CN104925071A - 一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法，通过在机车控制系统基础上增加一套基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制系统，来实现差异化机车重联同步牵引运行。本发明通过在原有机车车辆上增加一套基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制系统，从而实现差异化机车无线重联编组，并控制多台差异化机车无线重联运行，而且能快速有效稳定地建立机车之间的互联，实现包括不同车型机车间的互联及重联控制。

Description

一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法
技术领域
本发明涉及差异化机车重联同步控制方法，特别是一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法。
背景技术
随着铁路重载运输的要求日益迫切及提高，特别是和谐系列大功率机车的投入营运，为了满足重载牵引运输的要求，需要不同型号机车的混编互联同步控制运行，也即差异化机车的重联同步控制运行。根据运用要求，采用分布动力运行模式的重载组合列车各机车车型可能不一致，也即存在着差异化。机车差异化通常表现在机车的类型不一致，实际上从本质上及具有更广泛性来分析，机车的差异化有：机车的牵引驱动方式不一致（交流传动、直流传动）、机车的能源供应方式不一致（电力机车、内燃机车）、机车的特性控制模式不一致（直流传动机车准恒速控制、交流传动机车准恒速控制、恒力矩控制模式等）、机车的功率不一致、机车的电气逻辑线路不一致、机车辅助系统不一致等等。如何进行差异化机车重联同步控制是目前的一大难点，对此，本发明提出一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法，可靠实现差异化机车之间的无线重联同步控制牵引运行。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法，包括以下步骤：
1）构建差异化机车无线重联同步控制三级控制模式，第1级为差异化机车远程通信及列车控制级，实现差异化机车之间的重联控制通信、管理，以及实现机车间的控制策略及计算，各车之间的通信采用实时无线通信方式，同时负责将差异化机车的控制及状态数据归一化为标准的无线通信协议数据；第2级为机车差异化同步控制机车车辆级，实现各差异化机车在重联运行方式下的本车同步控制及处理计算，同时与机车控制系统进行电气连接，进行数据及信息交互，差异化从控机车接收差异化主控机车控制信息，根据主控机车及本机车的牵引特性以及控制模式，进行本机车特性及控制模式的转换及匹配，然后再归化为本机车的控制模式进行牵引运行控制，同时采集本机车的实时反馈数据及故障数据，然后提取差异化机车关联的实时反馈数据及故障数据，同时针对不同车型的特有的反馈数据及故障数据进行关键性及特征数据提取，将提取的数据反向归化为机车差异化同步控制级反馈数据，以便进行机车间的相互传输及信息交换；第3级为机车牵引驱动级；
2）采用人工智能技术将差异化机车智能驾驶控制系统作为专家系统，按上述第1级及第2级方式融合到机车差异化无线重联同步控制系统中，根据牵引编组及线路条件，以运行平稳性为指标，实时计算及控制差异化机车的牵引运行；
3）在故障预警的基础上，结合人工智能技术进行故障安全导向及导向安全控制处理。
所述第2级与机车的控制系统进行逻辑量电气连接、模拟量电气连接以及网络信息通信连接。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明通过在原有机车车辆上增加一套基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制系统，从而实现差异化机车无线重联编组，并控制多台差异化机车无线重联运行，而且能快速有效稳定地建立机车之间的互联，实现包括不同车型机车间的互联及重联控制。
附图说明
图1 基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制系统总流程图；
图2 差异化机车远程通信及列车控制级流程图；
图3 差异化机车重联同步控制机车车辆级流程图；
图4 差异化机车机车智能驾驶控制模式流程图；
图5 差异化机车的故障预警及安全导向流程图；
图6 基于人工智能的机车差异化智能同步控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明通过在机车控制系统基础上增加一套一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制系统，来实现差异化机车重联同步牵引运行，包括以下步骤：
（1）通过增加一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制系统，构建差异化机车无线重联同步控制三级控制模式，第1级为差异化机车远程通信及列车控制级，第2级为差异化机车重联同步控制机车车辆级，第3级为机车牵引驱动级，其中第3级为原车的功能，增加的是第1级及第2级功能系统；
（2）第1级为差异化机车远程通信及列车控制级，实现差异化机车之间的重联控制通信、管理以及机车间的控制策略及计算，各车之间的通信采用实时无线通信方式，通过机车无线通信装置来实现，同时负责将差异化机车的控制及状态数据归一化为标准的无线通信协议数据；
（3）第2级为差异化机车重联同步控制机车车辆级，实现各差异化机车（包括主控车、从控车）在重联运行方式下的本车同步控制及处理计算，同时与机车控制系统进行电气接口以进行数据及信息交互，这包括逻辑量电气接口、模拟量电气接口以及网络信息通信接口进行数据交换。差异化从控机车接收差异化主控机车控制信息，根据主控机车及本机车的牵引特性以及控制模式，进行本机车牵引特性及控制模式的转换及匹配，然后再归化为本机车的控制模式进行牵引运行控制。机车差异化重联同步控制车辆级同时采集本机车的实时反馈数据及故障数据，然后提取差异化机车关联的实时反馈数据及故障数据，同时针对不同车型的特别数据进行关键性及特征数据提取，提取的数据反向归化为机车差异化同步控制级反馈数据，以便进行机车间的相互传输及信息交换；
（4）采用人工智能技术将差异化机车智能驾驶控制系统作为专家系统按上述第1级及第2级方式融合到机车差异化无线重联同步控制系统中，根据牵引编组及线路条件以运行平稳性为指标实时计算及控制差异化机车的牵引运行；
（5）基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制下机车的故障预警及安全导向系统包括差异化机车的故障预警、安全导向及导向安全。其中，分为同类及相似故障预警及差异化机车各自独有的故障预警。在故障预警的基础上，结合人工智能技术进行故障安全导向及导向安全控制处理。
所述的差异化机车远程通信及列车控制级包括与机车无线实时通信装置进行通信的实时有线通信网络协议模块、差异化机车的重联控制及状态数据归一化数据模块、差异化机车之间无线通信路由管理模块、差异化机车无线重联同步控制列车级计算及处理模块、与差异化机车重联同步控制车辆级数据实时交互模块、与机车智能驾驶系统数据交换模块、与故障预警及安全导向数据系统交换模块。
所述的差异化机车重联同步控制车辆级包括与差异化机车远程通信及列车控制级数据实时交互模块、差异化机车无线重联同步控制机车车辆级计算及处理模块、差异化机车的机车车辆级控制及状态数据归一化数据模块、差异化机车本车特性控制转换及电气逻辑控制转换模块、差异化机车本车特性控制及电气逻辑控制接口模块、差异化机车本车型特征信息提取及处理模块、与机车控制系统电气接口及数据通信网络协议模块、与机车智能驾驶数据系统交换模块、与故障预警及安全导向系统数据交换模块。
所述的采用人工智能技术的机车智能驾驶控制专家系统包括列车级的差异化机车智能驾驶及机车车辆级的差异化机车智能驾驶。智能驾驶模块含基于专家系统的重载列车智能驾驶模块、简统化机车司机室智能控制与信息采集模块、司机室人机工程管理及不稳定驾驶预警模块、机车智能驾驶系统数据交互接口模块模块。
所述的基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制下机车的故障预警及安全导向系统有列车级故障预警及安全导向功能和机车车辆级故障预警及安全导向功能，包括预警专家系统及推理机模块、安全导向及导向安全处理模块、故障预警及安全导向系统数据交互接口模块。
所述的基于人工智能的差异化机车无线重联同步控制，通过该方法能对不同型重载重联机车进行差异化无线重联同步控制，能对交流传动机车与直流传动机车进行差异化无线重联同步控制，能对电力机车与内燃机车进行差异化无线重联同步控制、能对轨道动车车辆直接进行差异化无线重联同步控制。
在所述的基于人工智能的差异化机车无线重联同步控制状态下进行机车车辆的牵引控制和制动控制，通过机车车辆控制系统、电气控制线路对机车的牵引和制动控制命令进行同步传递。
实施例1
如图1所示，通过增加一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制模块，构建差异化机车控制三级控制模式，第1级为差异化机车远程通信及列车控制级，第2级为差异化机车重联同步控制机车车辆级，第3级为机车牵引驱动级，其中第3级为原车的功能。第1级通过机车无线实时通信装置与其他机车进行重联，第2级通过机车控制系统来控制本车的牵引运行。第1级及第2级通过差异化机车智能驾驶系统实现差异化机车无线重联优化驾驶，第1级及第2级通过差异化机车故障预警及安全导向系统实现差异化机车的故障诊断及安全导向。
实施例2
如图2所示，差异化机车远程通信及列车控制级实现差异化机车之间的重联控制通信、管理以及机车间的控制策略及计算，采用实时有线网络协议方式通信方式与机车无线通信装置来进行数据交互，并通过机车无线通信装置与重联差异化机车进行通信联络，同时由差异化机车之间无线通信路由管理模块进行重联机车多机无线通信管理。根据本车数据及无线数据由差异化机车无线重联同步控制列车级计算及处理模块进行列车级的管理、计算及控制。因不同型机车的差异性，通过差异化机车重联控制及状态数据归一化模块来提取差异化机车控制的特征数据及转换，以便于控制。与第2级差异化机车重联同步控制机车车辆级通过数据交互模块进行数据的交换。为增强重载列车驾驶平稳性，差异化机车无线重联同步控制列车级计算及处理模块与差异化机车智能驾驶系统模块交换数据，并根据信息进行控制。差异化机车无线重联同步控制列车级计算及处理模块故障处理通过差异化机车故障预警及安全导向系统模块来进行列车级的故障预警及安全导向。
实施例3
如图3所示，差异化机车重联同步控制机车车辆级实现各差异化机车（包括主控车、从控车）在重联运行方式下的本车同步控制及策略计算，同时与机车的控制系统进行电气接口以进行数据及信息交互。这包括逻辑量电气接口、模拟量电气接口以及网络信息通信接口进行数据交换。差异化从控机车接收差异化主控机车控制信息，根据主控机车及本机车的牵引特性以及控制模式，进行本机车特性及控制模式的转换及匹配，然后再归化为本机车的控制模式进行牵引运行控制。机车差异化同步控制级同时采集本车的实时反馈数据及故障数据，然后提取差异化机车相互交换的实时反馈数据及故障数据，针对不同车型的特别数据进行关键性及特征性数据提取，提取的数据反向归化为机车差异化同步控制级反馈数据，以便进行机车间的相互传输及信息交换。
实施例4
如图4所示，采用人工智能技术将差异化机车智能驾驶控制模式作为专家系统按上述第1级及第2级方式融合到机车差异化智能同步控制中，实时计算及控制差异化机车的牵引运行，综合基于专家系统的重载列车驾驶操纵模块、简统化机车司机室智能控制与信息采集模块、司机室人机工程管理及不稳定驾驶预警模块，上述三种模块通过机车智能驾驶系统数据交换接口模块进行数据交换及与外部模块数据交换。
实施例5
如图5所示，故障预警及安全导向模式采用差异化机车的故障预警、安全导向及导向安全模式。其中，分为同类及相似故障预警及差异化机车各自独有的故障预警。在故障预警的基础上，结合人工智能技术进行安全导向及导向安全控制。通过故障预警及安全导向系统数据交换接口模块进行数据交换及与外部模块数据交换。
实施例6
如图6所示，机车无线实时通信装置1与机车无线实时通信装置的实时有线网络协议模块2双向连接，实时有线网络协议模块和差异化机车之间无线通信路由管理模块3双向连接，管理模块和差异化机车无线重联同步控制列车级计算及处理模块4双向连接，计算及处理模块和差异化机车重联控制及状态数据归一化模块5双向连接，归一化模块和与差异化机车同步控制系统机车车辆级数据实时交互模块6双向连接，数据实时交互模块与机车智能驾驶数据交互模块7双向连接，数据实时交互模块和与故障预警及安全导向数据交互模块8双向连接，数据实时交互模块与差异化机车远程通信及列车控制级实时数据交互模块9双向连接，实时数据交互模块和差异化机车无线重联同步控制机车车辆级计算及处理模块10双向连接，车辆级计算及处理模块和差异化机车车辆级控制及状态数据归一化数据模块11双向连接，差异化机车车辆级控制及状态数据归一化数据模块和差异化机车本车特性控制及电气逻辑控制转换模块12双向连接，差异化机车本车特性控制及电气逻辑控制转换模块和差异化机车本车特性控制及电气逻辑控制接口模块13双向连接，差异化机车本车特性控制及电气逻辑控制接口模块和差异化机车本车特征信息提取及处理模块14双向连接，车辆级计算及处理模块和与机车智能驾驶数据交互模块15双向连接，车辆级计算及处理模块与故障预警及安全导向数据交互模块16双向连接，差异化机车本车特征信息提取及处理模块和机车控制系统17双向连接，基于专家系统的重载列车驾驶操纵模块18和机车智能驾驶系统数据交互接口模块21双向连接，简统化机车司机室智能控制与信息采集模块19和机车智能驾驶系统数据交互接口模块21双向连接，司机室人机工程管理及不稳定驾驶预警模块20和机车智能驾驶系统数据交互接口模块双向连接，机车智能驾驶数据交互模块和机车智能驾驶系统数据交互接口模块双向连接，故障预警及安全导向系统数据交互接口模块22和预警专家系统及推理机模块23单向连接，故障预警及安全导向系统数据交互接口模块单向输出给预警专家系统及推理机模块，预警专家系统及推理机模块和安全导向及导向安全处理模块24单向连接，预警专家系统及推理机模块输出给安全导向及导向安全处理模块，安全导向及导向安全处理模块单向输出给故障预警及安全导向系统数据交互接口模块，故障预警及安全导向数据交互模块和故障预警及安全导向系统数据交互接口模块双向连接，机车智能驾驶系统数据交互接口模块和故障预警及安全导向系统数据交互接口模块双向连接。

Claims (2)

1.一种基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）构建差异化机车无线重联同步控制三级控制模式，第1级为差异化机车远程通信及列车控制级，实现差异化机车之间的重联控制通信、管理，以及实现机车间的控制策略及计算，各车之间的通信采用实时无线通信方式，同时负责将差异化机车的控制及状态数据归一化为标准的无线通信协议数据；第2级为机车差异化同步控制机车车辆级，实现各差异化机车在重联运行方式下的本车同步控制及处理计算，同时与机车控制系统进行电气连接，进行数据及信息交互，差异化从控机车接收差异化主控机车控制信息，根据主控机车及本机车的牵引特性以及控制模式，进行本机车特性及控制模式的转换及匹配，然后再归化为本机车的控制模式进行牵引运行控制，同时采集本机车的实时反馈数据及故障数据，然后提取差异化机车关联的实时反馈数据及故障数据，同时针对不同车型的特有的反馈数据及故障数据进行关键性及特征数据提取，将提取的数据反向归化为机车差异化同步控制级反馈数据，以便进行机车间的相互传输及信息交换；第3级为机车牵引驱动级；
2）采用人工智能技术将差异化机车智能驾驶控制系统作为专家系统，按上述第1级及第2级方式融合到机车差异化无线重联同步控制系统中，根据牵引编组及线路条件，以运行平稳性为指标，实时计算及控制差异化机车的牵引运行；
3）在故障预警的基础上，结合人工智能技术进行故障安全导向及导向安全控制处理。
2.根据权利要求1所述的基于人工智能的机车差异化无线重联同步控制方法，其特征在于，所述第2级与机车的控制系统进行逻辑量电气连接、模拟量电气连接以及网络信息通信连接。
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