮 与过渡装置之间的冲击较大,容易造成驱动齿轮和过渡装置损坏的问题,保证了齿轨列车能够从齿轨路段平滑、顺畅地驶入黏着路段。
权利要求

1.一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:当待控制列车驶入过渡区段后,获取所述待控制列车的轮对脉冲信息;所述轮对脉冲信息为所述待控制列车通过计轴磁头时收到的脉冲信息;
S2:根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息;
所述过渡区段计轴信息包括当前区段编号,计轴编号和轴数;
S3:根据所述过渡区段计轴信息判断所述待控制列车进入齿轨道岔区段的轮轨编号;
并根据所述轮轨编号生成齿轨道岔区段轮信息;所述齿轨道岔区段钢轮信息包括列车车次号、区段编号、运行方向、计轴磁头编号和轴数;
S4:根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成生成齿轮/钢轮控制切换信息;
S5:所述待控制列车根据所述齿轮/钢轮控制切换信息,停止驱动齿轮电机旋转;并启动驱动钢轮电机旋转,所述待控制列车由齿轮牵引转换为钢轮牵引;
S6:待所述待控制列车收到应答器信息后,将所述待控制列车的控制方式由分级速度控制切换为目标‑速度曲线控制方式,实现所述待控制列车的出齿过程。
2.根据权利要求1所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,所述待控制列车在齿轨路段以及过渡路段时,采用分级速度控制模式控制列车运行。
3.根据权利要求1所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,所述过渡区段的长度L过0满足:
L过0=L过1+L过2+L过3,
其中,L过1≥S反,S反=vmaxt反1为所述待控制列车驶入过渡区段后切换齿轮/钢轮的反应时间行驶的距离,vmax为所述待控制列车的最大运行速度,t反1为所述待控制列车驶入过渡区段后切换齿轮/钢轮的反应时间;L过2=S常,S常为过渡装置长度;L过3≥S安,S安=LB1+LB2为应答器安装设置的距离,LB1为应答器不被金属过渡装置产生干扰而设置的距离,LB2为所述待控制列车从接收到应答器信息后至完成列车目标速度控制方式转换时列车运行距离,LB2=vmaxt反2,t反2为所述待控制列车从接收到应答器信息后至完成列车目标速度控制方式转换的反应时间;a常为列车常用制动加速度。
4.根据权利要求1所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,所述应答器为出齿应答器,设置于黏着路段。
5.根据权利要求1所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,所述计轴磁头包括至少三组,分别设置于过渡区段的起始点,过渡区段与保护区段的交界处,以及保护区段的终点。
6.根据权利要求5所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,所述保护区段的长度
其中,v为列车最大运行速度,a常为列车常用制动加速度,t反为系统反应时间。
7.一种齿轨列车出齿作业控制系统,其特征在于,用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法;
所述系统包括:应答器组、应答器读取器、速度传感器、计轴磁头、计轴主机、区域控制器、车载安全计算机、TCMS;
所述应答器组为出齿应答器,设置于黏着路段中;
所述应答器读取器安装在所述列车的车底,且当所述列车经过所述应答器组时能接收到所述应答器组反射的信号
所述速度传感器设置在车轮处,用于检测车轮旋转周数,计算列车相对运行距离;
所述计轴磁头包括至少三组,分别设置于过渡区段的起始点,过渡区段与保护区段的交界处,以及保护区段的终点,用于探测检测待控制列车的钢轮并产生轮对脉冲信息;
所述计轴主机与所述区域控制器通讯连接,用于根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息;
所述区域控制器用于根据所述过渡区段计轴信息生成齿轨道岔区段钢轮信息;
所述车载安全计算机设置于待控制列车上,用于根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成齿轮/钢轮控制切换信息,并控制所述齿轮控制器以及所述齿轮电机的工作状态;
所述TCMS用于控制所述待控制列车各个齿轮电机及钢轮电机的启动与关闭。
8.一种齿轨列车出齿作业控制设备,其特征在于,包括至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至
6中任一项所述的方法。

说明书全文

一种齿轨列车出齿作业控制方法、系统及设备

技术领域

[0001] 本发明涉及山地(齿轨)轨道交通工程设备技术领域,特别是一种齿轨列车出齿作业控制方法、系统及设备。

背景技术

[0002] 齿轨交通是一种适用于山区中短距离、中小客流量运输的轨道交通系统。相比于传统形式的轨道交通制式,其显著特点是轨道中间铺设有一条与轨平行的齿条或阶梯状齿,同时在转向架车轴上安装有相对应的齿轮。当车辆行驶在较大坡度的线路上时,齿轮与齿轨之间的啮合可以克服钢轮与钢轨间粘着力不足的问题。凭借爬坡能力强这一显著特点,齿轨交通制式特别适用于山地旅游交通,因而具有着广阔的应用及发展前景。
[0003] 齿轨列车在黏着路段(轨道中间无齿条)依靠钢轮‑钢轨粘着力驱动,而列车在齿轨路段(轨道中间有齿条)则需依靠驱动齿轮与齿条啮合,以提供更大的驱动力。为了使列车在黏着路段与齿轨路段的交界处,能够平滑、顺畅地过渡,在交界处的轨道上通常会安装轮轨‑齿轨过渡装置。为减小驱动齿轮与过渡装置之间的冲击,避免驱动齿轮和过渡装置出现损坏。列车从齿轨路段驶入黏着路段经过过渡装置时,需对列车运行速度及驱动齿轮的运行状态进行调控。而国内目前尚未针对齿轨列车在出齿经过过渡装置时的控制方法展开研究。
[0004] 因此,如何对齿轨列车的运行状态进行控制,保证列车以一定速度从齿轨路段平滑、顺畅地驶入黏着路段,是该领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的不能保证齿轨列车从齿轨路段平滑、顺畅地驶入黏着路段的问题,提供一种齿轨列车出齿作业控制方法、系统及设备。
[0006] 为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
[0007] 一种齿轨列车出齿作业控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0008] S1:当待控制列车驶入过渡区段后,获取所述待控制列车的轮对脉冲信息;所述轮对脉冲信息为所述待控制列车通过计轴磁头时收到的脉冲信息;
[0009] S2:根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息;所述过渡区段计轴信息包括当前区段编号,计轴编号和轴数;
[0010] S3:根据所述过渡区段计轴信息判断所述待控制列车进入齿轨道岔区段的轮轨编号;并根据所述轮轨编号生成齿轨道岔区段钢轮信息;所述齿轨道岔区段钢轮信息包括列车车次号、区段编号、运行方向、计轴磁头编号和轴数;
[0011] S4:根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成生成齿轮/钢轮控制切换信息;
[0012] S5:所述待控制列车根据所述齿轮/钢轮控制切换信息,停止驱动齿轮电机旋转;并启动驱动钢轮电机旋转,所述待控制列车由齿轮牵引转换为钢轮牵引;
[0013] S6:待所述待控制列车收到应答器信息后,将所述待控制列车的控制方式由分级速度控制切换为目标‑速度曲线控制方式,实现所述待控制列车的出齿过程。
[0014] 作为本发明的优选方案,所述待控制列车在齿轨路段以及过渡路段时,采用分级速度控制模式控制列车运行。
[0015] 作为本发明的优选方案,所述过渡区段的长度L过0满足:
[0016] L过0=L过1+L过2+L过3,
[0017]
[0018] 其中,L过1≥S反,S反=vmaxt反1为所述待控制列车驶入过渡区段后切换齿轮/钢轮的反应时间行驶的距离,vmax为所述待控制列车的最大运行速度,t反1为所述待控制列车驶入过渡区段后切换齿轮/钢轮的反应时间;L过2=S常,S常为过渡装置长度;L过3≥S安,S安=LB1+LB2为应答器安装设置的距离,LB1为应答器不被金属过渡装置产生干扰而设置的距离,LB2为所述待控制列车从接收到应答器信息后至完成列车目标速度控制方式转换时列车运行距离,LB2=vmaxt反2,t反2为所述待控制列车从接收到应答器信息后至完成列车目标速度控制方式转换的反应时间;a常为列车常用制动加速度。
[0019] 作为本发明的优选方案,所述应答器为出齿应答器,设置于黏着路段。
[0020] 作为本发明的优选方案,所述计轴磁头包括至少三组,分别设置于过渡区段的起始点,过渡区段与保护区段的交界处,以及保护区段的终点。
[0021] 作为本发明的优选方案,所述保护区段的长度
[0022] 其中,v为列车最大运行速度,a常为列车常用制动加速度,t反为系统反应时间。
[0023] 一种齿轨列车出齿作业控制系统,用于执行以上任一项所述的方法;
[0024] 所述系统包括:应答器组、应答器读取器、速度传感器、计轴磁头、计轴主机、区域控制器、车载安全计算机、TCMS;
[0025] 所述应答器组为出齿应答器,设置于黏着路段中;
[0026] 所述应答器读取器安装在所述列车的车底,且当所述列车经过所述应答器组时能接收到所述应答器组反射的信号
[0027] 所述速度传感器设置在车轮处,用于检测车轮旋转周数,计算列车相对运行距离;
[0028] 所述计轴磁头包括至少三组,分别设置于过渡区段的起始点,过渡区段与保护区段的交界处,以及保护区段的终点,用于探测检测待控制列车的钢轮并产生轮对脉冲信息;
[0029] 所述计轴主机与所述区域控制器通讯连接,用于根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息;
[0030] 所述区域控制器用于根据所述过渡区段计轴信息生成齿轨道岔区段钢轮信息;
[0031] 所述车载安全计算机设置于待控制列车上,用于根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成齿轮/钢轮控制切换信息,并控制所述齿轮控制器以及所述齿轮电机的工作状态;
[0032] 所述TCMS用于控制所述待控制列车各个齿轮电机及钢轮电机的启动与关闭。
[0033] 一种齿轨列车出齿作业控制设备,包括至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的方法。
[0034] 与现有技术相比,本发明的有益效果:
[0035] 本发明通过计轴磁头以及应答器对待控制列车的位置进行监控,并根据其实时位置控制齿轨列车的运行及控制方式转换,即齿轨路段采用分级速度控制,黏着路段采用目标速度控制,从而解决齿轨列车从齿轨路段驶入黏着路段时,驱动齿轮与过渡装置之间的冲击较大,容易造成驱动齿轮和过渡装置损坏的问题,保证了齿轨列车能够从齿轨路段平滑、顺畅地驶入黏着路段。附图说明
[0036] 图1为本发明实施例1所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法的流程示意图;
[0037] 图2为本发明实施例3所述的一种齿轨列车出齿作业控制系统的结构示意图;
[0038] 图3为本发明实施例4所述的一种齿轨列车出齿作业控制系统的执行示意图;
[0039] 图4为本发明实施例5所述的一种利用了实施例1所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法的一种齿轨列车出齿作业控制系统的结构示意图。

具体实施方式

[0040] 下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0041] 实施例1
[0042] 如图1所示,一种齿轨列车出齿作业控制方法,包括以下步骤:
[0043] S1:当待控制列车驶入过渡区段后,获取所述待控制列车的轮对脉冲信息;所述轮对脉冲信息为所述待控制列车通过计轴磁头时收到的脉冲信息。
[0044] S2:根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息;所述过渡区段计轴信息包括当前区段编号,计轴编号和轴数。
[0045] S3:根据所述过渡区段计轴信息判断所述待控制列车进入齿轨道岔区段的轮轨编号;并根据所述轮轨编号生成齿轨道岔区段钢轮信息;所述齿轨道岔区段钢轮信息包括列车车次号、区段编号、运行方向、计轴磁头编号和轴数。
[0046] S4:根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成生成齿轮/钢轮控制切换信息。
[0047] S5:所述待控制列车根据所述齿轮/钢轮控制切换信息,停止驱动齿轮电机旋转;并启动驱动钢轮电机旋转,所述待控制列车由齿轮牵引转换为钢轮牵引。
[0048] S6:待所述待控制列车收到应答器信息后,将所述待控制列车的控制方式由分级速度控制切换为目标‑速度曲线控制方式,实现所述待控制列车的出齿过程。
[0049] 实施例2
[0050] 本实施例为实施例1所述一种齿轨列车出齿作业控制方法的一种具体实施方式,包括以下步骤:
[0051] S1:当待控制列车驶入过渡区段后,获取所述待控制列车的轮对脉冲信息;所述轮对脉冲信息为所述待控制列车通过计轴磁头时收到的脉冲信息。
[0052] 所述待控制列车在齿轨路段以及过渡路段时,采用分级速度控制模式控制列车运行。
[0053] 所述计轴磁头包括至少三组,分别设置于过渡区段的起始点,过渡区段与保护区段的交界处,以及保护区段的终点。
[0054] 所述过渡区段的长度L过0满足:
[0055] L过0=L过1+L过2+L过3,
[0056]
[0057] 其中,L过1≥S反,S反=vmaxt反1为所述待控制列车驶入过渡区段后切换齿轮/钢轮的反应时间行驶的距离,vmax为所述待控制列车的最大运行速度,t反1为所述待控制列车驶入过渡区段后切换齿轮/钢轮的反应时间;L过2=S常,S常为过渡装置长度;L过3≥S安,S安=LB1+LB2为应答器安装设置的距离,LB1为应答器不被金属过渡装置产生干扰而设置的距离,本实施例设置为5m,LB2为所述待控制列车从接收到应答器信息后至完成列车目标速度控制方式转换时列车运行距离,LB2=vmaxt反2,t反2为所述待控制列车从接收到应答器信息后至完成列车目标速度控制方式转换的反应时间;a常为列车常用制动加速度。
[0058] 所述保护区段为考虑列车丢失应答器信息情况下,未完成控制方式转换时而设置的。所述保护区段的长度
[0059] 其中,v为列车最大运行速度,a常为列车常用制动加速度,t反为系统反应时间。
[0060] S2:根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息;所述过渡区段计轴信息包括当前区段编号,计轴编号和轴数。
[0061] S3:根据所述过渡区段计轴信息判断所述待控制列车进入齿轨道岔区段的轮轨编号;并根据所述轮轨编号生成齿轨道岔区段钢轮信息;所述齿轨道岔区段钢轮信息包括列车车次号、区段编号、运行方向、计轴磁头编号和轴数。
[0062] S4:根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成生成齿轮/钢轮控制切换信息。
[0063] S5:所述待控制列车根据所述齿轮/钢轮控制切换信息,停止驱动齿轮电机旋转;并启动驱动钢轮电机旋转,所述待控制列车由齿轮牵引转换为钢轮牵引。
[0064] S6:待所述待控制列车收到应答器信息后,将所述待控制列车的控制方式由分级速度控制切换为目标‑速度曲线控制方式,实现所述待控制列车的出齿过程。
[0065] S61:通过车载的应答器读取器读取到应答器信息,并将应答器信息发送给车载安全计算机;其中,所述应答器为出齿应答器,设置于黏着路段。应答器信息包括:
[0066] 序号 变量名 说明1 NID 应答器编号
2 NID_PACHET 出齿信息包识别码
3 Q_DIR 当列车正向运行时信息有效
4 D_LEVELTR 出齿点里程
[0067] S62:车载安全计算机获得应答器信息,根据应答器信息包中出齿信息包识别码判断为出齿应答器,并向区域控制器发送列车控制模式切换请求(其包含精确位置信息)。
[0068] S63:区域控制器获得列车控制模式切换请求后,向请求列车发送列车控制模式切换命令(含前方移动授权点)。
[0069] S64:车载安全计算机接收到列车控制模式切换命令,控制方式由分级速度控制切换为目标‑速度曲线控制方式,实现所述待控制列车的出齿过程。
[0070] 实施例3
[0071] 如图2所示,一种齿轨列车出齿作业控制系统,用于执行实施例1或2中任一项所述的方法。
[0072] 所述系统包括:应答器组、应答器读取器、速度传感器、计轴磁头、计轴主机、区域控制器、车载安全计算机、TCMS(车辆监测与控制系统)。
[0073] 所述应答器组为出齿应答器,设置于黏着路段中。
[0074] 所述应答器读取器安装在所述列车的车底,且当所述列车经过所述应答器组时能接收到所述应答器组反射的信号。
[0075] 所述速度传感器设置在车轮处,用于检测车轮旋转周数,计算列车相对运行距离。
[0076] 所述计轴磁头包括至少三组,分别设置于过渡区段的起始点,过渡区段与保护区段的交界处,以及保护区段的终点,用于探测检测待控制列车的钢轮并产生轮对脉冲信息。
[0077] 所述计轴主机与所述区域控制器通讯连接,用于根据所述轮对脉冲信息判断所述待控制列车的运行方向,生成过渡区段计轴信息。
[0078] 所述区域控制器与所述车载安全计算机通讯连接,用于根据所述过渡区段计轴信息生成齿轨道岔区段钢轮信息。其中,所述通讯连接可以为车地无线通信网。
[0079] 所述车载安全计算机设置于待控制列车上,用于根据所述齿轨道岔区段钢轮信息生成齿轮/钢轮控制切换信息,并控制所述齿轮控制器以及所述齿轮电机的工作状态。
[0080] 所述TCMS用于控制所述待控制列车各个齿轮电机及钢轮电机的启动与关闭。
[0081] 实施例4
[0082] 本实施例为实施例3所述一种齿轨列车出齿作业控制系统执行实施例2所述方法的一个具体试验例,具体如下:
[0083] 根据某项目工程的情况:vmax=40km/h=11.11m/s,t反=20s,t反1=30s,t反2=30s,2
a常≥0.3m/s,LB1=5m,可以计算得出:
[0084] L保≥S反+S常+S安=479m,
[0085] L过≥L保≥479m,
[0086] L过1≥334m,
[0087] L过3≥339m,
[0088] L过=L过1+L过2+L过3≥682m。
[0089] 如图3所示,齿轨列车L101由黏着路段驶向齿轨路段时,当计轴磁头J1探测到列车时,J1将探测信息发送给计轴主机,计轴主机再将列车进入齿轨过渡闭塞区段信息发送给区域控制器,区域控制器再通过车地无线通信网,将过渡闭塞区段信息发送给L101车载安全计算机,L101车载安全计算机通过车地无线通信获得区域控制器发送的入过渡闭塞区段信息,生成齿轮/钢轮控制切换信息,并发送给TCMS。
[0090] TCMS接收到齿轮/钢轮控制切换信息,停止驱动齿轮电机旋转;同时,开始驱动钢轮电机旋转,齿轨列车由齿轮牵引转换为钢轮牵引。
[0091] L101通过钢轮牵引通过过渡路段,车载应答器读取器接收到应答器B绝对位置信息后,车载安全计算机获得出齿应答器信息,根据应答器信息包中出齿信息包识别码判断为出齿应答器,并通过车地无线通信网向区域控制器发送列车控制模式切换请求(含精确位置信息)。
[0092] 区域控制器通过车地无线通信网获得列车控制模式切换请求,并通过车地无线通信网向请求列车发送列车控制模式切换命令(含前方移动授权点)。
[0093] 车载安全计算机接收到列车控制模式切换命令,控制方式由分级速度控制切换为目标‑速度曲线控制方式,完成出齿作业过程控制。
[0094] 实施例5
[0095] 如图4所示,一种齿轨列车出齿作业控制系统,包括至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,以及与所述至少一个处理器通讯连接的至少一个输入输出接口;所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行前述实施例所述的一种齿轨列车出齿作业控制方法。所述输入输出接口可以包括显示器、键盘鼠标、以及USB接口,用于输入输出数据。
[0096] 本领域技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:移动存储设备、只读存储器(Read OnlyMemory,ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0097] 当本发明上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实施例的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,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括:移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0098] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。