CN114179857A - 一种虚拟轨道电车的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种虚拟轨道电车的控制方法及系统，以及一种计算机可读存储介质。该控制方法包括步骤：进行车辆自检以判断整车网络是否正常；响应于所述整车网络发生故障，根据紧急牵引开关的紧急牵引指令启动紧急牵引控制器，其中，所述紧急牵引控制器通过独立网络连接所述电车的动力电池，并通过硬线连接所述紧急牵引开关及所述电车的高压主回路；根据所述紧急牵引指令及主断控制开关的硬线信号，利用所述紧急牵引控制器控制所述动力电池的电池主接触器闭合；以及响应于所述电池主接触器闭合的硬线反馈指令，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

Description

一种虚拟轨道电车的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及虚拟轨道电车的控制技术，尤其涉及一种虚拟轨道电车的控制方法，以及一种虚拟轨道电车的控制系统。

背景技术

随着城市交通拥堵问题的日益突出，以地铁、快速公交(BRT)、轻轨、智能轨道快运系统在内的多种交通制式应运而生，其中，以虚拟轨道电车为核心运载工具的智能轨道快运系统因建设周期短、城市适应性高和综合能力强等特点，已被部分城市认可。

目前，虚拟轨道电车的牵引制动控制系统是基于网络控制数据传输来运行。列车控制系统普遍采用网络优先的控制方式。当整车网络发生故障时，不仅虚拟轨道电车整车的正常行车会受到影响，其紧急制动、紧急牵引及储能系统的监控功能也将因网络信号受阻而受到影响，从而对乘客、列车的人生安全和财产安全造成危害。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种虚拟轨道电车的控制技术，用于实现虚拟轨道电车在整车网络故障下的正常上电、车辆牵引制动及紧急故障的处理，从而保障乘客、列车的人生安全和财产安全。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种虚拟轨道电车的控制方法、一种虚拟轨道电车的控制系统，以及一种计算机可读存储介质，用于实现虚拟轨道电车在整车网络故障下的正常上电、车辆牵引制动及紧急故障的处理，从而保障乘客、列车的人生安全和财产安全。

本发明提供的上述虚拟轨道电车的控制方法包括步骤：进行车辆自检以判断整车网络是否正常；响应于所述整车网络发生故障，根据紧急牵引开关的紧急牵引指令启动紧急牵引控制器，其中，所述紧急牵引控制器通过独立网络连接所述电车的储能系统，并通过硬线连接所述紧急牵引开关及所述电车的高压主回路；根据所述紧急牵引指令及主断控制开关的硬线信号，利用所述紧急牵引控制器控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及响应于所述电池主接触器闭合的硬线反馈指令，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制方法还可以包括步骤：响应于所述整车网络发生故障，输出报警信号以提示司机操作所述紧急牵引开关；以及响应于司机对所述紧急牵引开关的操作，向所述紧急牵引控制器输出所述紧急牵引指令的硬线信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制方法还可以包括步骤：响应于所述高压主回路的接触器闭合，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述高压主回路的变压模块工作；以及响应于所述变压模块工作，利用所述紧急牵引控制器硬线控制三相接触器闭合以输出三相交流电。

优选地，在本发明的一些实施例中，控制所述电池主接触器闭合的步骤可以包括：利用所述紧急牵引控制器通过所述独立网络向所述储能系统发送CAN报文，以控制所述电池主接触器闭合。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器还可以通过硬线连接牵引控制单元。所述控制方法还可以包括步骤：根据所述储能系统的电池管理模块向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文，利用所述紧急牵引控制器判断所述电车的储能系统是否正常；响应于所述储能系统发生故障，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动；以及响应于向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文中断，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

优选地，在本发明的一些实施例中，控制所述电池主接触器闭合的步骤可以包括：响应于所述紧急牵引指令及所述主断控制开关被闭合的硬线信号，利用所述紧急牵引控制器判断所述储能系统是否正常；响应于所述储能系统正常，利用所述紧急牵引控制器控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及响应于所述储能系统发生故障，结束整车高压上电的后续步骤。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器还可以通过硬线连接司机操控单元及牵引控制单元。所述控制方法还可以包括步骤：根据所述紧急牵引指令、所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元来实现所述电车的紧急牵引和紧急制动，其中，所述紧急牵引具有固定的加速度，所述紧急制动具有固定的减速度。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述电车可以包括两个所述司机操控单元。两个所述司机操控单元可以分别通过硬线连接所述紧急牵引控制器，其中，每一所述司机操控单元对应一个车头。所述控制方法还可以包括步骤：根据司机室占有指令及所述方向指令，利用所述紧急牵引控制器确定所述电车的行驶方向；以及根据所述行驶方向，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制方法还可以包括步骤：响应于所述整车网络正常而启动整车网络控制器，其中，所述整车网络控制器通过所述整车网络连接所述储能系统及所述高压主回路；响应于所述主断控制开关被闭合的网络信号，利用所述整车网络控制器根据电池管理模块发送的CAN报文判断所述储能系统是否正常；响应于所述储能系统正常，利用所述整车网络控制器控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及响应于所述电池主接触器闭合的网络反馈指令，利用所述整车网络控制器控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述整车网络控制器还可以通过所述整车网络连接司机操控单元及牵引控制单元。所述控制方法还可以包括步骤：根据所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，利用所述整车网络控制器控制所述牵引控制单元来实现所述电车的牵引和制动。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述整车网络控制器还可以通过所述整车网络连接牵引控制单元。所述控制方法还可以包括步骤：根据所述电池管理模块发送的CAN报文，利用所述整车网络控制器判断所述电车的储能系统是否正常；响应于所述储能系统发生故障，利用所述整车网络控制器在司控台显示屏上显示提示信息；以及响应于司机的断电操作，利用所述整车网络控制器控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种虚拟轨道电车的控制系统。

本发明提供的上述虚拟轨道电车的控制系统适于进行车辆自检以判断整车网络是否正常。所述控制系统包括紧急牵引控制器。所述紧急牵引控制器通过独立网络连接所述电车的储能系统，通过硬线连接所述紧急牵引开关及所述电车的高压主回路，并配置为：响应于所述整车网络发生故障，根据紧急牵引开关的紧急牵引指令而启动；根据所述紧急牵引指令及主断控制开关的硬线信号，控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及响应于所述电池主接触器闭合的硬线反馈指令，硬线控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制系统还适于：响应于所述整车网络发生故障，输出报警信号以提示司机操作所述紧急牵引开关；以及响应于司机对所述紧急牵引开关的操作，向所述紧急牵引控制器输出所述紧急牵引指令的硬线信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器还可以配置为：响应于所述高压主回路的接触器闭合，硬线控制所述高压主回路的变压模块工作；以及响应于所述变压模块工作，硬线控制三相接触器闭合以输出三相交流电。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器可以进一步配置为：通过所述独立网络向所述储能系统发送CAN报文，以控制所述电池主接触器闭合。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器还可以通过硬线连接牵引控制单元。所述紧急牵引控制器还可以配置为：根据所述储能系统的电池管理模块向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文，判断所述电车的储能系统是否正常；响应于所述储能系统发生故障，硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动；以及响应于向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文中断，硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器可以进一步配置为：响应于所述紧急牵引指令及所述主断控制开关被闭合的硬线信号，判断所述储能系统是否正常；响应于所述储能系统正常，控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及响应于所述储能系统发生故障，结束整车高压上电的后续步骤。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述紧急牵引控制器还可以通过硬线连接司机操控单元及牵引控制单元。所述紧急牵引控制器还可以配置为：根据所述紧急牵引指令、所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，硬线控制所述牵引控制单元来实现所述电车的紧急牵引和紧急制动，其中，所述紧急牵引具有固定的加速度，所述紧急制动具有固定的减速度。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述电车可以包括两个所述司机操控单元。两个所述司机操控单元可以分别通过硬线连接所述紧急牵引控制器，其中，每一所述司机操控单元对应一个车头。所述紧急牵引控制器还可以配置为：根据司机室占有指令及所述方向指令确定所述电车的行驶方向；以及根据所述行驶方向硬线控制所述牵引控制单元。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述控制系统还可以包括整车网络控制器。所述整车网络控制器通过所述整车网络连接所述储能系统及所述高压主回路，并配置为：响应于所述整车网络正常而启动；响应于所述主断控制开关被闭合的网络信号，根据电池管理模块发送的CAN报文判断所述储能系统是否正常；响应于所述储能系统正常，控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及响应于所述电池主接触器闭合的网络反馈指令，控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述整车网络控制器还可以通过所述整车网络连接司机操控单元及牵引控制单元。所述整车网络控制器还可以配置为：根据所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，控制所述牵引控制单元来实现所述电车的牵引和制动。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述整车网络控制器还可以通过所述整车网络连接牵引控制单元。所述整车网络控制器还可以配置为：根据所述电池管理模块发送的CAN报文，判断所述电车的储能系统是否正常；响应于所述储能系统发生故障，在司控台显示屏上显示提示信息；以及响应于司机的断电操作，控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。

本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的虚拟轨道电车的控制方法，以实现虚拟轨道电车在整车网络故障下的正常上电、车辆牵引制动及紧急故障的处理，从而保障乘客、列车的人生安全和财产安全。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一些实施例提供的虚拟轨道电车的控制系统的架构示意图。

图2示出了根据本发明的一些实施例提供的虚拟轨道电车的控制方法的流程示意图。

图3示出了根据本发明的一些实施例提供的正常模式下虚拟轨道电车的上电流程的示意图。

图4示出了根据本发明的一些实施例提供的紧急牵引模式下虚拟轨道电车的上电流程的示意图。

图5示出了根据本发明的一些实施例提供的虚拟轨道电车的控制系统的架构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

如上所述，目前虚拟轨道电车的牵引制动控制系统是基于网络控制数据传输来运行。当整车网络发生故障时，不仅虚拟轨道电车整车的正常行车会受到影响，其紧急制动、紧急牵引及储能系统的监控功能也将因网络信号受阻而受到影响，从而对乘客、列车的人生安全和财产安全造成危害。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种虚拟轨道电车的控制方法、一种虚拟轨道电车的控制系统，以及一种计算机可读存储介质，用于实现虚拟轨道电车在整车网络故障下的正常上电、车辆牵引制动及紧急故障的处理，从而保障乘客、列车的人生安全和财产安全。

请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的虚拟轨道电车的控制系统的架构示意图。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，虚拟轨道电车的控制系统可以包括整车网络控制器10和紧急牵引控制器20。该整车网络控制器10适于在整车网络正常的情况下优先基于整车网络数据来实现整车上电及下电的操作，而该紧急牵引控制器20适于在整车网络故障的情况下基于硬线控制来实现整车上电及下电的操作。

上述整车网络控制器10通过整车网络连接电车的储能系统30、高压主回路50及主断控制开关60。在一些实施例中，电车的储能系统30可以包括动力电池、电池管理系统(Battery management system，BMS)模块和电池主接触器(K3)。该动力电池包括但不限于锂电池、石墨烯电池及铅酸电池，用于为虚拟轨道电车提供动力能源。该BMS模块适于采集动力电池的参数信息，实施储能系统30与虚拟轨道电车的控制系统的信息交互，并对动力电池的导通、关断、充电、放电操作进行管理。该电池主接触器设于储能系统30的高压输出口，适于导通以将动力电池连接到高压主回路50，或关断以使动力电池与高压主回路50电气隔离。在一些实施例中，高压主回路50可以包括接触器。该接触器设于高压主回路50的高压端，适于导通以实现整车的高压上电，或关断以实现整车的下电。在一些实施例中，主断控制开关60可以是一种设置于司控台的自复位开关。响应于司机闭合主断控制开关的操作，主断控制开关60可以向整车网络和硬线输出指示主断控制开关闭合的脉冲信号。

上述紧急牵引控制器20通过储能系统30的独立网络连接储能系统30的动力电池及电池主接触器，并通过硬线连接紧急牵引开关40、高压主回路50的接触器(KZ)及主断控制开关60。可以理解的是，硬线控制电路是一种通过专门固定时序控制信号的逻辑电路，又称为组合逻辑控制器。这种逻辑电路以使用最少元件和取得最高操作速度为设计目标，可以脱离整车网络而稳定、快速的实现固定的预设控制功能。在一些实施例中，储能系统30的独立网络可以是BMS模块与紧急牵引控制器20之间的CAN总线直联网络，可以独立于整车网络而运行。即使整车网络发生故障，紧急牵引控制器20也可以通过该独立网络收发CAN报文，以获取储能系统30的实时工况，并控制电池主接触器(K3)断开或闭合。在一些实施例中，紧急牵引开关40可以设于司机室的司控面板。司机可以通过操作紧急牵引开关40来向紧急牵引控制器20提供紧急牵引指令。该紧急牵引指令可以通过硬线传输到紧急牵引控制器20。也就是说，即使整车网络发生故障，也不会影响紧急牵引指令向紧急牵引控制器20的传输。同理，通过紧急牵引控制器20与高压主回路50的硬线连接，即使整车网络发生故障，紧急牵引控制器20也可以成功地通过硬线向高压主回路50发送断开或闭合主接触器(KZ)的指令。

以下将结合一些在正常模式及紧急牵引模式下控制虚拟轨道电车上电的方法实施例，描述上述虚拟轨道电车的控制系统的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些控制虚拟轨道电车上电的方法只是本发明提供的一些非限制性的实施例，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的虚拟轨道电车的控制方法的流程示意图。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，虚拟轨道电车的控制方法可以包括步骤：进行车辆自检以判断整车网络是否正常。

在一些实施例中，响应于车辆自检的结果正常，虚拟轨道电车的控制系统可以判断整车网络正常，从而启动整车网络控制器10以进入正常控制模式。在该正常控制模式下，响应于司机闭合主断控制开关60的操作，整车网络将收到指示主断控制开关60闭合的脉冲信号。该脉冲信号将通过整车网络传输到整车网络控制器10，以通知整车网络控制器10实施整车高压上电的流程。

请进一步参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的正常模式下虚拟轨道电车的上电流程的示意图。

如图3所示，在上述正常控制模式的实施例中，响应于司机闭合主断控制开关60的操作，主断控制开关60可以向整车网络输出指示主断控制开关闭合的高电位(逻辑1)脉冲信号。整车网络控制器10可以从正常工作的整车网络获取该脉冲信号，并将其与合主断完毕的反相信号进行与逻辑运算。响应于该脉冲信号为1而合主断完毕信号为0，整车网络控制器10可以判断主断控制开关60被闭合且合主断完毕信号未被触发，进而产生一条有效的合主断指令以开始整车高压上电的流程。

在一些优选的实施例中，在整车高压上电的过程中，整车网络控制器10可以先通过整车网络向储能系统30的BMS模块发送CAN报文以询问储能系统30的工况，再根据BMS模块返回的CAN报文判断储能系统30是否正常。若BMS模块返回的CAN报文指示储能系统30允许闭合主断制开关60，整车网络控制器10可以判断储能系统30处于正常工况，从而根据合主断指令及储能系统合主断允许的CAN报文向储能系统30发送闭合电池主接触器(K3)的CAN报文。

之后，响应于电池主接触器(K3)的闭合，BMS模块可以通过整车网络向整车网络控制器10提供对应的网络反馈指令。响应于该网络反馈指令，整车网络控制器10可以控制高压主回路50的主接触器(KZ)及其他接触器闭合，以实现正常控制模式下整车的高压上电操作。

如图3所示，在一些实施例中，响应于高压主回路50的接触器(KZ)的闭合，整车网络控制器10可以通过整车网络控制高压主回路50的DC-DC变压模块工作。在DC-DC变压模块工作后，整车网络控制器10还可以通过整车网络控制三相接触器(K14)闭合，以向电车的交流用电器输出三相交流电。

反之，当整车网络发生故障时，整车网络控制器10将无法通过整车网络获取上述指示主断控制开关60闭合的脉冲信号、上述合主断允许的CAN报文及上述电池主接触器(K3)闭合的网络信号，也无法通过整车网络向储能系统30和高压主回路50发送闭合上述电池主接触器(K3)和高压主回路主接触器(KZ)的指令，因此无法基于网络控制数据传输来实现整车的高压上电。

为了解决这些问题，在一些实施例中，响应于车辆自检结果指示整车网络发生故障，虚拟轨道电车的控制系统可以通过设于司控面板的人机交互界面(Human-machineinterface，HMI)显示报警信号，以提示司机按下设于司控面板的紧急牵引开关40来启动紧急牵引模式。

如图1所示，紧急牵引开关40硬线连接紧急牵引控制器20。响应于司机按下紧急牵引开关40的操作，紧急牵引开关40可以通过硬线向紧急牵引控制器20输出紧急牵引指令的硬线信号，以通知紧急牵引控制器20启动来控制虚拟轨道电车的高压上电、紧急牵引和紧急制动操作。

请进一步参考图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的紧急牵引模式下虚拟轨道电车的上电流程的示意图。

如图4所示，在上述紧急牵引模式的实施例中，响应于司机按下紧急牵引开关40的操作，紧急牵引指令将被置高为1。紧急牵引控制器20可以通过硬线获取的主断控制开关60是否被闭合的硬线信号。响应于司机闭合主断控制开关60的操作，主断控制开关60可以通过硬线输出指示主断控制开关闭合的高电位(逻辑1)脉冲信号。紧急牵引控制器20可以对紧急牵引指令及主断控制开关60的硬线信号进行与逻辑运算。响应于主断控制开关60通过硬线提供的高电平(逻辑1)的脉冲信号，以及被置高为1的紧急牵引指令，紧急牵引控制器20可以通过储能系统30的独立网络向BMS模块发送CAN报文，以控制电池主接触器(K3)闭合。

在一些优选的实施例中，在控制电池主接触器(K3)闭合前，紧急牵引控制器20可以先向储能系统30的BMS模块发送CAN报文以询问储能系统30的工况，再根据BMS模块返回的CAN报文判断储能系统30是否正常。

若BMS模块返回的CAN报文指示储能系统30允许闭合主断控制开关60，紧急牵引控制器20可以判断储能系统30处于正常工况，从而根据合主断指令及储能系统合主断允许的CAN报文，向储能系统30发送闭合电池系统主接触器(K3)的CAN报文。响应于电池主接触器(K3)的闭合，紧急牵引控制器20可以从储能系统30或高压主回路获取对应的硬线反馈指令。之后，紧急牵引控制器20可以控制高压主回路50的主接触器(KZ)及其他接触器闭合，以实现紧急牵引模式下整车的高压上电操作。

反之，若BMS模块返回的CAN报文指示储能系统30发生故障，紧急牵引控制器20可以拒绝向储能系统30发送闭合电池系统主接触器(K3)的CAN报文，以结束整车高压上电的后续步骤。

如图4所示，在一些实施例中，响应于高压主回路50的主接触器(KZ)的闭合，紧急牵引控制器20可以通过硬线控制高压主回路50的DC-DC变压模块工作。在DC-DC变压模块工作后，紧急牵引控制器20还可以通过硬线控制三相接触器(K14)闭合，以向电车的交流用电器输出三相交流电。

基于以上描述可知，通过采用硬线连接紧急牵引开关40、高压主回路50及主断控制开关60的紧急牵引控制器20，作为常规的整车网络控制器10的冗余控制器，虚拟轨道电车的司机仅需通过按下司机面板的紧急牵引按钮40，即可实现虚拟轨道电车在整车网络故障下的高压上电操作，大大提高了虚拟轨道电车在故障模式下的响应效率。

在一些优选的实施例中，上述配置有紧急牵引控制器20的控制系统还可以进一步具有在整车网络故障的情况下，进行车辆紧急牵引及紧急制动的功能。请参考图5，图5示出了根据本发明的一些实施例提供的虚拟轨道电车的控制系统的架构示意图。

如图5所示，在上述优选的实施例中，整车网络控制器10还可以通过整车网络连接司机操控单元MC1、MC2及牵引控制单元70。紧急牵引控制器20还可以通过硬线连接司机操控单元MC1、MC2及牵引控制单元70。

在上述正常控制模式下，司机操控单元MC1、MC2可以通过整车网络向整车网络控制器10提供方向指令、牵引指令及制动指令。该方向指令、牵引指令及制动指令可以是由司机在有效的车头通过司机操控单元MC1或MC2手动输入的，也可以是由虚拟轨道电车的中央控制单元根据自动驾驶规则制定的。整车网络控制器10可以根据司机操控单元MC1、MC2提供的方向指令、牵引指令及制动指令制定对应的行驶策略，并通过整车网络控制牵引控制单元70来实现电车的牵引和制动。在一些优选的实施例中，整车网络控制器10可以通过整车网络实时获取虚拟轨道电车的实际行驶数据(例如：电车当前速度、电车当前加速度等)，以闭环控制虚拟轨道电车平稳地加速和减速。

然而，在整车网络发生故障时，司机操控单元MC1、MC2无法通过整车网络向整车网络控制器10提供方向指令、牵引指令及制动指令，整车网络控制器10也无法通过整车网络向牵引控制单元70发送控制电车行驶的信号。因此，在上述紧急牵引模式下，紧急牵引控制器20可以响应于紧急牵引指令而替代失效的整车网络控制器10，通过与司机操控单元MC1、MC2相连的硬线电路获取方向指令、牵引指令及制动指令等硬线信号，并通过硬线控制牵引控制单元70来实现电车的紧急牵引和紧急制动。

在一些实施例中，每个司机操控单元MC1、MC2可以对应虚拟轨道电车的一个车头。司机可以通过操作对应的司控面板来向紧急牵引控制器20发送司机室占有指令的硬线信号，以将自己所处的司机室设置为有效的主司机室。紧急牵引控制器20可以首先根据司机室占有指令确定电车的车头方向和车尾方向，再根据向前或向后的方向指令确定电车的行驶方向。之后，紧急牵引控制器20可以根据有效的司机操控单元MC1或MC2提供的牵引指令及制动指令，硬线控制牵引控制单元70来实现电车在对应行驶方向的紧急牵引和紧急制动。

在整车网络发生故障时，虚拟轨道电车的控制系统无法通过整车网络获取电车当前速度、电车当前加速度等虚拟轨道电车的实际行驶数据。在一些优选的实施例中，为了避免缺失实际行驶数据导致的安全隐患，紧急牵引控制器20可以按照预设的固定加速度来对电车进行紧急牵引，也可以按照预设的固定减速度来对电车进行紧急制动，以达到预知牵引与制动级位的效果，从而保证紧急牵引模式下的行车安全。相应地，在一些实施例中，紧急牵引控制器20还可以在紧急牵引模式下，对虚拟轨道电车进行限速前进和限速后退的控制。例如：紧急牵引控制器20可以将虚拟轨道电车的前进速度从正常的50km/h限速到30km/h，并将虚拟轨道电车的后退速度从正常的10km/h限速到5km/h，以进一步保证紧急牵引模式下的行车安全。

基于以上描述可知，通过采用硬线连接司机操控单元MC1、MC2及牵引控制单元70的紧急牵引控制器20，作为常规的整车网络控制器10的冗余控制器，虚拟轨道电车可以在整车网络发生故障时，根据紧急牵引指令、方向指令(前进，后退)、司机室占有指令(MC1，MC2)、牵引指令、制动指令等硬线进行牵引控制，从而保证虚拟轨道电车的基本行驶功能以免阻塞交通。

在一些优选的实施例中，上述配置有紧急牵引控制器20的控制系统还可以进一步具有在整车网络故障的情况下，针对关键系统故障的处理功能，用于进一步提高车辆的安全运行能力。

以储能系统30为例，储能系统30的正常运行是保证虚拟轨道电车行驶的关键。当储能系统30发生故障时，必须对虚拟轨道电车进行封锁牵引或安全制动的操作，以避免由于储能系统30完全故障而导致的紧急停车事故。

在上述正常控制模式下，储能系统30的BMS模块可以实时监控动力电池的工况，并通过整车网络将相关报文发送到整车网络控制器10，从而由整车网络控制器10来执行相关的逻辑控制。具体来说，当BMS模块发送的CAN报文指示储能系统30发生故障时，整车网络控制器10可以通过司控台的显示屏向司机显示储能系统30故障的提示信息，以提示司机根据当前的实际行驶状况进行适当的断电操作。响应于司机的断电操作，整车网络控制器10可以通过整合网络向牵引控制单元70发送控制指令，以控制牵引控制单元70对虚拟轨道电车施放安全制动。

然而，当整车网络发生故障时，BMS模块发出的CAN报文可能因整车网络故障而无法成功抵达整车网络控制器10。在一些实施例中，响应于紧急牵引指令，紧急牵引控制器20可以通过储能系统30的独立网络接收BMS模块发出的CAN报文，并根据该CAN报文判断储能系统30是否正常工作。

若上述CAN报文指示储能系统30可以正常工作，则紧急牵引控制器20可以根据司机操控单元MC1、MC2提供的方向指令、牵引指令及制动指令等硬线信号，硬线控制牵引控制单元70来进行电车的紧急牵引和紧急制动。反之，若上述CAN报文指示储能系统30发生故障，则紧急牵引控制器20应当直接硬线控制牵引控制单元70对电车施放安全制动，以避免由于储能系统30完全故障而导致的紧急停车事故。

在一些优选的实施例中，若储能系统30的独立网络也发生故障，紧急牵引控制器20可以进一步响应于CAN报文的中断，直接硬线控制牵引控制单元70对电车施放安全制动，以进一步提高虚拟轨道电车的安全运行能力。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。

本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该计算机指令被整车网络控制器10或紧急牵引控制器20执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的虚拟轨道电车的控制方法，以实现虚拟轨道电车在整车网络故障下的正常上电、车辆牵引制动及紧急故障的处理，从而保障乘客、列车的人生安全和财产安全。

尽管上述的实施例所述的整车网络控制器10及紧急牵引控制器20可以通过软件与硬件的组合来实现。但是可以理解，该整车网络控制器10及该紧急牵引控制器20也可以单独在软件或硬件中加以实施。对于硬件实施而言，整车网络控制器10及紧急牵引控制器20可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，整车网络控制器10及紧急牵引控制器20可以通过在通用芯片上运行的诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块可以执行一个或多个本文中描述的功能和操作。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (23)

1.一种虚拟轨道电车的控制方法，其特征在于，包括：

进行车辆自检以判断整车网络是否正常；

响应于所述整车网络发生故障，根据紧急牵引开关的紧急牵引指令启动紧急牵引控制器，其中，所述紧急牵引控制器通过独立网络连接所述电车的储能系统，并通过硬线连接所述紧急牵引开关及所述电车的高压主回路；

根据所述紧急牵引指令及主断控制开关的硬线信号，利用所述紧急牵引控制器控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及

响应于所述电池主接触器闭合的硬线反馈指令，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

响应于所述整车网络发生故障，输出报警信号以提示司机操作所述紧急牵引开关；以及

响应于司机对所述紧急牵引开关的操作，向所述紧急牵引控制器输出所述紧急牵引指令的硬线信号。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

响应于所述高压主回路的接触器闭合，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述高压主回路的变压模块工作；以及

响应于所述变压模块工作，利用所述紧急牵引控制器硬线控制三相接触器闭合以输出三相交流电。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述电池主接触器闭合的步骤包括：

利用所述紧急牵引控制器通过所述独立网络向所述储能系统发送CAN报文，以控制所述电池主接触器闭合。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述紧急牵引控制器还通过硬线连接牵引控制单元，所述控制方法还包括：

根据所述储能系统的电池管理模块向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文，利用所述紧急牵引控制器判断所述电车的储能系统是否正常；

响应于所述储能系统发生故障，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动；以及

响应于向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文中断，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，控制所述电池主接触器闭合的步骤包括：

响应于所述紧急牵引指令及所述主断控制开关被闭合的硬线信号，利用所述紧急牵引控制器判断所述储能系统是否正常；

响应于所述储能系统正常，利用所述紧急牵引控制器控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及

响应于所述储能系统发生故障，结束整车高压上电的后续步骤。

7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述紧急牵引控制器还通过硬线连接司机操控单元及牵引控制单元，所述控制方法还包括：

根据所述紧急牵引指令、所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元来实现所述电车的紧急牵引和紧急制动，其中，所述紧急牵引具有固定的加速度，所述紧急制动具有固定的减速度。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述电车包括两个所述司机操控单元，两个所述司机操控单元分别通过硬线连接所述紧急牵引控制器，其中，每一所述司机操控单元对应一个车头，所述控制方法还包括：

根据司机室占有指令及所述方向指令，利用所述紧急牵引控制器确定所述电车的行驶方向；以及

根据所述行驶方向，利用所述紧急牵引控制器硬线控制所述牵引控制单元。

9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：

响应于所述整车网络正常而启动整车网络控制器，其中，所述整车网络控制器通过所述整车网络连接所述储能系统及所述高压主回路；

响应于所述主断控制开关被闭合的网络信号，利用所述整车网络控制器根据电池管理模块发送的CAN报文判断所述储能系统是否正常；

响应于所述储能系统正常，利用所述整车网络控制器控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及

响应于所述电池主接触器闭合的网络反馈指令，利用所述整车网络控制器控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述整车网络控制器还通过所述整车网络连接司机操控单元及牵引控制单元，所述控制方法还包括：

根据所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，利用所述整车网络控制器控制所述牵引控制单元来实现所述电车的牵引和制动。

11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述整车网络控制器还通过所述整车网络连接牵引控制单元，所述控制方法还包括：

根据所述电池管理模块发送的CAN报文，利用所述整车网络控制器判断所述电车的储能系统是否正常；

响应于所述储能系统发生故障，利用所述整车网络控制器在司控台显示屏上显示提示信息；以及

响应于司机的断电操作，利用所述整车网络控制器控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

12.一种虚拟轨道电车的控制系统，其特征在于，适于进行车辆自检以判断整车网络是否正常，所述控制系统包括：

紧急牵引控制器，通过独立网络连接所述电车的储能系统，通过硬线连接所述紧急牵引开关及所述电车的高压主回路，并配置为：

响应于所述整车网络发生故障，根据紧急牵引开关的紧急牵引指令而启动；

根据所述紧急牵引指令及主断控制开关的硬线信号，控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及

响应于所述电池主接触器闭合的硬线反馈指令，硬线控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

13.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，还适于：

响应于所述整车网络发生故障，输出报警信号以提示司机操作所述紧急牵引开关；以及

响应于司机对所述紧急牵引开关的操作，向所述紧急牵引控制器输出所述紧急牵引指令的硬线信号。

14.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述紧急牵引控制器还配置为：

响应于所述高压主回路的接触器闭合，硬线控制所述高压主回路的变压模块工作；以及

响应于所述变压模块工作，硬线控制三相接触器闭合以输出三相交流电。

15.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述紧急牵引控制器进一步配置为：

通过所述独立网络向所述储能系统发送CAN报文，以控制所述电池主接触器闭合。

16.如权利要求15所述的控制系统，其特征在于，所述紧急牵引控制器还通过硬线连接牵引控制单元，所述紧急牵引控制器还配置为：

根据所述储能系统的电池管理模块向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文，判断所述电车的储能系统是否正常；

响应于所述储能系统发生故障，硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动；以及

响应于向所述紧急牵引控制器发送的CAN报文中断，硬线控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

17.如权利要求16所述的控制系统，其特征在于，所述紧急牵引控制器进一步配置为：

响应于所述紧急牵引指令及所述主断控制开关被闭合的硬线信号，判断所述储能系统是否正常；

响应于所述储能系统正常，控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及

响应于所述储能系统发生故障，结束整车高压上电的后续步骤。

18.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述紧急牵引控制器还通过硬线连接司机操控单元及牵引控制单元，所述紧急牵引控制器还配置为：

根据所述紧急牵引指令、所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，硬线控制所述牵引控制单元来实现所述电车的紧急牵引和紧急制动，其中，所述紧急牵引具有固定的加速度，所述紧急制动具有固定的减速度。

19.如权利要求18所述的控制系统，其特征在于，所述电车包括两个所述司机操控单元，两个所述司机操控单元分别通过硬线连接所述紧急牵引控制器，其中，每一所述司机操控单元对应一个车头，所述紧急牵引控制器还配置为：

根据司机室占有指令及所述方向指令确定所述电车的行驶方向；以及

根据所述行驶方向硬线控制所述牵引控制单元。

20.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，还包括：

整车网络控制器，通过所述整车网络连接所述储能系统及所述高压主回路，并配置为：

响应于所述整车网络正常而启动；

响应于所述主断控制开关被闭合的网络信号，根据电池管理模块发送的CAN报文判断所述储能系统是否正常；

响应于所述储能系统正常，控制所述储能系统的电池主接触器闭合；以及

响应于所述电池主接触器闭合的网络反馈指令，控制所述高压主回路的接触器闭合以实现整车高压上电。

21.如权利要求20所述的控制系统，其特征在于，所述整车网络控制器还通过所述整车网络连接司机操控单元及牵引控制单元，所述整车网络控制器还配置为：

根据所述司机操控单元提供的方向指令、牵引指令及制动指令，控制所述牵引控制单元来实现所述电车的牵引和制动。

22.如权利要求20所述的控制系统，其特征在于，所述整车网络控制器还通过所述整车网络连接牵引控制单元，所述整车网络控制器还配置为：

根据所述电池管理模块发送的CAN报文，判断所述电车的储能系统是否正常；

响应于所述储能系统发生故障，在司控台显示屏上显示提示信息；以及

响应于司机的断电操作，控制所述牵引控制单元对所述电车施放安全制动。

23.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求1～11中任一项所述的虚拟轨道电车的控制方法。

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