CN110979394B - 一种车辆、粘着和齿轨驱动切换的控制系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆、粘着和齿轨驱动切换的控制系统和控制方法，粘着和齿轨驱动切换的控制系统包括信号系统、图像处理设备、位置感应装置以及和上述三者相连的TCMS；信号系统用以向TCMS发送指令，以使TCMS根据指令将车辆的速度降低至齿轨啮合所需的安全速度；图像处理设备用以采集线路图像，当前方线路为齿轨线路时，图像处理设备向TCMS发送第一确认信号；位置感应装置用以检测车辆是否能够与地面设备进行通讯，当车辆能够和地面设备通讯时，位置感应装置向TCMS发送第二确认信号；当TCMS接受到指令、第一确认信号和第二确认信号时，TCMS控制车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。

Description

一种车辆、粘着和齿轨驱动切换的控制系统和控制方法
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆技术领域，特别涉及一种车辆、粘着和齿轨驱动切换的控制系统和控制方法。
背景技术
齿轨车作为轨道交通的一种，相比以往以轮轨进行粘着驱动的轨道车辆，具有其独特的特点及应用场景，传统齿轨车辆主要以齿轨啮合驱动为主，实现超大坡道复杂线路车辆的运行，常被应用于地貌复杂、海拔较高的旅游专线，如瑞士少女峰旅游齿轨车。
随着科技的进步、时代的变迁，齿轨车辆配置发展趋向多样化，并将传统的轨道驱动方式与齿轨车辆驱动方式结合，出现“粘着+齿轨”混合多制式驱动的齿轨车辆，可根据不同线路条件选择响应的驱动方式，比如在平直路线由粘着驱动，在坡道则采用齿轨驱动方式。
目前，世界范围内已有的混合多制式齿轨车辆仅从机械方式及操作模式上实现齿轨与粘着驱动方式的切换，还未有车辆实现可根据线路条件而自动切换驱动方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种车辆、粘着和齿轨驱动切换的控制系统和控制方法，可以根据线路条件实现驱动方式的自动切换，根据不同线路的状态采用合理的驱动方式。
为实现上述目的，本发明提供一种粘着和齿轨驱动切换的控制系统，包括信号系统、图像处理设备、位置感应装置以及和上述三者相连的TCMS；
所述信号系统用以向所述TCMS发送指令，以使所述TCMS根据所述指令将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度；
所述图像处理设备用以采集线路图像，当前方线路为预设的线路时，所述图像处理设备向所述TCMS发送第一确认信号；
所述位置感应装置用以检测所述车辆是否能够与位于预设线路的地面设备进行通讯，当所述车辆能够和所述地面设备通讯时，所述位置感应装置向所述TCMS发送第二确认信号；
当所述TCMS接受到所述指令、所述第一确认信号和所述第二确认信号时，所述TCMS控制所述车辆改变驱动方式。
本发明所提供的一种粘着和齿轨驱动切换的控制系统，包括信号系统、图像处理设备、位置感应装置以及和上述三者相连的TCMS；
所述信号系统用以向所述TCMS发送指令，以使所述TCMS根据所述指令将车辆的当前速度降低至齿轨啮合所需的安全速度；
所述图像处理设备用以采集线路图像，当前方线路为齿轨线路时，所述图像处理设备向所述TCMS发送第一确认信号；
所述位置感应装置用以检测所述车辆是否能够与位于齿轨线路的地面设备进行通讯，当所述车辆能够和所述地面设备通讯时，所述位置感应装置向所述TCMS发送第二确认信号；
当所述TCMS接受到所述指令、所述第一确认信号和所述第二确认信号时，所述TCMS控制所述车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
可选地，还包括手动按钮，所述手动按钮用以通过人为控制车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
可选地，所述手动按钮设于所述车辆的司机台。
可选地，还包括和所述TCMS相连转换开关，所述TCMS用以控制所述转换开关择一连接粘着驱动电机和齿轨驱动电机。
本发明还提供一种粘着和齿轨驱动切换的控制方法，适用于上述的控制系统，包括：
判断是否收到将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度的指令；判断是否收到前方线路为预设线路的第一确认信号，并判断是否收到车辆和地面设备能够通讯的第二确认信号；若均为是，则执行下一步；
根据所述指令将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度；
控制所述车辆切换驱动方式。
本发明还一种粘着和齿轨驱动切换的控制方法，适用于上述的控制系统，包括：
判断是否收到将车辆的当前速度降低至齿轨啮合所需的安全速度的指令；判断是否收到前方线路为齿轨线路的第一确认信号，并判断是否收到车辆和地面设备能够通讯的第二确认信号；若均为是，则执行下一步；
根据所述指令将车辆的当前速度降低至齿轨啮合所需的安全速度；
控制所述车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
本发明还提供一种车辆，包括上述的粘着和齿轨驱动切换的控制系统。
相对于上述背景技术，本发明提供的粘着和齿轨驱动切换的控制系统，以由粘着驱动切换为齿轨驱动为例，TCMS连接信号系统、图像处理设备和位置感应装置，信号系统可以根据车辆OCC线路的条件指令，向TCMS发送指令，以使车辆在距离齿轨线路安全距离之外开始降速，从而达到齿轨啮合所需安全速度。图像处理设备用以采集线路图像，当前方线路为齿轨线路时，所述图像处理设备向所述TCMS发送第一确认信号。齿轨线路上设置有地面设备，当车辆靠近齿轨线路时，齿轨线路可以和地面设备通讯，位置感应装置用以检测车辆是否能够与地面设备进行通讯，若可以通讯，则说明车辆将会进入齿轨线路，若不可以通讯，则表明车辆相距齿轨线路较远。当车辆能够与地面设备进行通讯时，位置感应装置向TCMS发送第二确认信号。只有当TCMS接受到指令、第一确认信号和第二确认信号时，TCMS控制车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动，从而实现多制式齿轨车辆由粘着向齿轨驱动的自动切换。
本发明提供的粘着和齿轨驱动切换的控制方法以及具有上述控制系统的车辆，其有益效果如上述，此处将不再赘述。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的粘着和齿轨驱动切换的控制系统的整体原理图；
图2为本发明实施例所提供的粘着和齿轨驱动切换的控制系统的原理图；
图3为本发明实施例所提供的粘着和齿轨驱动切换的控制方法的流程图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本申请提供的粘着和齿轨驱动切换的控制系统，参考说明书附图1和附图2，可以根据车辆的粘着驱动与齿轨驱动电机分布情况，配置若干驱动模式转换开关K1，该开关为常比开关，默认主电路(供电轨DC1500V)供电连接粘着驱动回路。
需要说明的是，本申请下文中将重点介绍由粘着驱动向齿轨驱动的切换过程，针对由齿轨驱动向粘着驱动的切换过程，亦可参考执行。
转换开关K1的动作是由控制线路电信号控制，电信号由车辆TCMS根据车辆的信号系统的指令、图像处理设备的回馈信号、位置感应装置的感应信号“与门”逻辑判定给出；本文中的TCMS，是Train Control and Management System的英文简写，中文即为列车控制和管理系统，也被称之为机车微机控制监视系统，主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和自我诊断，并将信息传送到司机操纵台上的微机显示屏给司机以直观的反映机车实时状态。
也即TCMS根据信号系统的指令实现车辆降速至恰当的齿轨啮合时速，图像处理设备识别并回馈线路条件信号，位置感应装置收集搭载于车辆及齿轨线路的感应信号并反馈TCMS，TCMS接收上述信号并根据“与门”处理逻辑控制转换开关K1动作。
在说明书附图1中，M1即为粘着驱动电机，M2即为齿轨驱动电机，当转换开关K1位于12位置时，则车辆由粘着驱动电机驱动行驶，当转换开关K1位于13位置时，则车辆由齿轨驱动电机驱动行驶。
信号系统可以根据车辆OCC线路的条件指令，向TCMS发送指令，OCC是英文operating control center的缩写，中文是运行控制中心，简称为控制中心。当信号系统向TCMS发送指令之后，TCMS接受指令，根据指令将车辆的速度降低至齿轨啮合所需的安全速度。
图像处理设备可包括摄像头等图像采集部件，用以实时采集线路图像，并且图像处理设备可以将采集的图像进行处理，以分辨前方的线路具体为齿轨线路还是粘着线路；当图像处理设备判断出前方的线路为齿轨线路(下一线路，亦是预设的线路)时，图像处理设备向TCMS发送第一确认信号，以告知TCMS前方线路为齿轨线路(显然当前线路应为粘着线路)。
位置感应装置设置在车辆上，车辆可设置有车载感应装置等，在齿轨线路上设有地面设备，当车辆靠近齿轨线路时，则车载感应装置能够和地面设备进行通讯；仅当车载感应装置能够和地面设备通讯时，表明车辆即将进入齿轨线路(下一线路，亦是预设的线路)，位置感应装置向TCMS发送第二确认信号。当TCMS接受到上述指令、第一确认信号和第二确认信号时，TCMS根据位置感应装置所测得车辆相距齿轨线路的距离控制车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动，也即TCMS控制转换开关K1由12位置切换至13位置。
参考说明书附图2，粘着和齿轨驱动切换的控制系统还可包括手动按钮，手动按钮用以通过人为控制车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。倘若因车辆的系统故障导致TCMS判定失效，无法发出正常指令，控制转换开关K1动作，则通过手动按钮N1实现车辆驱动方式的转化。车辆在库内或试验线路，列车激活后，如上所述，也可实现多制式齿轨车辆粘着与齿轨驱动自动切换；显然，手动按钮可设置在车辆的司机台或等位置。
本申请还提供一种粘着和齿轨驱动切换的控制方法，适用于上述粘着和齿轨驱动切换的控制系统，包括：
判断是否收到将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度的指令；判断是否收到前方线路为预设线路的第一确认信号，并判断是否收到车辆和地面设备能够通讯的第二确认信号；若均为是，则执行下一步；
根据指令将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度；
控制车辆切换驱动方式。
针对由粘着驱动切换为齿轨驱动的情形，其具体步骤如下：
判断是否收到将车辆的速度降低至齿轨啮合所需的安全速度的指令；判断是否收到前方线路为齿轨线路的第一确认信号，并判断是否收到车辆和地面设备能够通讯的第二确认信号；若均为是，则执行下一步；
根据所述指令将车辆的速度降低至齿轨啮合所需的安全速度；
控制所述车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
其中，上述各步骤均可参考粘着和齿轨驱动切换的控制系统的描述，结合说明书附图3，在步骤S10中，列车激活，相应的程序开始执行；步骤S21中，车辆的信号系统根据控制中心(OCC)线路条件发送指令，当车辆需要进行降速时，信号系统将指令发送至TCMS，如步骤S31和步骤S40，同时，图像处理设备实时处理线路状态，当图像处理设备判断出前方线路为齿轨线路时，图像处理设备向TCMS发送第一确认信号，回馈逻辑为“1”；若图像处理设备判断出前方线路为非齿轨线路，则回馈逻辑为“0”，如步骤S22、步骤S32和步骤S40。
如步骤S23至步骤S40，车辆在逐渐靠近齿轨线路的过程中，在一定范围内，车载感应装置应能够和齿轨线路上的地面设备通讯，也即若车载感应装置不能和地面设备通讯，则可定义信号逻辑为“0”；若车载感应装置能够和地面设备通讯，则定义信号逻辑为“1”。
在步骤S50中，由TCMS判断是否接收到指令、第一确认信号和第二确认信号(缺一不可)，若均收到，则发出相应指令控制转换开关K1动作，实现切换，否则转换开关K1不动作，如步骤S51和步骤S60。
本发明所提供的一种具有粘着和齿轨驱动切换的控制系统的车辆，包括上述具体实施例所描述的粘着和齿轨驱动切换的控制系统；车辆的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的车辆、粘着和齿轨驱动切换的控制系统和控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种粘着和齿轨驱动切换的控制系统，其特征在于，包括信号系统、图像处理设备、位置感应装置以及和上述三者相连的TCMS；
所述信号系统用以向所述TCMS发送指令，以使所述TCMS根据所述指令将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度；
所述图像处理设备用以采集线路图像，当前方线路为预设的线路时，所述图像处理设备向所述TCMS发送第一确认信号；
所述位置感应装置用以检测所述车辆是否能够与位于预设线路的地面设备进行通讯，当所述车辆能够和所述地面设备通讯时，所述位置感应装置向所述TCMS发送第二确认信号；
当所述TCMS接受到所述指令、所述第一确认信号和所述第二确认信号时，所述TCMS控制所述车辆改变驱动方式。
2.一种粘着和齿轨驱动切换的控制系统，其特征在于，包括信号系统、图像处理设备、位置感应装置以及和上述三者相连的TCMS；
所述信号系统用以向所述TCMS发送指令，以使所述TCMS根据所述指令将车辆的当前速度降低至齿轨啮合所需的安全速度；
所述图像处理设备用以采集线路图像，当前方线路为齿轨线路时，所述图像处理设备向所述TCMS发送第一确认信号；
所述位置感应装置用以检测所述车辆是否能够与位于齿轨线路的地面设备进行通讯，当所述车辆能够和所述地面设备通讯时，所述位置感应装置向所述TCMS发送第二确认信号；
当所述TCMS接受到所述指令、所述第一确认信号和所述第二确认信号时，所述TCMS控制所述车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，还包括手动按钮，所述手动按钮用以通过人为控制车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述手动按钮设于所述车辆的司机台。
5.根据权利要求2-4任一项所述的控制系统，其特征在于，还包括和所述TCMS相连转换开关，所述TCMS用以控制所述转换开关择一连接粘着驱动电机和齿轨驱动电机。
6.一种粘着和齿轨驱动切换的控制方法，适用于上述权利要求1所述的控制系统，其特征在于，包括：
判断是否收到将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度的指令；判断是否收到前方线路为预设线路的第一确认信号，并判断是否收到车辆和地面设备能够通讯的第二确认信号；若均为是，则执行下一步；
根据所述指令将车辆的当前速度降低至下一线路所需的安全速度；
控制所述车辆切换驱动方式。
7.一种粘着和齿轨驱动切换的控制方法，适用于上述权利要求2-5任意一项所述的控制系统，其特征在于，包括：
判断是否收到将车辆的当前速度降低至齿轨啮合所需的安全速度的指令；判断是否收到前方线路为齿轨线路的第一确认信号，并判断是否收到车辆和地面设备能够通讯的第二确认信号；若均为是，则执行下一步；
根据所述指令将车辆的当前速度降低至齿轨啮合所需的安全速度；
控制所述车辆由粘着驱动切换为齿轨驱动。
8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求2至5任一项所述的粘着和齿轨驱动切换的控制系统。
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