CN104890684B - 基于tcms的列车自动限速及限速解除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明基于TCMS的列车自动限速及限速解除方法属于轨道车辆限速或解除限速的决策管理方法领域，该方法在旧有的TCMS列车控制和管理系统基础上额外新增设了以逻辑触点为实体基础的列车限速解除人机对话控制模块，使得动车驾驶员可以直接在HMI人机交互界面上对发出报警信号的传感器进行快捷检索，并直接通过对话界面对该传感器对应的逻辑触点进行disable逻辑屏蔽。该方法为驾驶员在确定传感器为误报警的前提下自行解除列车速度超限报警状态提供了有效途径，并使此情况下的超限问题的处理时间大幅削减85％，显著地提高车辆适用性。同时，该方法的逻辑直观、操作简捷，适于在本领域内推广普及。

Description

基于TCMS的列车自动限速及限速解除方法
技术领域
本发明属于轨道车辆限速或解除限速的决策管理方法领域，具体涉及一种基于TCMS的列车自动限速及限速解除方法。
背景技术
动车组等轨道列车在正常运行的过程中可能出现轴承超温、车轴抱死、转向架横向失稳等关键部件发生故障的情况，这类涉及行车安全的关键部件的故障状态都会被对应的温度传感器、速度传感器和加速度传感器等传感器检出，此类故障若不及时处理将损坏相关设备、降低车辆安全性。为此，列车通过车内的TCMS列车控制和管理系统(TrainControl and Management System，TCMS)对整列动车组进行监控和管理。
TCMS列车控制和管理系统包括中央控制单元和触摸屏HMI人机交互界面(HumanMachine Interface，HMI)，HMI界面通过窗口对话框显示信息和用于人机交互对话；中央控制单元用来执行倒计时、限速值判定、列车执行的运行模式等所有控制程序。
触摸屏HMI人机交互界面是基于PLC工控机的智能人机对话操作界面，其默认的显示界面称为牵引主界面，牵引主界面以下的其它从属界面均包括返回上一级、关闭当前界面、或进入下一级从属子界面的入口按键。旧有的牵引主界面在无操作的状态下，仅显示当前车速度值、接触网线电压值、线电流值、牵引力数值等列车状态信息。
TCMS列车控制和管理系统中通常预设有若干个不同级别的限速值以对应不同的故障状态，通常，温度传感器、速度传感器和加速度传感器各自所对应故障限速等级的报警优先级顺次逐级递减。当TCMS列车控制和管理系统收到相应的传感器故障报警信号时，其将在牵引主界面上直接显示对应的限速值对驾驶员进行报警提示。而且，只要TCMS列车控制和管理系统依然能检测到该传感器故障报警信号，其限速和报警提示就不会从牵引主界面消失。
列车的车速模式分为自动运行模式和驾驶员手动操作模式，其中，自动运行模式由TCMS列车控制和管理系统依照内定程序自动控制列车的牵引和制动系统，以控制列车速度。自动运行模式还细分为智能高速运行模式、自动限速运行模式。驾驶员手动操作模式还可细分为驾驶员手动减速运行模式和驾驶员维持限速运行模式，这两种状态下，均需要驾驶员根据所需车速状态通过牵引手柄和制动手柄人工控制列车的车速。传感器故障报警不受列车车速模式限制，在任意车速模式下都有可能出现。
通常，动车组会在TCMS列车控制和管理系统的智能管理下自动运行，无需驾驶员干预。TCMS列车控制和管理系统还通过车载网络总线收集各节车厢内的传感器所采集的检测信号，并判定每个检测信号是否超出了预设的限值。当某个关键部件传感器的检测信号超过限值时，TCMS列车控制和管理系统会通过触摸屏HMI人机交互界面向驾驶员发出故障报警信息，提示驾驶员对发出故障报警的对应车厢内的关键部件及其相关传感器进行检修和后续处理。同时TCMS列车控制和管理系统还会启动倒计时程序，监测驾驶员对故障报警提示信息的确认指令，若驾驶员在倒计时结束时仍未能通过操作界面向TCMS列车控制和管理系统发出任何正确的处理指令，则TCMS列车控制和管理系统将根据预设的内置程序自行放弃原有的列车车速模式，转而启动列车自动限速运行模式，并逐步将列车的车速降低和维持在该自动限速运行模式给定的安全范围之内，以确保行车安全。
而另一方面，在TCMS列车控制和管理系统发出故障报警信息后，列车驾驶员则需要依照操作规程及时通过远程通讯系统将该故障报警信息汇报至地面调度指挥中心，再根据地面调度指挥中心发回的处理指示和新的调度安排，对列车施加制动停车，并在车辆停稳后，地面调度指挥中心技术人员经过远程监控对报警传感器当前状态数据与其历史数据变化规律的对比，可断定当前报警传感器是否属于误报警，再由其决定是否需要由随车机械师下车通过检测装置查看前述涉及行车安全的关键部件及其对应传感器的工作状态。若随车机械师通过实际检测判断出，发出报警的关键部件确实出现了故障，则在尽量排除故障后，列车驾驶员再根据地面调度指挥中心发回的处理指示和新的调度安排重新启动车辆，并由列车驾驶员重新对列车的运行模式做出选择。若随车机械师通过实际检测判断出，前述涉及行车安全的关键部件故障报警信息是由于传感器安装不到位或是由电磁环境干扰造成传感器传输的信号发生跳变、紊乱等因素所引起的误报警，则首先随车机械师在停车过程中，需在用笔记本电脑修正误报警的故障传感器的逻辑信号，若该传感器的误报警信号依旧无法修正，则随车机械师进一步将该误报警的传感器电路断开，使其暂时与TCMS列车控制和管理系统隔离，待本次列车运行结束后再进行彻底故障排查和检修。此后，列车驾驶员再根据地面调度指挥中心发回的处理指示和新的调度安排重新启动车辆，并由列车驾驶员重新对列车的运行模式做出选择。
然而，上述必须中途停车检修和排查关键部件故障报警信息的处理方法存在显著的缺点，一方面，中途停车检修过程必然降低车辆适用性和运行正点率，影响铁路网的正常调度运营秩序。另一方面，当某些常见的传感器报警的情况发生时，地面调度指挥中心技术人员经过远程监控对报警传感器当前状态数据与其历史数据变化规律的对比，可断定当前报警传感器是否属于误报警，并将其判定结果通过远程通讯告知驾驶员，因此在不必停车检测的前提下，地面调度指挥中心技术人员凭借车辆状态和报警的频率、趋势等特征经验即可判断出该报警必然属于传感器的误报警，但现有的故障报警信息的处理方法必然启动列车速度超限警告，却无法让驾驶员在不必停车检修的前提下从TCMS列车控制和管理系统中临时性地屏蔽和剔除该误报警传感器的信号干扰，也无法改变TCMS列车控制和管理系统在此误报警信号干扰下的周期性弹出倒数计时和自动限速模式确认界面的循环状态，这会给驾驶员的工作带来不必要的影响和干扰。
发明内容
为了解决地面调度指挥中心技术人员以及随车驾驶员原本在不必停车就已经正确判断传感器是误报警的情况下，现有的故障报警信息的处理方法必然启动列车速度超限警告，却无法让驾驶员在不必停车检修的前提下从TCMS列车控制和管理系统中临时性地屏蔽和剔除该误报警传感器的信号干扰，也无法改变TCMS列车控制和管理系统在此误报警信号干扰下的周期性弹出倒数计时和自动限速模式确认界面的循环状态，这会给驾驶员的工作带来不必要的影响和干扰，此外，现有即便是传感器误报警的前提下仍必须中途停车检修和排查关键部件故障报警信息的处理方法也影响铁路网的正常调度和运营秩序的技术问题，本发明提供一种基于TCMS系统的列车自动限速及限速解除方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
基于TCMS的列车自动限速及限速解除方法，其包括如下步骤：
步骤一：在原有TCMS列车控制和管理系统基础上增加限速解除模块及其HMI人机交互界面，并将该交互界面后台的逻辑触点与对应的传感器检测信号线连接；
步骤二：由系统设计人员对增设限速解除模块后的新TCMS列车控制和管理系统进行初始化设置，给每一个关键部件传感器均设定用于信号超限报警的预设限值；
步骤三：列车上电后，由TCMS列车控制和管理系统接收任意关键部件传感器K的检测信号Kmn；其中，大写字母K可以由其它大写字母替换，不同类型的传感器用不同的大写字母表示，m表示该传感器所在的车厢编号，n表示该类传感器在该车厢内的独立序号；
步骤四：在列车正常启动并平稳运行后进入自动运行模式或驾驶员手动操作模式，并由TCMS列车控制和管理系统判断步骤三所述的检测信号Kmn的实测值是否超过其预设的限值，若是，则执行步骤五，否则，重新执行步骤四；
步骤五：由TCMS列车控制和管理系统判断Kmn传感器检测逻辑是否被屏蔽，若是，则列车维持原有的自动运行模式或驾驶员手动操作模式运行，否则，执行步骤六；
步骤六：由TCMS列车控制和管理系统通过HMI人机交互界面显示屏自动显示该传感器的手动操作指南界面、报警信息界面入口按键和限速值信息，供驾驶员进行故障应急处理，并执行步骤七；
步骤七：TCMS列车控制和管理系统启动倒计时程序，然后执行步骤八；
步骤八：TCMS列车控制和管理系统判断是否接收到驾驶员通过HMI触摸屏所下达的关闭手动操作指南界面的指令，若是，则执行步骤九，否则，执行步骤十二；
步骤九：步骤八所述的手动操作指南界面关闭后，HMI触摸屏自动显示屏显示报警信息界面，其包括返回牵引主界面的按键、故障传感器Kmn代码、故障传感器所在的车厢编号m、当前故障传感器Kmn对应的汉语名称以及限速解除界面的入口按键；并执行步骤十；
步骤十：TCMS列车控制和管理系统判断驾驶员是否通过步骤九所述的限速解除界面的入口按键选择了进入包含K种传感器类型对应按键的限速解除界面，若是，则执行步骤十一，否则执行步骤十二；
步骤十一：由驾驶员手动操作进行限速解除，其具体包括如下子步骤：
步骤11.1：限速解除界面显示与每一种传感器类型K一一对应的K个触摸屏按键，然后执行步骤11.2；
步骤11.2：驾驶员根据步骤九所述当前故障传感器Kmn的编号，逐级选择发出报警的传感器所在的车厢编号m、当前故障传感器类型K、以及当前故障传感器在该车厢m内的独立序号n；在选择车厢编号m和选择传感器类型K的人机对话过程中，驾驶员的每次选择操作后，限速解除界面都会进入下一层级的选择对话界面，然后执行步骤11.3；
步骤11.3：驾驶员需要依照操作规程及时通过远程通讯系统将步骤11.2所述发出报警的传感器所在的车厢编号和当前故障传感器类型的信息汇报至地面调度指挥中心，由地面调度指挥中心技术人员判断，是否需要由随车机械师下车通过检测装置查看前述发出报警的传感器所检测的对应列车部件及其对应传感器的工作状态，若是，则驾驶员根据地面调度指挥中心调度安排进行制动停车，然后执行步骤11.4；否则，地面调度指挥中心技术人员在地面通过Kmn传感器的历史数据变化规律即可断定Kmn传感器为误报警，然后直接执行步骤11.5；
步骤11.4：随车机械师对步骤11.2所述的当前故障传感器Kmn以及对应的传感器部件分别进行状态检查，判断所述当前故障传感器所检测的对应列车部件是否确实发生故障，若是，则驾驶员需将列车的故障程度如实汇报给地面调度指挥中心，等待地面调度指挥中心的救援或听从其安排，在故障尚不严重威胁行驶安全的前提下由驾驶员进行手动操作继续驾驶，同时，限速解除方法至此终止；否则，即为随车机械师判定故障传感器Kmn所检测的对应列车部件并未发生故障，而是该故障传感器Kmn自身出现了误报警故障，则执行步骤11.5；
步骤11.5：地面调度指挥中心技术人员将对Kmn传感器的误报警判定结果通过远程通讯告知驾驶员，并由驾驶员通过与触摸屏按钮对应的逻辑触点为步骤11.2所述发出报警的传感器Kmn选择传感器检测逻辑屏蔽，使其逻辑状态变为disable；此后，HMI显示屏牵引主界面将不再反复提示该已被屏蔽的误报警故障传感器的报警提示信息，步骤七所述倒计时程序随之结束；驾驶员在HMI触摸屏上进行返回牵引主界面的操作，并使列车维持当前的自动运行模式或驾驶员手动操作模式；然后重新执行步骤四；
步骤十二：TCMS列车控制和管理系统判断步骤七所述的倒计时是否结束，若是，则执行步骤十三，否则，继续当前的倒计时；
步骤十三：TCMS列车控制和管理系统判断列车当前的车速是否超过步骤六所述的限速值，若是，则TCMS列车控制和管理系统自动输出制动指令，使得列车放弃原有的自动运行模式或驾驶员手动操作模式并切换为自动限速运行模式。
本发明的有益效果是：该列车自动限速及限速解除方法在旧有的TCMS列车控制和管理系统基础上额外新增设了以逻辑触点为实体基础的列车限速解除人机对话控制模块，使得动车驾驶员可以直接在HMI人机交互界面上对发出报警信号的传感器进行快捷检索，并直接通过对话界面对该传感器对应的逻辑触点进行disable逻辑屏蔽。该方法为驾驶员在确定传感器为误报警的前提下自行解除列车速度超限报警状态提供了有效途径，并使此情况下的超限问题的处理时间大幅削减85％，显著地提高车辆适用性。同时，该方法的逻辑直观、操作简捷，适于在本领域内推广普及。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步详细说明。
本发明基于TCMS系统的列车自动限速及限速解除方法包括如下步骤：
步骤一：在原有TCMS列车控制和管理系统基础上增加限速解除模块及其HMI人机交互界面，并将该交互界面后台的逻辑触点与对应的传感器检测信号线连接；
步骤二：由系统设计人员对增设限速解除模块后的新TCMS列车控制和管理系统进行初始化设置，给每一个关键部件传感器均设定用于信号超限报警的预设限值；
步骤三：列车上电后，由TCMS列车控制和管理系统接收任意关键部件传感器K的检测信号Kmn；其中，大写字母K可以由其它大写字母替换，不同类型的传感器用不同的大写字母表示，m表示该传感器所在的车厢编号，n表示该类传感器在该车厢内的独立序号；例如，K32表示三车厢第二个温度传感器、K45表示四车厢第五个温度传感器、P68表示六车厢第八个压力传感器；
步骤四：在列车正常启动并平稳运行后进入自动运行模式或驾驶员手动操作模式，并由TCMS列车控制和管理系统判断步骤三所述的检测信号Kmn的实测值是否超过其预设的限值，若是，则执行步骤五，否则，重新执行步骤四；
步骤五：由TCMS列车控制和管理系统判断Kmn传感器检测逻辑是否被屏蔽，若是，则列车维持原有的自动运行模式或驾驶员手动操作模式运行，否则，执行步骤六；
步骤六：由TCMS列车控制和管理系统通过HMI人机交互界面显示屏自动显示该传感器的手动操作指南界面、报警信息界面入口按键和限速值信息，供驾驶员进行故障应急处理，并执行步骤七；
步骤七：TCMS列车控制和管理系统启动倒计时程序，然后执行步骤八；
步骤八：TCMS列车控制和管理系统判断是否接收到驾驶员通过HMI触摸屏所下达的关闭手动操作指南界面的指令，若是，则执行步骤九，否则，执行步骤十二；
步骤九：步骤八所述的手动操作指南界面关闭后，HMI触摸屏自动显示屏显示报警信息界面，其包括返回牵引主界面的按键、故障传感器代码Kmn、故障传感器所在的车厢编号m、当前故障传感器Kmn对应的汉语名称以及限速解除界面的入口按键；并执行步骤十；
步骤十：TCMS列车控制和管理系统判断驾驶员是否通过步骤九所述的限速解除界面的入口按键选择了进入包含K种传感器类型对应按键的限速解除界面，若是，则执行步骤十一，否则执行步骤十二；
步骤十一：由驾驶员手动操作进行限速解除，其具体包括如下子步骤：
步骤11.1：限速解除界面显示与每一种传感器类型K一一对应的K个触摸屏按键，然后执行步骤11.2；
步骤11.2：驾驶员根据步骤九所述当前故障传感器Kmn的编号，逐级选择发出报警的传感器所在的车厢编号m，当前故障传感器类型K，以及当前故障传感器在该车厢m内的独立序号n；在选择车厢编号m和选择传感器类型K的人机对话过程中，驾驶员的每次选择操作后，限速解除界面都会进入下一层级的选择对话界面，然后执行步骤11.3；
步骤11.3：驾驶员需要依照操作规程及时通过远程通讯系统将步骤11.2所述发出报警的传感器所在的车厢编号和当前故障传感器类型的信息汇报至地面调度指挥中心，由地面调度指挥中心技术人员判断，是否需要由随车机械师下车通过检测装置查看前述发出报警的传感器所检测的对应列车部件及其对应传感器的工作状态，若是，则驾驶员根据地面调度指挥中心调度安排进行制动停车，然后执行步骤11.4；否则，地面调度指挥中心技术人员在地面通过Kmn传感器的历史数据变化规律即可断定Kmn传感器为误报警，然后直接执行步骤11.5；
步骤11.4：随车机械师对步骤11.2所述的当前故障传感器Kmn以及对应的传感器部件分别进行状态检查，判断所述当前故障传感器所检测的对应列车部件是否确实发生故障，若是，则驾驶员需将列车的故障程度如实汇报给地面调度指挥中心，等待地面调度指挥中心的救援或听从其安排，在故障尚不严重威胁行驶安全的前提下由驾驶员进行手动操作继续驾驶，同时，本发明的限速解除方法至此终止；否则，即为随车机械师判定故障传感器Kmn所检测的对应列车部件并未发生故障，而是该故障传感器Kmn自身出现了误报警故障，则执行步骤11.5；
步骤11.5：地面调度指挥中心技术人员将对Kmn传感器的误报警判定结果通过远程通讯告知驾驶员，并由驾驶员通过与触摸屏按钮对应的逻辑触点为步骤11.2所述发出报警的传感器Kmn选择传感器检测逻辑屏蔽，使其逻辑状态变为disable；此后，HMI显示屏牵引主界面将不再反复提示该已被屏蔽的误报警故障传感器的报警提示信息，步骤七所述倒计时程序随之结束；驾驶员在HMI触摸屏上进行返回牵引主界面的操作，并使列车维持当前的自动运行模式或驾驶员手动操作模式；然后重新执行步骤四；
步骤十二：TCMS列车控制和管理系统判断步骤七所述的倒计时是否结束，若是，则执行步骤十三，否则，继续当前的倒计时；
步骤十三：TCMS列车控制和管理系统判断列车当前的车速是否超过步骤六所述的限速值，若是，则TCMS列车控制和管理系统自动输出制动指令，使得列车放弃原有的自动运行模式或驾驶员手动操作模式并切换为自动限速运行模式。
具体应用本发明基于TCMS系统的列车自动限速及限速解除方法时，若两个及以上传感器故障报警依次发生时，TCMS可以启动两个及以上彼此独立的倒计时程序，互不干扰。

Claims (1)

1.基于TCMS的列车自动限速及限速解除方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤一：在原有TCMS基础上增加限速解除模块及其HMI人机交互界面，并将该交互界面后台的逻辑触点与对应的传感器检测信号线连接；
步骤二：由系统设计人员对增设限速解除模块后的新TCMS进行初始化设置，给每一个关键部件传感器均设定用于信号超限报警的预设限值；
步骤三：列车上电后，由TCMS接收任意关键部件传感器K的检测信号Kmn；其中，大写字母K可以由其它大写字母替换，不同类型的传感器用不同的大写字母表示，m表示该传感器所在的车厢编号，n表示该类传感器在该车厢内的独立序号；
步骤四：在列车正常启动并平稳运行后进入自动运行模式或驾驶员手动操作模式，并由TCMS判断步骤三所述的检测信号Kmn的实测值是否超过其预设的限值，若是，则执行步骤五，否则，重新执行步骤四；
步骤五：由TCMS判断Kmn传感器检测逻辑是否被屏蔽，若是，则列车维持原有的自动运行模式或驾驶员手动操作模式运行，否则，执行步骤六；
步骤六：由TCMS通过HMI人机交互界面显示屏自动显示该传感器的手动操作指南界面、报警信息界面入口按键和限速值信息，供驾驶员进行故障应急处理，并执行步骤七；
步骤七：TCMS启动倒计时程序，然后执行步骤八；
步骤八：TCMS判断是否接收到驾驶员通过HMI触摸屏所下达的关闭手动操作指南界面的指令，若是，则执行步骤九，否则，执行步骤十二；
步骤九：步骤八所述的手动操作指南界面关闭后，HMI触摸屏自动显示屏显示报警信息界面，其包括返回牵引主界面的按键、故障传感器Kmn代码、故障传感器所在的车厢编号m、当前故障传感器Kmn对应的汉语名称以及限速解除界面的入口按键；并执行步骤十；
步骤十：TCMS判断驾驶员是否通过步骤九所述的限速解除界面的入口按键选择了进入包含K种传感器类型对应按键的限速解除界面，若是，则执行步骤十一，否则执行步骤十二；
步骤十一：由驾驶员手动操作进行限速解除，其具体包括如下子步骤：
步骤11.1：限速解除界面显示与每一种传感器类型K一一对应的K个触摸屏按键，然后执行步骤11.2；
步骤11.2：驾驶员根据步骤九所述当前故障传感器Kmn的编号，逐级选择发出报警的传感器所在的车厢编号m、当前故障传感器类型K、以及当前故障传感器在该车厢m内的独立序号n；在选择车厢编号m和选择传感器类型K的人机对话过程中，驾驶员的每次选择操作后，限速解除界面都会进入下一层级的选择对话界面，然后执行步骤11.3；
步骤11.3：驾驶员需要依照操作规程及时通过远程通讯系统将步骤11.2所述发出报警的传感器所在的车厢编号和当前故障传感器类型的信息汇报至地面调度指挥中心，由地面调度指挥中心技术人员判断，是否需要由随车机械师下车通过检测装置查看前述发出报警的传感器所检测的对应列车部件及其对应传感器的工作状态，若是，则驾驶员根据地面调度指挥中心调度安排进行制动停车，然后执行步骤11.4；否则，地面调度指挥中心技术人员在地面通过Kmn传感器的历史数据变化规律即可断定Kmn传感器为误报警，然后直接执行步骤11.5；
步骤11.4：随车机械师对步骤11.2所述的当前故障传感器Kmn以及对应的传感器部件分别进行状态检查，判断所述当前故障传感器所检测的对应列车部件是否确实发生故障，若是，则驾驶员需将列车的故障程度如实汇报给地面调度指挥中心，等待地面调度指挥中心的救援或听从其安排，在故障尚不严重威胁行驶安全的前提下由驾驶员进行手动操作继续驾驶，同时，限速解除方法至此终止；否则，即为随车机械师判定故障传感器Kmn所检测的对应列车部件并未发生故障，而是该故障传感器Kmn自身出现了误报警故障，则执行步骤11.5；
步骤11.5：地面调度指挥中心技术人员将对Kmn传感器的误报警判定结果通过远程通讯告知驾驶员，并由驾驶员通过与触摸屏按钮对应的逻辑触点为步骤11.2所述发出报警的传感器Kmn选择传感器检测逻辑屏蔽，使其逻辑状态变为disable；此后，HMI显示屏牵引主界面将不再反复提示该已被屏蔽的误报警故障传感器的报警提示信息，步骤七所述倒计时程序随之结束；驾驶员在HMI触摸屏上进行返回牵引主界面的操作，并使列车维持当前的自动运行模式或驾驶员手动操作模式；然后重新执行步骤四；
步骤十二：TCMS判断步骤七所述的倒计时是否结束，若是，则执行步骤十三，否则，继续当前的倒计时；
步骤十三：TCMS判断列车当前的车速是否超过步骤六所述的限速值，若是，则TCMS自动输出制动指令，使得列车放弃原有的自动运行模式或驾驶员手动操作模式并切换为自动限速运行模式。
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