CN110877618B - 一种铁路机车自动挂车控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铁路机车自动挂车控制系统及方法，系统包括中央控制单元MPU；牵引控制单元TCU；制动控制单元BCU；微机显示屏DDU；机车速度采集模块；车钩状态检测模块；所述中央控制单元MPU与牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、微机显示屏DDU双向信号连接，且与机车速度采集模块、车钩状态检测模块单向信号连接。本发明在进行挂车作业时，自动控制机车低速运行，完成连挂作业，解决完全靠人工挂车存在的效率和控制精度低的问题，提高工作效率，降低司机的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体而言，尤其涉及一种铁路机车自动挂车控制系统及方法。
背景技术
轨道交通铁路机车在承担货运或客运任务时，需要通过自身的车钩与货车车厢或客车车厢的车钩连挂成列车，连挂的过程称为挂车作业。目前机车进行挂车作业时，都是由司机操作司机控制器和制动控制器来控制机车速度，实现挂车。通常操作流程为，司机操作司机控制器使机车牵引前进，并控制速度不超过10km/h，通常按照5km/h进行挂车，两车钩连挂后，司机控制制动控制器制动使机车停车，完成挂车。由于完全靠司机操作司控器并参照反馈速度进行速度控制，并且司机控制器在较小级位时很难精确控制，如果司机操作经验不够丰富，会因速度过低导致连挂效率低或者超速导致很大的冲动。现在的机车通常具有定速控制功能，但是定速控制功能在速度高于15km/h才有效，在挂车作业这种低速要求的场合不适用。如果能够在需要挂车作业时，系统自动控制机车低速运行进行挂车，将解决完全靠人工挂车存在的效率和控制精度低的问题，提高工作效率，降低司机的劳动强度。
发明内容
根据上述提出司机操作控制司控器效率低，控制精度差的技术问题，而提供一种铁路机车自动挂车控制系统，进行挂车作业时，系统自动控制机车低速运行，完成连挂作业，解决完全靠人工挂车存在的效率和控制精度低的问题，提高工作效率，降低司机的劳动强度。
本发明采用的技术手段如下：
一种铁路机车自动挂车控制系统，包括：
中央控制单元MPU，接收信号和运算，控制机车牵引和制动，包括生成牵引指令给TCU，生成制动指令给BCU；
牵引控制单元TCU，根据牵引指令生成牵引转矩控制牵引电机；
制动控制单元BCU，根据制动指令控制制动系统的制动和缓解；
微机显示屏DDU，通过显示屏的软键激活和退出自动挂车模式，并设定挂车速度，并实时显示机车信息；
机车速度采集模块，采集机车运行速度，并发给中央控制单元MPU和微机显示屏DDU进行运算和显示；
车钩状态检测模块，采集车钩状态，并发给中央控制单元MPU和微机显示屏DDU进行运算和显示；
所述中央控制单元MPU与牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、微机显示屏DDU双向信号连接，且与机车速度采集模块、车钩状态检测模块单向信号连接。
进一步地，所述中央控制单元MPU包括连挂速度设定模块、运算模块、比较模块以及停机模块；
所述连挂速度设定模块将司机设定的连挂速度V0以及运行方向发送给运算模块；
所述运算模块根据连挂速度算出牵引力设定值发送给牵引控制单元TCU，TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转；
所述比较模块判断机车运行速度V与设定连挂速度V0是否满足V-V0>0.5km/h，若是则发送封锁牵引给牵引控制单元TCU，将输出牵引力降为0；
所述停机模块接收车钩状态检测模块发送的连挂车钩已连挂信息后，将机车运行速度V发送给制动控制单元BCU，BCU控制制动机施加空气制动，机车停车。
进一步地，所述中央控制单元MPU还包括启动判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许设定连挂速度以及运行方向。
进一步地，所述中央控制单元MPU还包括退出判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵段电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许退出挂车模式。
本发明还提供了一种基于上述系统的铁路机车自动挂车控制方法，步骤包括：
S1、通过中央控制单元MPU的连挂速度设定模块提取司机设定的连挂速度V0以及运行方向；
S2、通过中央控制单元MPU的运算模块根据连挂速度算出牵引力设定值发送给牵引控制单元TCU，TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转；
S3、通过中央控制单元MPU的比较模块实时判断机车运行速度V与设定连挂速度V0是否满足V-V0>0.5km/h，若是则发送封锁牵引给牵引控制单元TCU，将输出牵引力降为0；
S4、通过中央控制单元MPU的停机模块接收车钩状态检测模块发送的连挂车钩已连挂信息后，将机车运行速度V发送给制动控制单元BCU，BCU控制制动机施加空气制动，机车停车。
进一步地，执行S1之前还包括：
S0、通过中央控制单元MPU的启动判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许设定连挂速度以及运行方向。
进一步地，执行S4之前还包括：
S5、通过中央控制单元MPU的退出判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵段电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许退出挂车模式。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
实现进行挂车作业时，系统自动控制机车低速运行，完成连挂作业，解决完全靠人工挂车存在的效率和控制精度低的问题，提高工作效率，降低司机的劳动强度。有效解决了司机操作控制司控器效率低，控制精度差的技术问题的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明铁路机车自动挂车控制系统结构框图。
图2为本发明铁路机车自动挂车控制方法流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种铁路机车自动挂车控制系统，包括中央控制单元MPU；牵引控制单元TCU；制动控制单元BCU；微机显示屏DDU；机车速度采集模块；车钩状态检测模块。其中中央控制单元MPU与牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、微机显示屏DDU双向信号连接，且与机车速度采集模块、车钩状态检测模块单向信号连接。其中，
中央控制单元MPU用于接收信号和运算，控制机车牵引和制动，包括生成牵引指令给TCU，生成制动指令给BCU；牵引控制单元TCU用于根据牵引指令生成牵引转矩控制牵引电机；制动控制单元BCU用于根据制动指令控制制动系统的制动和缓解；微机显示屏DDU，用于通过显示屏的软键激活和退出自动挂车模式，并设定挂车速度，并实时显示机车信息；机车速度采集模块用于采集机车运行速度，并发给中央控制单元MPU和微机显示屏DDU进行运算和显示；车钩状态检测模块用于采集车钩状态，并发给中央控制单元MPU和微机显示屏DDU进行运算和显示。
进一步地，所述中央控制单元MPU包括连挂速度设定模块、运算模块、比较模块以及停机模块。连挂速度设定模块将司机设定的连挂速度V0以及运行方向发送给运算模块；运算模块根据连挂速度算出牵引力设定值发送给牵引控制单元TCU，TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转；比较模块判断机车运行速度V与设定连挂速度V0是否满足V-V0>0.5km/h，若是则发送封锁牵引给牵引控制单元TCU，将输出牵引力降为0；停机模块接收车钩状态检测模块发送的连挂车钩已连挂信息后，将机车运行速度V发送给制动控制单元BCU，BCU控制制动机施加空气制动，机车停车。进一步地，所述中央控制单元MPU还包括启动判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许设定连挂速度以及运行方向。进一步地，所述中央控制单元MPU还包括退出判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵段电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许退出挂车模式。
本发明在使用时，启动判定模块判定机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位均满足的条件下，通过微机显示屏进入“自动挂车”子界面，设置连挂速度，范围1km/h-10km/h，默认为5km/h，点击“自动挂车激活”软键后，自动挂车模式激活，司机设定方向，将司机控制器手柄置于牵引位，机车中央控制单元MPU根据设定连挂速度V0进行运算，运算出的牵引力设定值给牵引控制单元TCU，TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转，机车按设定方向运行。机车速度采集模块负责采集机车运行速度，同时发给微机显示屏和MPU，微机显示屏显示机车实际运行速度，MPU将机车运行速度V与设定连挂速度V0进行对比，如果V-V0>0.5km/h,则MPU封锁牵引，输出牵引力设定值为0。车钩状态检测模块负责检测车钩状态，并将状态发给微机显示屏和MPU，微机显示屏显示车钩状态，MPU检测到机车车钩状态与被连挂车钩已连挂后，经运算后输出控制指令给制动控制单元BCU，BCU控制制动机施加空气制动，机车停车，连挂完成。连挂结束后，在机车静止、操纵段电钥匙激活、司机控制器零位的条件下，点击“自动挂车退出”软键后，退出挂车模式。
如图2所示，本发明还提供了一种基于上述系统的铁路机车自动挂车控制方法，步骤包括：
S0、通过中央控制单元MPU的启动判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许设定连挂速度以及运行方向。
S1、通过中央控制单元MPU的连挂速度设定模块提取司机设定的连挂速度V0以及运行方向。
S2、通过中央控制单元MPU的运算模块根据连挂速度算出牵引力设定值发送给牵引控制单元TCU，TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转。
S3、通过中央控制单元MPU的比较模块实时判断机车运行速度V与设定连挂速度V0是否满足V-V0>0.5km/h，若是则发送封锁牵引给牵引控制单元TCU，将输出牵引力降为0。
S4、通过中央控制单元MPU的停机模块接收车钩状态检测模块发送的连挂车钩已连挂信息后，将机车运行速度V发送给制动控制单元BCU，BCU控制制动机施加空气制动，机车停车。
S5、通过中央控制单元MPU的退出判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵段电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许退出挂车模式。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种铁路机车自动挂车控制系统，其特征在于，包括：
中央控制单元MPU，接收信号和运算，控制机车牵引和制动，包括生成牵引指令给牵引控制单元TCU，生成制动指令给制动控制单元BCU；
牵引控制单元TCU，根据牵引指令生成牵引转矩控制牵引电机；
制动控制单元BCU，根据制动指令控制制动系统的制动和缓解；
微机显示屏DDU，通过显示屏的软键激活和退出自动挂车模式，并设定连挂速度，并实时显示机车信息；
机车速度采集模块，采集机车运行速度，并发给中央控制单元MPU和微机显示屏DDU进行运算和显示；
车钩状态检测模块，采集车钩状态，并发给中央控制单元MPU和微机显示屏DDU进行运算和显示；
所述中央控制单元MPU与牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、微机显示屏DDU双向信号连接，且与机车速度采集模块、车钩状态检测模块单向信号连接；
所述中央控制单元MPU包括连挂速度设定模块、运算模块、比较模块以及停机模块；
所述连挂速度设定模块将司机设定的连挂速度V0以及运行方向发送给运算模块；
所述运算模块根据连挂速度算出牵引力设定值发送给牵引控制单元TCU，牵引控制单元TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转；
所述比较模块判断机车运行速度V与设定的连挂速度V0是否满足V-V0>0.5km/h，若是则发送封锁牵引给牵引控制单元TCU，将输出牵引力降为0；
所述停机模块接收车钩状态检测模块发送的连挂车钩已连挂信息后，将机车运行速度V发送给制动控制单元BCU，制动控制单元BCU控制制动机施加空气制动，机车停车。
2.根据权利要求1所述的铁路机车自动挂车控制系统，其特征在于，所述中央控制单元MPU还包括启动判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许设定连挂速度以及运行方向。
3.根据权利要求1或2所述的铁路机车自动挂车控制系统，其特征在于，所述中央控制单元MPU还包括退出判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许退出挂车模式。
4.一种基于权利要求1所述系统的铁路机车自动挂车控制方法，其特征在于，步骤包括：
S1、通过中央控制单元MPU的连挂速度设定模块提取司机设定的连挂速度V0以及运行方向；
S2、通过中央控制单元MPU的运算模块根据连挂速度算出牵引力设定值发送给牵引控制单元TCU，牵引控制单元TCU运算后生成电机转矩值驱动牵引电机运转；
S3、通过中央控制单元MPU的比较模块实时判断机车运行速度V与设定的连挂速度V0是否满足V-V0>0.5km/h，若是则发送封锁牵引给牵引控制单元TCU，将输出牵引力降为0；
S4、通过中央控制单元MPU的停机模块接收车钩状态检测模块发送的连挂车钩已连挂信息后，将机车运行速度V发送给制动控制单元BCU，制动控制单元BCU控制制动机施加空气制动，机车停车。
5.根据权利要求4所述的铁路机车自动挂车控制方法，其特征在于，执行S1之前还包括：
S0、通过中央控制单元MPU的启动判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许设定连挂速度以及运行方向。
6.根据权利要求4所述的铁路机车自动挂车控制方法，其特征在于，执行S4之后还包括：
S5、通过中央控制单元MPU的退出判定模块，判定机车运行状态是否满足机车静止、操纵端电钥匙激活、司机控制器零位，均满足则允许退出挂车模式。
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