CN111874037B

CN111874037B - 一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法

Info

Publication number: CN111874037B
Application number: CN202010679929.7A
Authority: CN
Inventors: 侯强; 余丹; 周天翔; 陈宇阳; 田光兴; 李娟虹
Original assignee: CRRC Dalian Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian Co Ltd
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2040-07-15
Also published as: CN111874037A

Abstract

本发明提供一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法，包括以下步骤：判断主控机车与从控机车是否满足进入无线重联的条件，若满足，则进入无线重联，此时主控机车与从控机车进入异步无线重联模式；在异步无线重联模式下，判断主控机车与从控机车是否满足进入同步无线重联的条件，若满足，则进入同步无线重联模式；在异步无线重联模式下，判断主控机车与从控机车是否满足退出异步无线重联模式的条件，若满足，则退出异步无线重联模式；在同步无线重联模式下，判断主控机车与从控机车是否满足退出同步无线重联模式的条件，若满足，则退出同步无线重联模式。本发明的方法提高了机车行驶的安全性和可靠性，降低了加装无线重联系统的成本和费用。

Description

一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法

技术领域

本发明涉及机车重联控制领域，具体涉及一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法。

背景技术

随着国内外货运铁路运输的重载要求日益提高，为了满足在有限的线路运输条件下进一步提高线路运输效率，就需要将多台货运机车重联运输来提高运能，因此重载运输已成为国内外货物运输的主要发展趋势。

目前，国内外普遍采用LOCOTROL-EB分布式动力控制及ECP(电控空气制动系统)控制技术。大秦线2万吨重载组合列车采用的机车无线同步操纵技术是美国GE公司的LOCOTROL技术，该技术需配合国内研发的800MHz电台和GSM-R通讯方式以及国外的CCBII制动机等技术和设备，主要是依靠自己独立的控制系统和显示屏来实现机车的无线重联控制功能。由于操纵复杂且与机车现有控制系统匹配困难，经常发生通讯中断，控制混乱，甚至引发惩罚制动，同时价格昂贵，配件供应不能保证，尤其是跟机车现有微机控制系统匹配不够，造成机车在坡道及弯曲线路运行时减少车钩应力的操纵控制模式考虑不够等缺陷。

基于上述技术问题，迫切的需要提供一种基于机车既有微机控制系统的，更加可行和有效的机车无线重联控制方法，以提高机车重联效率，减少人力物力的消耗。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于针对机车既有微机控制系统，开发一种与机车既有微机控制系统的功能相匹配的无线重联控制方法，即，提供一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法，包括既有微机系统和无线重联系统，所述机车的无线通信数据包由所述既有微机系统产生，所述无线重联系统用于所述机车无线数据的交互传送及通信管理，所述无线重联控制方法包括以下步骤：

判断主控机车与从控机车之间是否满足进入无线重联的条件，若满足，则进入所述无线重联，此时，所述主控机车与所述从控机车之间进入异步无线重联模式；

在所述异步无线重联模式下，判断所述主控机车与所述从控机车之间是否满足进入同步无线重联的条件，若满足，则进入同步无线重联模式；

在所述异步无线重联模式下，判断所述主控机车与所述从控机车之间是否满足退出所述异步无线重联模式的条件，若满足，则退出所述异步无线重联模式；

在所述同步无线重联模式下，判断所述主控机车与所述从控机车之间是否满足退出所述同步无线重联模式的条件，若满足，则退出所述同步无线重联模式。

进一步地，进入所述无线重联的条件为：

完成所述主控机车和所述从控机车的信息的设置，由单机模式进入未连接模式，其中，所述信息的设置包括本车主控/从控的选择、信道号的选择、以及主控车信号的选择；并且

所述无线重联系统与所述既有微机系统之间通信正常，且所述无线重联系统正常，由所述未连接模式进入所述异步无线重联模式。

进一步地，

若由于无线重联设备故障、通信故障而无法进入所述异步无线重联，则所述主控机车与所述从控机车之间进入所述未连接模式；

若所述机车处于零速状态，则所述主控机车牵引封锁，当将所述机车手动设置为所述单机模式或重新进入所述异步无线重联模式时，才可以解除所述主控机车牵引封锁；

若所述机车处于非零速状态，则维持所述机车各自的状态运行。

进一步地，所述同步无线重联的条件为：

所述主控机车与所述从控机车的司控器的方向手柄均离开零位；

所述主控机车与所述从控机车的所述司控器的调试手柄处于零位；以及

所述主控机车与所述从控机车的同步按钮均被激活。

进一步地，

若所述主控机车和所述从控机车的司控器的方向手柄均为零位，则退出所述同步重联模式进入所述异步重联模式；

若所述机车处于零速状态，则在所述机车的微机显示屏弹窗提示，并执行相应的安全导向；

若所述机车处于非零速状态，则所述主控机车牵引封锁，所述从控机车降弓断主断。

进一步地，若由于无线重联设备故障、通信故障而无法进入所述同步无线重联，则所述主控机车与所述从控机车之间进入所述未连接模式；

无论所述机车处于零速状态还是非零速状态，所述主控机车牵引封锁，所述从控机车降弓断主断。

进一步地，

若所述电钥匙信号丢失，则退出所述异步无线重联模式或所述同步无线重联模式，进入所述单机模式，无论所述机车处于零速状态还是非零速状态，所述主控机车牵引封锁，所述从控机车降弓断主断，触发紧急制动，并且需要重新进行所述无线重联。

进一步地，

在所述异步无线重联模式下，所述主控机车无法对所述从控机车进行控制，所述从控机车可自行对自身进行控制；

在所述同步无线重联模式下，所述从控机车跟随所述主控机车的操作，对牵引/电制进行同步控制。

进一步地，在正常退出所述同步无线重联模式到所述异步无线重联模式或所述单机模式时，

所述主控机车维持之前的状态运行；

所述从控机车卸载并且判断司控器调速手柄位置，若处于非零位且满足牵引/电制条件，则需将所述调速手柄回零再推才能发挥牵引/电制力。

进一步地，在未进入所述无线重联的所述未连接模式下，除所述主控机车非零速以外，所述主控机车默认牵引封锁，并且在所述主控机车完成所述无线重联进入所述异步无线重联模式之后，才能解除所述牵引封锁。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法可以直接应用于需要增加无线重联功能的在段运用机车，能够直接利用机车既有微机控制系统来实现无线重联功能，能够使无线重联机车牵引货物时平稳通过弯道曲线等复杂工况。机车的无线重联安全导向跟机车微机系统本身的安全导向相匹配，有效提高了机车行驶的安全性和可靠性，有效降低了加装无线重联系统的成本和改造费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的无线重联系统的网络拓扑；

图2为本发明的微机系统和无线重联控制系统的工作流程图；

图3为本发明的微机系统的显示装置的无线重联设定界面；

图4为本发明的微机系统的显示装置的无线重联状态界面；

图5为本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法的进入无线重联的流程示意图；

图6为本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法的退出无线重联的流程示意图；

图7为本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法的进入无线重联的又一流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

图1示出了现有技术的无线重联系统的网络拓扑，包括远程控制单元RCU、无线重联系统的无线通信单元DTE和显示单元IDU。

远程控制单元RCU是无线重联系统的中央处理单元。远程控制单元RCU通过RS422串行通信向数据传输单元传送控制指令控制从控机车的运行，同时接收数据传输单元发回的从控机车的状态及故障信息。远程控制单元RCU主要实现如下功能：

a)控制机车的链接，编组及解编；

b)同步操控指令及状态传输；

c)实时机车状态监视；

d)无线通信管理功能；

e)安全导向功能。

无线重联系统的无线通信单元DTE采用数传电台方式，数传电台通信方式具有以下功能：

a)具有与RCU之间的数据传输功能；

b)具有主控机车与从控机车之间的无线数据传输功能。

显示单元IDU是无线重联系统的状态显示和编组设置单元，采用MVB通信方式直接与RCU单元通信，无线重联系统独立显示。显示单元IDU主要实现如下功能：

a)对机车无线重联编组的各项参数进行设定；

b)对机车运行时的主控或从控模式进行设定。

现有技术中，机车的同步牵引和制动等无线重联控制功能、安全导向分析均是由无线重联系统来完成，这就需要机车既有的微机控制系统与无线重联系统之间有大量的输入信息进行通讯，一旦通讯异常极易造成机车无法正常牵引，甚至机破等重大故障。

要实现机车的无线重联操纵需要在单独的显示屏幕上操纵，无线重联相关状态信息也在屏幕上单独显示，往往乘务人员在行车过程中需要同时兼顾微机显示屏和无线重联显示屏，容易忽视机车状态的变化。

在现有机车上加装无线重联系统，改造难度非常大。需要有与其配套的制动系统、微机通讯接口、操纵台安装位置，相应的设备成本和安装费用也就随之加大。因此，现有机车无线重联控制方法在既有机车上不适用。

本发明提供了一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法，包括既有微机系统(TCMS)和无线重联系统。机车的无线通信数据包由机车既有微机系统产生，并通过RS485总线传送给无线重联系统，无线重联系统将接收到TCMS传送的数据包发送给编组机车。

如图2所示，无线重联系统在收到其他编组机车发送来的无线通信数据包后，通过RS485总线传送给本车的既有微机系统。本车的既有微机系统接收到传输来的数据包后，对其进行数据校验。若校验正确则采用此数据包，若校验错误则丢弃此数据包。

本发明的机车无线重联的核心控制功能主要由机车的既有微机系统完成，而无线重联装置主要实现的就仅为机车无线数据的交互传送及通信管理。本发明的既有微机系统主要实现以下功能：

a)机车无线重联编组、解编控制；

b)无线数据收发管理及数据校对与融合；

c)列车管贯通测试；

d)机车同步操纵控制，包括受电弓、主断、方向等控制；

e)从控机车限制模式控制；

f)故障诊断及安全导向；

g)过分相控制；

h)机车状态监视；

i)记录和数据下载。

图7示出了本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法，包括既有微机系统和无线重联系统，机车的无线通信数据包由既有微机系统产生，无线重联系统用于机车无线数据的交互传送及通信管理，无线重联控制方法包括以下步骤：

第一，建立机车的无线重联及对机车进行编组，进入无线重联连接

判断主控机车与从控机车之间是否满足进入无线重联的条件，若满足，则进入无线重联。进入无线重联的条件为：完成主控机车和从控机车的信息的设置，由单机模式进入未连接模式，机车信息的设置包括本车主控/从控的选择、信道号的选择、以及主控车信号的选择；并且，无线重联系统与既有微机系统之间通信正常，且无线重联系统正常，也就是机车识别到电钥匙信号并且处于重联供电模式，由未连接模式进入异步无线重联模式。

建立机车无线重联及对机车进行编组的过程均通过机车既有微机系统的显示屏进行人工操作。如图3所示，设定界面的设定允许条件：若机车识别到电钥匙信号且处于重联供电模式，则可从显示屏主界面通过触摸按键进入无线重联设定界面进行无线重联的各种设定，例如包括对机车的信息进行设置。未识别到电钥匙信号或机车处于独立供电模式时，则仅可进入设定界面进行当前设定的查看，但是不可以进行设定的更改。

设定界面可对机车的信息进行设置，例如对机车工作状态、信道号码、车辆号码进行设置，机车的工作状态分为主控机车、从控机车、单机，信道号码为1-16的阿拉伯数字，车辆号码为机车车号。

第二，进入异步无线重联模式

在本发明中，无线重联分为未连接模式、异步无线重联模式和同步无线重联模式。如图4所示，显示屏主界面及无线重联的所有界面均应显示无线重联所处的工作模式。若处于单机状态则不显示工作模式。

进入无线重联后，默认主控机车与从控机车之间进入异步无线重联模式。在异步无线重联模式下，主控机车无法对从控机车进行控制，从控机车可自行对自身进行控制。

在主控机车施加牵引全列运行过程中，若从控机车方向手柄从零位离开至前进/后退位并推动调试手柄施加牵引，牵引变流器需检测机车方向手柄方向和电机转向进行综合判断，若方向不一致则告知既有微机系统，由既有微机系统同时对主控机车和从控机车进行故障提示。在调速手柄回零后故障复位，方向手柄打至正常的位置后才可发挥牵引力。

当在异步无线重联模式下，从控机车司控器的方向手柄离开零位，需在从控机车既有微机系统的显示屏弹窗提示司机确认方向是否正确。

第三，进入同步无线重联模式

在异步无线重联模式下，判断主控机车与从控机车之间是否满足同步无线重联的条件，若满足，则进入同步无线重联模式。

在异步无线重联模式下，满足以下条件可进入同步无线重联模式：

(1)主控机车与从控机车的司控器的方向手柄均离开零位；

(2)主控机车与从控机车的司控器的调试手柄处于零位；以及

(3)主控机车与从控机车的同步按钮均被激活，即主控机车与从控机车均按动了既有微机系统的显示屏上的模式转换虚拟按键。

当既有微机系统判断满足进入同步无线重联模式条件后，可通过虚拟按键，手动进入同步无线重联模式。在同步无线重联模式下，从控机车跟随主控机车的操作，对牵引/电制进行同步控制。

第四，在异步无线重联模式下，判断主控机车与从控机车之间是否满足退出异步无线重联模式的条件，若满足，则退出异步无线重联模式

(1)退出异步无线重联模式，进入未连接模式

在机车完成主/从控、无线重联信道、车号的设置后，若由于无线重联设备出现故障、主控机车与从控机车间的既有微机系统的通讯丢失/通信故障而无法进入主控机车与从控机车的异步无线重联，则退出异步无线重联模式，进入未连接模式，并报出相应的故障，故障消除后可自动建立连接，进入异步无线重联模式。

此时，若机车处于零速状态，则主控机车牵引封锁，当将机车手动设置为单机模式或重新进入异步无线重联模式时，才可以解除主控机车牵引封锁。若机车处于非零速状态，则维持机车各自的状态运行。

(2)退出异步无线重联模式，进入单机模式

若因电钥匙信号丢失造成异步无线重联模式异常，则退出异步无线重联模式，进入单机模式，此时，无论机车处于零速状态还是非零速状态，可按单机电钥匙信号丢失处理，主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断，触发紧急制动，并且需要重新进行无线重联的设置才能再次连接。

异步无线重联模式可通过在无线重联界面设置为单机正常退出。

第五，在同步无线重联模式下，判断主控机车与从控机车之间是否满足退出同步无线重联模式的条件，若满足，则退出同步无线重联模式

(1)退出同步无线重联模式，进入异步重联模式

若主控机车和从控机车的司控器的方向手柄均为零位，则退出同步重联模式，进入异步重联模式。

此时，若机车处于零速状态，则在机车的微机显示屏弹窗提示，并执行相应的安全导向，不做特殊处理。若机车处于非零速状态，则主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断。

(2)退出同步无线重联模式，进入未连接模式

若由于无线重联设备故障、主控机车与从控机车间的既有微机系统的通讯丢失/通信故障而无法进入主控机车与从控机车的同步无线重联，则退出同步无线重联模式，进入未连接模式，弹窗提示并报出相应的故障，执行相应的安全导向。故障消除可自动建立连接，进入异步无线重联模式。

此时，无论机车处于零速状态还是非零速状态，主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断，机车设置为单机模式或重新进入异步无线重联模式才可解机车除牵引封锁。

(3)退出同步无线重联模式，进入单机模式

若因电钥匙信号丢失造成同步无线重联模式异常，则退出同步无线重联模式，进入单机模式。

此时，无论机车处于零速状态还是非零速状态，主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断，触发紧急制动，并且需要重新进行无线重联的设置才能再次连接。这使得机车的无线重联安全导向跟机车既有微机系统本身的安全导向相匹配，保证了机车的安全行驶，不会以为异常情况而处于失控状态。

(4)正常退出同步无线重联模，进入异步无线重联模式或单机模式

在正常退出同步无线重联模式，进入异步无线重联模式或单机模式时，主控机车维持之前的状态运行，从控机车卸载并且判断司控器调速手柄位置，若处于非零位且满足牵引/电制条件，则需将调速手柄回零再推才能发挥牵引/电制力。

同步无线重联模式可通过在无线重联界面设置为单机正常退出，或者主控机车和从控机车同时按动既有微机系统的显示屏上的模式转换虚拟按键进入异步无线重联模式。主控机车和从控机车按下【模式转换】按键的时间间隔不能超过10秒。10秒后，如果有一辆车没有按键，按键的那辆车的【模式转换】按键需要清零，两车都保持原状态不变。

第六，退出未连接模式，进入单机模式

在未进入无线重联的未连接模式下，除主控机车非零速以外，主控机车默认牵引封锁，并且在主控机车完成无线重联进入异步无线重联模式之后，才能解除牵引封锁。

若因电钥匙信号丢失造成未连接模式异常，则退出未连接模式，进入单机模式。此时，无论机车处于零速状态还是非零速状态，主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断，触发紧急制动，并且需要重新进行无线重联的设置才能再次连接。

图5为本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法的进入无线重联的流程示意图，具体说明如下：

①单机模式→未连接模式的条件：

本车主控/从控选择完毕、信道号选择完毕、以及主控机车信号选择完毕；

②未连接模式→异步无线重联模式的条件：

无线重联系统与既有微机系统之间通信正常、以及无线重联系统正常；

③单机模式→异步无线重联模式的条件：

同时符合条件①和条件②；

④异步无线重联模式→同步无线重联模式的条件：

主控机车和从控机车的司控器方向手柄处于非零位、主控机车和从控机车的调速手柄均处于零位、以及主控机车和从控机车的同步按钮均激活。

图6为本发明的基于机车既有微机系统的无线重联控制方法的退出无线重联的流程示意图，具体说明如下：

①未连接模式→单机模式的条件：

正常：【单机】按键(手动激活)

处置：无

异常：电钥匙信号丢失(自动变单机模式)

处置：机车牵引封锁

②异步无线重联模式→未连接模式的条件：

正常：无

处置：无

异常：无线重联设备故障或通讯异常或他车处于未连接状态

处置：

a)机车为零速时：机车牵引封锁

b)机车为非零速时：主控机车和从控机车维持各自状态运行

③同步无线重联模式→异步无线重联模式的条件：

正常：主控机车和从控机车的【模式转换】按键均激活

处置：无

异常：主控机车和从控机车的司控器方向手柄均为零位

处置：弹窗

a)机车为零速时：仅弹窗提示

b)机车为非零速时：主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断

④同步无线重联模式→未连接模式的条件：

正常：无

处置：无

异常：无线重联设备故障或者通讯异常

处置：弹窗

a)机车为零速时：主控机车牵引封锁，从控机车降弓断主断

⑤异步无线重联模式→单机模式的条件：

正常：【单机】按键激活

处置：无

异常：电钥匙信号丢失(自动变单机)

处置：机车牵引封锁，触发紧急制动

⑥同步无线重联模式→单机模式的条件：

正常：【单机】按键激活

处置：无

异常：电钥匙信号丢失(自动变单机)

处置：机车牵引封锁，触发紧急制动

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims

1.一种基于机车既有微机系统的无线重联控制方法，其特征在于，包括既有微机系统和无线重联系统，所述机车的无线通信数据包由所述既有微机系统产生，所述无线重联系统仅用于所述机车无线数据的交互传送及通信管理，所述无线重联控制方法包括以下步骤：

在所述同步无线重联模式下，判断所述主控机车与所述从控机车之间是否满足退出所述同步无线重联模式的条件，若满足，则退出所述同步无线重联模式；

2.根据权利要求1所述的无线重联控制方法，其特征在于，进入所述无线重联的条件为：

3.根据权利要求2所述的无线重联控制方法，其特征在于，

若由于无线重联设备故障、通信故障而无法进入所述异步无线重联模式，则所述主控机车与所述从控机车之间进入所述未连接模式；

若机车处于零速状态，则所述主控机车牵引封锁，当将机车手动设置为所述单机模式或重新进入所述异步无线重联模式时，才可以解除所述主控机车牵引封锁；

若机车处于非零速状态，则维持机车各自的状态运行。

4.根据权利要求2所述的无线重联控制方法，其特征在于，所述同步无线重联的条件为：

所述主控机车与所述从控机车的同步按钮均被激活。

5.根据权利要求4所述的无线重联控制方法，其特征在于，

若所述主控机车和所述从控机车的司控器的方向手柄均为零位，则退出所述同步无线重联模式进入所述异步无线重联模式；

若机车处于零速状态，则在机车的微机显示屏弹窗提示，并执行相应的安全导向；

若机车处于非零速状态，则所述主控机车牵引封锁，所述从控机车降弓断主断。

6.根据权利要求4所述的无线重联控制方法，其特征在于，若由于无线重联设备故障、通信故障而无法进入所述同步无线重联模式，则所述主控机车与所述从控机车之间进入所述未连接模式；

无论机车处于零速状态还是非零速状态，所述主控机车牵引封锁，所述从控机车降弓断主断。

7.根据权利要求2或4所述的无线重联控制方法，其特征在于，

若电钥匙信号丢失，则退出所述异步无线重联模式或所述同步无线重联模式，进入所述单机模式，无论机车处于零速状态还是非零速状态，所述主控机车牵引封锁，所述从控机车降弓断主断，触发紧急制动，并且需要重新进行所述无线重联。

8.根据权利要求2所述的无线重联控制方法，其特征在于，在正常退出所述同步无线重联模式到所述异步无线重联模式或所述单机模式时，

所述主控机车维持之前的状态运行；

9.根据权利要求2所述的无线重联控制方法，其特征在于，在未进入所述无线重联的所述未连接模式下，除所述主控机车非零速以外，所述主控机车默认牵引封锁，并且在所述主控机车完成所述无线重联进入所述异步无线重联模式之后，才能解除所述牵引封锁。