CN109466570B - 集装箱轨道动力平车及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集装箱轨道动力平车及运行方法，轨道动力平车包括车架结构，所述车架结构底部设有走行机构，所述车架结构的两端设有自动车钩；还包括位于车架结构上的车载控制系统、自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统，所述车载控制系统与所述自动车钩控制系统、所述动力及牵引系统、所述制动系统以及所述定位系统通信连接，用于采集各系统的状态信息以及向各系统下达运行指令。本发明轨道动力平车自身具有动力模块，实现自动力运行，移动灵活，可以实现自动化控制，提高效率，大幅度减少人工费用，能够实现轨道动力平车单车运行、重联运行、列车运行三种运行模式，运行方式多样，适应性好。

Description

集装箱轨道动力平车及运行方法

技术领域

本发明涉及交通运输领域，尤其涉及一种集装箱轨道动力平车及运行方法。

背景技术

铁道车辆是指铁道运输的运载工具。广义地说，所谓铁道车辆是指必须沿着专设的轨道运行的车辆。铁道车辆是运送旅客和货物的工具。它一般没有动力装置，必须把车辆连挂成列，由机车牵引才能沿线路运行。

有动力在铁路上运行的具备牵引能力的称为机车，如电力机车、内燃机车等，采用人工驾驶；车辆具有动力驱动且连挂成组运行的称为动车，如：铁路动车组、地铁列车、轻轨列车和有轨电车，采用有人驾驶或无人自动驾驶；单车具有动力的称为轨道车，大多用于铁路的养护维修作业用，目前采用人工驾驶。

现有的集装箱轨道运载车辆是无动力的运载工具，他需要其它动力机车调动移动，移动不够灵活，自动化程度低，在集装箱中转过程中需要多次折返运行，集装箱联运中转效率低、作业时间长、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集装箱轨道动力平车及运行方法，旨在用于解决现有的集装箱轨道运载车辆移动不灵活以及自动化程度低的问题。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明提供一种集装箱轨道动力平车，包括车架结构，所述车架结构底部设有走行机构，所述车架结构的两端设有自动车钩；还包括位于车架结构上的车载控制系统、自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统，所述自动车钩控制系统用于控制本车车钩与其他车辆的车钩自动连接或解开；所述动力及牵引系统包括动力模块，用于向所述走行机构提供动力，所述动力模块可与所述走行机构连接或断开；所述制动系统包括制动机以及制动机控制装置；所述定位系统用于对轨道动力平车进行定位；所述车载控制系统与所述自动车钩控制系统、所述动力及牵引系统、所述制动系统以及所述定位系统通信连接，用于采集各系统的状态信息以及向各系统下达运行指令。

进一步地，所述动力模块的动力方式为内燃动力模式、蓄电池模式或者超级电容模式，当轨道动力平车在单车运行或者重联运行模式下运行时，车载控制系统控制轨道动力平车的动力由车载动力模块提供；当轨道动力平车由牵引机车牵引在列车运行模式下运行时，车载控制系统控制轨道动力平车的动力由牵引机车提供，牵引机车通过动力电缆向所述动力模块充电。

进一步地，还包括运行模式控制系统，所述运行模式控制系统包括设于所述车载控制系统内的运行模式切换模块，所述运行模式切换模块用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式指令向各系统下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。

进一步地，所述运行模式控制系统还包括牵引动力切换装置，用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的动力来源，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制所述动力模块与所述走行机构连接，所述走行机构由所述动力及牵引系统提供动力；若下达的为列车运行模式的指令时，控制所述动力及牵引系统退出驱动，所述走行机构由牵引机车提供动力。

进一步地，所述运行模式控制系统还包括电力电气切换装置，所述电力电气切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的储能形式，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制动力模块自身存储能量，若下达的为列车运行模式的指令时，控制动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电。

进一步地，还包括通信子系统，所述通信子系统包括车载无线通信设备、车-车无线通信设备以及轨道动力平车之间的车载互联网，所述车载无线通信设备用于轨道动力平车与集装箱自动化控制系统之间控制数据和状态数据的传输；所述车-车无线通信设备用于轨道动力平车之间近距离控制信息的交换；所述车载互联网用于轨道动力平车重联运行或列车运行模式时车与车之间的控制数据和状态数据的传输。

另一方面，本发明还提供一种如上述的集装箱轨道动力平车的运行方法，包括：

车载控制系统接收轨道动力平车单车运行、重联运行或者列车运行的运行模式指令，根据运行模式指令向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达对应的指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行或者列车运行模式下运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车单车运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车单车运行模式指令，采集定位系统以及运行模式控制系统的状态信息，向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达单车运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开，动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，定位系统实现本车的定位，车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制集装箱轨道动力平车向目的地运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车重联运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车重联运行模式指令和重联主从关系指令，采集定位系统以及运行模式控制系统的状态信息，控制轨道动力平车到达指定重联位置并向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达重联运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，重联车组各车的运行动力和制动动力分别由各车的动力及牵引系统和制动系统承担，从控车的动力及牵引系统和制动系统受主控车的车载控制系统控制，主控车的车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制轨道动力平车车组向目的地运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车列车运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车列车运行模式指令，控制轨道动力平车到达指定连接位置并向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达列车运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，若干轨道动力平车连接成组，并连挂牵引机车组成列车，动力及牵引系统的动力模块与走行机构分离，动力及牵引系统退出驱动，走行机构由牵引机车提供动力，各轨道动力平车的运行动力和制动动力均由牵引机车提供，牵引机车根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，牵引轨道动力平车车组向目的地运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种集装箱轨道动力平车及运行方法，轨道动力平车自身具有动力模块，实现自动力运行，移动灵活，可以通过自有动力沿铁路线路直接进入码头前沿，与港口前方集装箱装卸机具配合装卸船作业，简化了集装箱联运作业流程，减少了运输成本，降低了中转时间；利用该轨道动力平车进行铁路装卸和铁路运输可以实现自动化控制，可以提高效率，可以大幅度减少人工费用；且通过设置自动车钩以及动力及牵引系统与走行机构的断开和连接，轨道动力平车可以单车或重联运行，自动力或通过牵引机车牵引运行，实现轨道动力平车单车运行、重联运行、列车运行三种运行模式，运行方式多样，适应性好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的集装箱轨道动力平车的控制原理图；

图2为本发明实施例提供的铁水联运轨道动力平车单车运行模式下装车过程的示意图；

图3为本发明实施例提供的铁水联运轨道动力平车重联运行模式下装车过程的示意图；

图4为本发明实施例提供的江海联运轨道动力平车运输集装箱的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种集装箱轨道动力平车，包括车架结构，所述车架结构底部设有走行机构，所述车架结构的两端设有能够与其他车辆的车钩自动连接或解开的自动车钩，实现轨道动力平车的重联和解开。该轨道动力平车还包括位于车架结构上的车载控制系统1、自动车钩控制系统2、动力及牵引系统3、制动系统4、定位系统5以及装载状态检测系统6，所述车载控制系统1通过车载总线与所述自动车钩控制系统2、所述动力及牵引系统3、所述制动系统4、所述定位系统5以及所述装载状态检测子系统6通信连接，用于采集所述自动车钩控制系统2、所述动力及牵引系统3、所述制动系统4、所述定位系统5以及所述装载状态检测子系统6的状态信息以及根据集装箱自动化控制系统下达的作业计划向所述自动车钩控制系统2、所述动力及牵引系统3、所述制动系统4、所述定位系统5以及所述装载状态检测子系统6下达运行指令。

所述走行机构包括动力牵引驱动台车，动力牵引驱动台车可以在有动力驱动和无动力驱动两种状态下运行，因此能够适应车载动力输出和无动力输出两种状态。由于轨道动力平车具有低速、短距离、短时间运行的特征，所述走行机构可以全部是动力牵引驱动台车，也可以是动力牵引驱动台车和普通车辆台车的组合，驱动轮对可以是一对，也可以是全部轮对。

所述车载控制系统1是轨道动力平车自动化运行的核心系统，包括一个安全计算机控制系统、若干传感器和数据接口组成。车载控制系统1根据集装箱自动化控制系统给出的作业计划自动控制轨道动力平车运行，包括控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行模式下运行。各系统根据车载控制系统的指令采集轨道动力平车状态，执行车载控制系统下达的运行指令。

所述自动车钩控制系统2用于根据车载控制系统1的指令控制本车车钩与其他车辆的车钩自动连接或解开，当轨道动力平车在单车运行模式下运行时，控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开，当轨道动力平车在重联运行或者列车运行模式下运行时，控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接。自动连接时，相互连接的各轨道动力平车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接；自动解开时，相互解开的各轨道动力平车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动解开。

所述动力及牵引系统3包括动力模块，用于向所述动力牵引驱动台车提供动力，所述动力模块和所述动力牵引驱动台车可以连接或断开，以适应轨道动力平车的不同运行模式，根据车载控制系统1的指令实现动力模块和动力牵引驱动台车是否连接，当轨道动力平车在单车运行或重联运行模式下运行时，动力模块和动力牵引驱动台车连接，当轨道动力平车在列车运行模式下运行时，动力模块和动力牵引驱动台车断开。

轨道动力平车是短距离、短时间、低速运行的动力运输工具，它的动力及牵引系统3可以有多种模式选择，选择的依据是作业场景。动力模块可以选择不同的动力方式和对应的补充能源方式，具体地，动力模块的动力方式可以为内燃动力模式、蓄电池模式以及超级电容模式。内燃动力供电模式有长久的历史和成熟的技术，可以作为轨道动力平车的动力方式；它的补充能源方式是补充燃油，需要建设加油站。蓄电池模式是一个成熟的方案，在许多运输系统中使用；当轨道动力平车在单车运行或者重联运行模式下运行时，补充能源方式为更换电池，需要设置电池更换站；当轨道动力平车在列车运行模式下运行时，动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电，沟通全列车轨道动力平车电力电源，用于给轨道动力平车电池组充电。超级电容供电模式的充电方法有两种，当轨道动力平车在单车运行或者重联运行模式下运行时，动力模块由埋设于轨道的无线供电装置或者设在轨旁的第三供电轨进行充电，具体是在轨道动力平车作业路径中的一个区域内设有一个封闭的安全区域（防止人员触电），车辆停留在此，或在行驶通过此区域时充电，边走边冲电，充电区域的长度满足以规定速度走行的时间，充电能量满足若干作业循环周期的能量储备；当轨道动力平车在列车运行模式下运行时，若干轨道动力平车相连组成列车，牵引机车通过动力电缆沟通轨道动力平车电力电源，用于给轨道动力平车超级电容组充电，因为是列车充电方式，充电负荷瞬间巨大，牵引机车无法快速供给，因此列车充电模式是限制电流，延长充电时间的方法；两种充电方式在作业中交替使用，满足轨道动力平车的作业的需求。

所述制动系统4包括制动机以及制动机控制装置，制动机控制装置根据车载控制系统指令控制制动机运行。该制动系统是适用于频繁调速、快速制动、缓解动作，制动力强劲的制动系统，有两种工作状态，自动力运行工作状态和列车牵引下的工作状态，两种工作状态根据轨道动力平车运行模式自适应切换；在轨道动力平车自动力运行时（包括单车运行和重联从属运行状态时），依靠自身提供的动力和车载控制系统1指令，控制轨道动力平车制动和缓解；在列车牵引运行状态下，依靠牵引机车动力和车载控制系统1指令，控制轨道动力平车制动和缓解。

所述定位系统5用于对轨道动力平车进行定位，包括自主定位模块和相对定位模块。自主定位模块用于轨道动力平车在自动化中转作业中定位；自主定位可以采用全球卫星定位技术及差分定位（GPS/BD+差分）、雷达定位、信标+走行测距仪等满足轨道动力平车自动化作业的精度要求的技术。相对定位模块用于测量本车与相邻车辆、集装箱装卸机具和障碍物之间的相对距离和方位的相对距离定位；相对定位用于在装车、卸车时与集装箱装卸机具的同步，重联时与相邻轨道动力平车间的调速、制动和连接，解开时与相邻轨道动力平车间保持安全距离。满足自动化装卸和运输作业的要求。定位系统5采集信号并将运算后的坐标传输给车载控制系统1用于轨道动力平车的控制，并且传送给集装箱自动化控制系统用于自动化作业相互协调控制。

所述装载状态检测系统6包括集装箱装载状态检测模块以及集装箱箱号识别模块，所述集装箱装载状态检测模块用于检测轨道动力平车的装载状态，包括轨道动力平车上装载的集装箱的数量和装载位置，以确定是否装载完毕，一个轨道动力平车最多可以装四个TEU或更多小集装箱，因此需要检测集装箱的装载位置；所述集装箱箱号识别模块用于对轨道动力平车上装载的集装箱的箱号进行识别，将集装箱箱号上报至集装箱自动化控制系统的控制中心可以得到本车本次作业运行目的地。集装箱箱号识别模块采用图像识别技术，技术成熟，稳定可靠；图像采集装置和图像识别技术可以完成本车装载的所有集装箱箱号识别，并能判断轨道动力平车装载的所有集装箱装载数量和装载位置。装载状态检测系统采集的集装箱箱号、装载状态和轨道动力平车车号信息传输给车载控制系统，用于轨道动力平车的控制和集装箱自动化控制系统的集装箱状态和位置监控。

作为本实施例的优选，还包括运行模式控制系统7，所述运行模式控制系统包括设于所述车载控制系统1内的运行模式切换模块，还包括与运行模式切换模块通信连接的牵引动力切换装置以及电力电气切换装置。所述运行模式切换模块用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式切换指令向各系统下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。所述牵引动力切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的动力来源，实施本车车载动力驱动与牵引机车牵引动力驱动的动力切换功能；若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制所述动力模块与所述走行机构连接，所述走行机构由所述动力及牵引系统提供动力；若下达的为列车运行模式的指令时，控制所述动力及牵引系统退出驱动，所述走行机构由牵引机车提供动力。所述电力电气切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切切换轨道动力平车的储能形式，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制动力模块自身存储能量，若下达的为列车运行模式的指令时，控制牵引机车通过动力电缆给动力模块充电。

进一步地，还包括通信系统8，所述通信系统包括车载无线通信设备、车-车无线通信设备以及轨道动力平车之间的车载互联网，所述车载无线通信设备用于联通轨道动力平车与集装箱自动化控制系统之间控制数据和状态信息的传输；所述车-车无线通信设备用于轨道动力平车之间重联或解开过程中以及轨道动力平车与装卸机具之间配合装车或卸车过程中两车之间近距离控制信息的交换；所述车载互联网是一个有线互联网系统，用于轨道动力平车重联运行模式或列车运行模式时车与车之间的控制数据和状态信息的传输，当轨道动力平车重联或组成列车时，车载互联网随着电缆网络线的自动连接而自动联通。

本发明实施例还提供一种上述的集装箱轨道动力平车的运行方法，包括：

车载控制系统接收集装箱自动化控制系统下达的轨道动力平车单车运行、重联运行或者列车运行的运行模式指令，根据运行模式指令向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达对应的指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行或者列车运行模式下运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车单车运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车单车运行模式指令，采集装载状态检测系统、定位系统以及运行模式控制系统的状态信息，包括通过装载状态检测系统检测轨道动力平车装载的集装箱的数量、装载位置以及装载的集装箱箱号，通过定位系统采集轨道动力平车的坐标位置、运行方向、运输速度，通过运行模式控制系统检测轨道动力平车所处的运行模式状态等；向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达单车运行模式对应的指令。自动车钩控制系统控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开；动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，所述走行机构由所述动力及牵引系统提供动力，该过程可以由运行模式控制系统的牵引力切换装置来执行；定位系统实现本车的定位；动力模块自身存储能量，该过程可以由运行模式控制系统的电力电气切换装置来控制。车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制动力及牵引系统、制动系统以及定位系统，实现轨道动力平车前进、后退、加速、减速、换向、停车等动作，控制轨道动力平车到达指定位置，并不间断通过通信系统向集装箱自动化控制系统报告执行进度和位置；

单车运行模式下，轨道动力平车作为一个独立运输单元运行，采用自有的车载控制系统、动力及牵引系统、制动系统、定位系统和通信系统运行，动力及牵引系统以及制动系统均由本车的车载控制系统来控制；铁路集装箱自动化控制系统把单车运行模式下单车作为一个独立单元控制运行。首车车号和尾车车号相同时作为控制系统单车运行标志。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车重联运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车重联运行模式指令和重联主从关系指令，采集装载状态检测系统、定位系统以及运行模式控制系统的状态信息，包括通过装载状态检测系统检测轨道动力平车装载的集装箱的数量、装载位置以及装载的集装箱箱号，通过定位系统采集轨道动力平车的坐标位置、运行方向、运输速度，通过运行模式控制系统检测轨道动力平车所处的运行模式状态等；控制轨道动力平车到达指定重联位置并向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达重联运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，同时重联车组各车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接，各车的车载控制系统通过车载互联网连接；动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，所述走行机构由所述动力及牵引系统提供动力，该过程可以由运行模式控制系统的牵引力切换装置来执行；动力模块自身存储能量，该过程可以由运行模式控制系统的电力电气切换装置来控制。重联车组各车的运行动力和制动动力分别由各车的动力及牵引系统和制动系统承担，从控车的动力及牵引系统和制动系统受主控车控制，主控车的车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，通过本车车载总线向本车动力及牵引系统、制动系统和定位系统下达运行方向、运行速度、加速、减速、制动等指令，同时通过车载互联网向车组所有从控车车载控制系统下达运行方向、运行速度、加速、减速、制动等同步运行指令；从控车根据主控车的指令，调节动力及牵引系统、制动系统，以与车组同步运行，直至到达指定位置停车，主控车和从控车在运行过程中不间断通过通信系统向集装箱自动化控制系统报告执行进度和位置。

重联运行模式时，重联车组运行方向第一台车（首车）自动设定为主控车，其它车自动定义为从控车，运行受主控车控制；车组换向运行时，尾车由从控车自动变为主控车，原首车变为尾车自动改为从控车；铁路集装箱自动化控制系统把重联车组作为一个整体单元控制运行。车组首车车号和尾车车号不同作为控制系统重联运行标志。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车列车运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车列车运行模式指令，控制轨道动力平车到达指定连接位置并向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达列车运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，若干轨道动力平车连接成组，并连挂牵引机车组成列车，同时各车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接，各车的车载控制系统通过车载互联网连接，轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构分离，动力及牵引系统退出驱动，该过程可以由运行模式控制系统的牵引力切换装置来执行；动力模块的充电电源由牵引机车动力及牵引系统承担，走行机构由牵引机车提供动力，该过程可以由运行模式控制系统的电力电气切换装置来控制。各轨道动力平车的运行动力和制动动力均由牵引机车提供，各轨道动力平车的制动系统受主控车牵引机车控制；牵引机车根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，牵引集装箱轨道动力平车车组向目的地运行，牵引机车运行过程中不间断通过通信系统向集装箱自动化控制系统报告执行进度和位置。

列车运行方向第一台车是牵引机车，连接后自动设定为主控车；轨道动力平车首车和其它轨道动力平车自动定义为从控车，运行受主控车牵引机车控制；列车换向运行时，牵引机车仍为主控车；铁路集装箱自动化控制系统把列车作为一个整体单元控制运行。列车的机车车号、首车车号和尾车车号三者作为控制系统列车运行标志；

轨道动力平车车载控制系统检测到本车故障时，按照故障分类制定维修和安全措施，通知维修部门；单车运行时，尽快脱离作业，进入维修区；重联运行模式和列车运行模式时在不影响安全的前提下，继续运行到终点，进入维修区。

车载控制系统与车站联锁系统通过无线通信系统、车载应答器及接口交换车号、位置及运行许可信息。

本发明实施例提供的这种集装箱轨道动力平车可以作为江海联运港口间的陆路接驳运输工具，无论是江港与海港间，还是江港与江港间、海港与海港间，或是一个组合港内部各港区间，只要该系统所连接的港口（区）间存在稳定的、大量的集装箱交换量，且港口（区）间的直线距离不超过200公里时，应用本发明的这种集装箱轨道动力平车及运输集装箱的方法运输集装箱都具有较大经济价值的。本发明实施例提供的这种集装箱轨道动力平车还可以作为铁路港湾站于港口间堆场或码头前沿之间解体/编组和取送作业的集装箱接驳运输工具，且车站于港口（区）间的直线距离不超过10公里时，应用本发明的这种集装箱轨道动力平车及运输集装箱的方法运输集装箱都具有较大经济价值的。也可以作为轨道运输的其它场景使用。

下面结合铁水联运的场景对应用本发明的这种集装箱轨道动力平车运输集装箱的方法进行说明。

轨道动力平车采用单车运行、重联运行或者列车运行的模式对集装箱进行运输。

进一步地，当轨道动力平车采用单车运行的模式对集装箱进行运输时，该方法包括：

（1）系统上电检查和状态报告：

集装箱自动化控制系统向轨道动力平车下达单车运行指令，车载控制系统接收指令，控制自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统为单车运行模式状态；轨道动力平车单车系统自启动（或休眠唤醒），保持制动位，打开系统电源，车载控制系统上电自检，打开通信系统、定位系统、车载状态检测系统；检查动力及牵引系统、走行系统、车体系统、车辆连接（单车/重联/列车）、车辆装载（重车/空车）状态；

车载控制系统通过车载总线收集所有状态，通过车载无线通信设备报告自检结果（通过自检加入运行系统，没有通过纳入故障车管理）、定位位置、装载状态、装载的集装箱箱号、连接状态；运行控制模式系统确定本车为单车运行模式状态，执行单车运行控制模式，等待运行指令。

（2）装车

如图2所示，以铁水联运从铁路到发场运输集装箱到港口为例，对轨道动力平车单车运行时的装车过程进行说明。轨道动力平车10的车载无线通信设备无线数据接到铁路集装箱自动化控制系统装车作业装车位置、数量指令，通过车载总线传递给车载控制系统，车载总线接收定位系统的定位信息、检查装载状态检测系统状态信息，车载控制系统控制动力及牵引系统、制动系统使得轨道动力平车10向装车线9装车位置运行；轨道动力平车10到达指定位置后，打开车-车无线通信系统与集装箱装卸机具11交换位置数据，轨道动力平车10与集装箱装卸机具11保持协同装车距离并同步移动，实现对轨道动力平车10进行装车，车-车无线通信系统与集装箱装卸机具11确认装车作业完成，交换装车的集装箱箱号确认；装载状态检测系统检查装载的集装箱数量、装载位置和装载的集装箱箱号，通过车载总线传输给车载控制系统，车载控制系统通过车载无线通信设备向集装箱自动化控制中心报告本车位置、装载的集装箱数量、装载位置、装载的集装箱箱号；等待运行指令。

（3）单车运行

集装箱自动化控制系统通过车载无线通信设备向轨道动力平车下达运行目的地指令及进路运行前方空闲距离（运行许可），车载控制系统向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统、定位系统和装载状态检测系统下达运行命令，轨道动力平车向目的地运行；运行期间通过车载无线通信设备向集装箱自动化控制系统连续不间断报告本车位置及装载状态，通过通信系统或应答器接口不间断接受运行许可、目标距离和停车位置定位。车载控制系统据此控制本车运行速度和停车位置。

（4）卸车

轨道动力平车到达指定卸车线停车位置，打开车载无线通信设备与集装箱自动化控制系统和车-车无线通信设备及集装箱装卸机具通信系统连接，接受卸车线集装箱装卸机具位置数据；车载控制系统控制动力及牵引系统、制动系统使得轨道动力平车跟随通信集装箱装卸机具位置同步移动，等待卸车；卸车过程装载状态检测系统处于动态检测状态，并每一变化报告给车载控制系统；集装箱装卸机具卸车完毕，装载状态检测系统报告装载状为空车；车-车无线通信设备与集装箱装卸机具确认卸车作业完成，交换卸车的确认集装箱箱号；

（5）返回或休眠

卸车完毕后，轨道动力平车脱离装卸线，按照集装箱自动化控制系统指令运行至指定地点待命或休眠。

休眠时，车载控制系统设定休眠状态，制动系统设定为制动状态并保持，通信系统、定位系统处于节电工作状态（减少检测频率和延长通信间隔）；装载状态检测系统、动力及牵引系统处于休眠状态。

进一步地，当轨道动力平车采用重联运行的模式对集装箱进行运输时，该方法包括：

（1）重联方法

集装箱自动化控制系统下达重联运行指令和重联位置的定位，车载控制系统接收指令，控制动力及牵引系统和制动系统使得轨道动力平车单车运行至欲连接相邻车的附近，准备重联；重联双方均收到集装箱自动化控制系统的重联指令、重联车定位位置、重联车号、通信连接ID号，指定主动车和被动车（一般停留车定义为被动车）。主动车、被动车双方打开车-车无线通信设备连接交换数据开始重联；双方打开自动车钩，交换双方定位位置。双方打开相对定位装置测量辆车相对距离，主动车根据测量数据控制动力及牵引系统和制动系统以控制轨道动力平车走行速度，接近被动车直至连接，控制自动车钩控制系统使得本车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接多个轨道动力平车连接成车组，同时各车的车载动力电缆和车载互联网连接；关闭车-车无线通信设备和相对定位系统，完成重联。重联后可以执行装车、卸车、重联运行、重联解开、休眠或唤醒等功能。

（2）系统上电检查和状态报告：

轨道动力平车单车系统自启动（或休眠唤醒），保持制动位，打开系统电源，车载控制系统上电自检，打开通信系统、定位系统、装载状态检测系统；检查动力及牵引系统、走行系统、车体系统、车辆连接（单车/重联/列车）、车辆装载（重车/空车）；

车载控制系统通过车载总线收集所有状态，通过车载无线通信设备报告自检结果（通过自检加入运行系统，没有通过纳入故障车管理）、定位位置、装载状态、装载的集装箱箱号、连接状态；运行控制模式确定本车为重联运行模式状态，执行重联运行控制模式，等待运行指令。本车为重联车组两端车时，根据运行方向确定头车为主控车，另一端标注为尾车，车组中间标注为被动车。

（3）装车

如图3所示，以铁水联运从铁路到发场运输集装箱到港口为例，对轨道动力平车重联运行时的装车过程进行说明。轨道动力平车的车载无线通信设备无线数据接到集装箱自动化控制系统装车作业装车位置、数量指令，通过车载总线传递给车载控制系统，车载总线接受定位系统定位信息、检查装载状态检测系统，车载控制系统控制动力及牵引系统以及制动系统使得轨道动力平车车组15向装车线12装车位置运行；轨道动力平车车组15到达指定位置后，打开车-车无线通信设备与集装箱装卸机具14交换位置数据，轨道动力平车车组15与集装箱装卸机具14保持协同装车距离并同步移动，集装箱装卸机具14将位于到发线16上的列车13上的集装箱倒装到轨道动力平车车组15上，实现对轨道动力平车车组15进行装车，车-车无线通信设备与集装箱装卸机具14确认装车作业完成；关闭车-车无线通信设备；装载状态检测系统检查装载集装箱的数量、装载位置和装载的集装箱箱号，通过车载总线传输给车载控制系统，车载控制系统通过车载无线通信设备向集装箱自动化控制系统报告本车位置、装载的集装箱数量、装载位置、装载的集装箱箱号；等待运行指令。

（4）重联运行

重联车组头车定义为主动车，尾部车定义为尾车，其它车定义为被动车，重联车组作为一个整体运行；

集装箱自动化控制系统向主动车（头车）车载控制系统下达运行指令，车载控制系统通过本车车载总线向本车动力及牵引系统、制动系统和定位系统下达运行方向、运行速度、加速、减速、制动指令等指令；通过车载互联网向车组所有被动车车载控制系统下达运行方向、运行速度、加速、减速、制动等同步运行指令；直至到达指定位置停车。运行中主动车通过车载无线通信设备向集装箱自动化控制系统连续报告位置、速度、车号/车组号等数据；运行中换向运行时尾车变为主动车（头车），原头车变为尾车（尾车是特殊被动车）。

（5）重联解开

重联解开时主动车根据集装箱自动化控制系统的指令和提供的被动车定位坐标，打开车-车无线通信设备，主动车和被动车双方解开自动车钩，主动车打开相对定位装置测量距被动车的相对位置，调正走行系统、动力及牵引系统和制动系统的运行速度，断开连接，同时车载动力电缆和车载互联网断开。逐渐离开被动车并保持一定的安全距离，断开车-车无线通信设备，重联解开。原重联主动车变为单车运行，留下重联车组的头车由被动车转为主动车。

（6）重联解开为两个车组

重联解开为两个车组时主动车根据集装箱自动化控制系统的指令和提供的欲解开位置两个被动车定位坐标（主动离开车组的称为主动车组，停留在原位车组的称为被动车组）打开车-车无线通信设备，主动车组尾部和被动车组头部双方解开自动车钩，主动车组尾部打开相对定位装置测量距被动车的相对位置，主动车组车头调正走行系统、动力及牵引系统和制动系统的运行速度，断开连接，同时两车组车载动力电缆和车载互联网断开。逐渐离开被动车组并保持一定的安全距离，断开车车无线系统，重联解开。原重联主动车组变为新的重联车组，留下重联车组的头车由被动车转为主动车。

进一步地，当轨道动力平车采用列车运行的模式对集装箱进行运输时，该方法包括：

列车运行是在重联基础上，由牵引机车担当主动车控制全部轨道动力平车走行、控制和动力输出的方法。

（1）机车连接

集装箱自动化控制系统向轨道动力平车下达连接指令和连接位置的定位，车载控制系统接收指令，控制动力及牵引系统以及制动系统使得轨道动力平车单车运行至连接位置，控制自动车钩控制系统使得本车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接，多个轨道动力平车连接成车组；

集装箱自动化控制系统下达牵引机车连接指令和连接位置的定位，牵引机车车载控制系统接收指令，自动控制（或人工控制）动力及牵引系统和制动系统单机运行至集结线欲连接轨道动力平车车组的附近准备连挂；连挂双方均收到集装箱自动化控制系统的机车连挂指令、被连挂车定位位置、被连挂车/机车车号、通信连接ID号，指定主动车（机车）和被动车（一般停留车定义为被动车/车组）。主动车（牵引机车）、被动车双方打开车-车无线通信装置连接交换数据开始重联；双方打开自动车钩，交换双方定位位置。双方打开相对定位装置测量车车相对距离，主动车根据测量数据控制车体系统、动力及牵引系统、走行系统和制动系统走行速度，接近被动车直至连接，自动车钩控制系统锁闭自动车钩，牵引机车及各轨道动力平车的空气制动风管、车载动力电缆和车载互联网连接；关闭车-车无线通信设备和相对定位系统，完成机车连挂。

（2）系统检查

轨道动力平车根据集装箱自动化控制系统的指令设定为列车运行状态，车载控制系统控制各轨道动力平车的动力及牵引系统与动力模块断开，各轨道动力平车的车载控制系统和制动系统受控于牵引机车，牵引机车输出压缩空气给各轨道动力平车制动风缸充风，输出动力电源给各轨道动力平车的动力模块充电；牵引机车按照集装箱自动化控制系统运行指令牵引重联车组在列车状态下运行，通过制动风管和车载互联网控制全列车重联车组的制动；牵引机车按照集装箱自动化控制系统运行指令牵引重联车组在列车状态下启动、加速、减速，通过列车空气制动系统和车载互联网控制全列车重联车组的制动。

（3）列车运行

集装箱自动化控制系统向牵引机车下达运行指令，牵引机车牵引轨道动力平车车组在列车状态下向目的地运行。

（4）机车断开

轨道动力平车车组到达卸车线指定停车位置，集装箱自动化控制系统下达牵引机车断开指令，牵引机车与轨道动力平车车组断开，断开后的轨道动力平车车组由列车状态转为重联状态，轨道动力平车车组的头车转为主动车。

（5）卸车

牵引机车解开后，轨道动力平车车组接受卸车线集装箱装卸机具位置数据，轨道动力平车车组跟随卸车线集装箱装卸机具位置同步移动，实现对轨道动力平车进行卸车。

如图4所示，为江海联运场景下应用本发明的这种集装箱轨道动力平车运输集装箱的示意图，用于将集装箱从第一港口17运输至第二港口18，其方法与上述铁水联运的方法是类似的，在此不再赘述。

本发明实施例的有益效果如下：

1、轨道动力平车是集装箱铁水联运、海水联运运输自动化控制系统的一个重要运输机具，配合专用铁路，专用的自动化装卸机具和专用自动化集装箱车辆、专用的集装箱运输管理和集装箱自动化控制系统，实现了集装箱联运的自动化中转作业。

2、集装箱自动化控制系统减少了装卸作业流程，可以做到流水线作业，中转运输效率极高，降低了集装箱中转时间，且铁水联运通过轨道动力平车倒装，减少了铁路编组场的面积，提高铁路港湾站作业效率。

3、铁路运输的污染物排放量是同等运量汽车排放的七分之一以下，电力牵引轨道动力平车、车组或列车几乎没有污染物排放。

4、铁路装卸和铁路运输可以实现自动化控制，可以提高效率，可以大幅度减少人工费用，整个运输系统除调度指挥人员和维修人员外，可以不需要人工干预。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集装箱轨道动力平车，包括车架结构，其特征在于：所述车架结构底部设有走行机构，所述车架结构的两端设有自动车钩；还包括位于车架结构上的车载控制系统、自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统，所述自动车钩控制系统用于控制本车车钩与其他车辆的车钩自动连接或解开；所述动力及牵引系统包括动力模块，用于向所述走行机构提供动力，所述动力模块可与所述走行机构连接或断开；所述制动系统包括制动机以及制动机控制装置；所述定位系统用于对轨道动力平车进行定位；所述车载控制系统与所述自动车钩控制系统、所述动力及牵引系统、所述制动系统以及所述定位系统通信连接，用于采集各系统的状态信息以及向各系统下达运行指令；所述动力模块的动力方式为内燃动力模式、蓄电池模式或者超级电容模式，当轨道动力平车在单车运行或者重联运行模式下运行时，车载控制系统控制轨道动力平车的动力由车载动力模块提供；当轨道动力平车由牵引机车牵引在列车运行模式下运行时，车载控制系统控制轨道动力平车的动力由牵引机车提供，牵引机车通过动力电缆向所述动力模块充电。

2.如权利要求1所述的集装箱轨道动力平车，其特征在于：还包括运行模式控制系统，所述运行模式控制系统包括设于所述车载控制系统内的运行模式切换模块，所述运行模式切换模块用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式指令向各系统下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。

3.如权利要求2所述的集装箱轨道动力平车，其特征在于：所述运行模式控制系统还包括牵引动力切换装置，用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的动力来源，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制所述动力模块与所述走行机构连接，所述走行机构由所述动力及牵引系统提供动力；若下达的为列车运行模式的指令时，控制所述动力及牵引系统退出驱动，所述走行机构由牵引机车提供动力。

4.如权利要求2所述的集装箱轨道动力平车，其特征在于：所述运行模式控制系统还包括电力电气切换装置，所述电力电气切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的储能形式，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制动力模块自身存储能量，若下达的为列车运行模式的指令时，控制动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电。

5.如权利要求1所述的集装箱轨道动力平车，其特征在于：还包括通信子系统，所述通信子系统包括车载无线通信设备、车-车无线通信设备以及轨道动力平车之间的车载互联网，所述车载无线通信设备用于轨道动力平车与集装箱自动化控制系统之间控制数据和状态数据的传输；所述车-车无线通信设备用于轨道动力平车之间近距离控制信息的交换；所述车载互联网用于轨道动力平车重联运行或列车运行模式时车与车之间的控制数据和状态数据的传输。

6.一种如权利要求1-5任一所述的集装箱轨道动力平车的运行方法，其特征在于，包括：

车载控制系统接收轨道动力平车单车运行、重联运行或者列车运行的运行模式指令，根据运行模式指令向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达对应的指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行或者列车运行模式下运行。

7.如权利要求6所述的集装箱轨道动力平车的运行方法，其特征在于，当车载控制系统接收的是轨道动力平车单车运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车单车运行模式指令，采集定位系统以及运行模式控制系统的状态信息，向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达单车运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开，动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，定位系统实现本车的定位，车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制集装箱轨道动力平车向目的地运行。

8.如权利要求6所述的集装箱轨道动力平车的运行方法，其特征在于，当车载控制系统接收的是轨道动力平车重联运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车重联运行模式指令和重联主从关系指令，采集定位系统以及运行模式控制系统的状态信息，控制轨道动力平车到达指定重联位置并向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达重联运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，重联车组各车的运行动力和制动动力分别由各车的动力及牵引系统和制动系统承担，从控车的动力及牵引系统和制动系统受主控车的车载控制系统控制，主控车的车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制轨道动力平车车组向目的地运行。

9.如权利要求6所述的集装箱轨道动力平车的运行方法，其特征在于，当车载控制系统接收的是轨道动力平车列车运行模式指令时，该方法包括：

车载控制系统根据轨道动力平车列车运行模式指令，控制轨道动力平车到达指定连接位置并向自动车钩控制系统、动力及牵引系统、制动系统以及定位系统下达列车运行模式对应的指令，自动车钩控制系统控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，若干轨道动力平车连接成组，并连挂牵引机车组成列车，动力及牵引系统的动力模块与走行机构分离，动力及牵引系统退出驱动，走行机构由牵引机车提供动力，各轨道动力平车的运行动力和制动动力均由牵引机车提供，牵引机车根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，牵引轨道动力平车车组向目的地运行。