CN115476894A - 一种货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明的货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法，通过自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型来实现，模型包括控制层、中继层、执行层，控制层包括人工驾驶控制层和自动驾驶控制层，它们共用中继层和执行层；人工驾驶控制层包括司机控制器和制动控制器，自动驾驶控制层包括司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口；自动驾驶设备通过采集司机控制器操纵手柄、制动控制器操纵手柄状态，并通过与司机控制器、制动控制器集成的司机控制器模拟接口、制动控制器模拟接口，根据驾驶模式切换的类型采用不同的切换流程。本发明的技术优势：通过司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口的设计，能够保证自动驾驶和人工驾驶最大限度的有效衔接和无扰切换。

Description

一种货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法

技术领域

本发明涉及货运列车自动驾驶技术领域，尤其涉及货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换。

背景技术

自动驾驶与人工驾驶切换是货运列车自动驾驶系统的关键技术之一，自动驾驶与人工驾驶切换技术的难点是：要保证各种工况情况下切换过程的安全、平稳，不会因切换引起列车超速、冲动等情况。

现有的动车组ATO系统主要通过采集驾驶台相关操纵手柄状态，并与ATP系统、列车牵引、制动系统接口，实现自动驾驶和人工驾驶相互切换。人工驾驶切换为自动驾驶的过程：由动车组ATO系统通过相关采集状态和接口通信，判断列车具备自动驾驶条件后，动车组ATO系统提示司机确认，控制列车由人工驾驶切换为自动驾驶。自动驾驶切换为人工驾驶的过程：动车组ATO系统遵循“人工驾驶优先”原则，一旦检测到驾驶台相关操纵手柄离开规定位置，如牵引手柄离开“0”位或制动手柄离开“运行”位，立即退出自动驾驶，转换为人工驾驶。其它情况，如动车组ATO系统异常、列车相关系统不满足自动驾驶要求，则动车组ATO系统自动退出自动驾驶，并提示司机人工驾驶。

现有的机车ATO系统驾驶模式切换技术，主要是与基于网络控制的大功率和谐型号机车配套使用，切换技术与动车组ATO类似，只是在自动驾驶向人工驾驶切换时，增加机车运行工况作为切换条件之一：牵引工况下可立即执行切换；制动工况下采取延迟切换措施。

目前尚未见内燃机车和传统电力机车的自动驾驶与人工驾驶切换相关技术，未见与内燃机车JZ-7空气制动机和电力机车DK-1电空制动机接口工作的切换技术。

现有的动车组ATO系统驾驶模式切换技术，由于动车组具有良好的制动和牵引性能，荷载重量轻，驾驶模式切换仅遵循“人工优先”原则就可以满足切换要求，但是该技术不适用于货运列车驾驶模式的切换。现有的机车ATO系统驾驶模式切换技术，无法应用于内燃机车或传统电力机车，且切换技术与机车制动、牵引系统接口耦合紧密、双向制约、界面不清晰，仅采取制动工况下延迟切换的单一措施，不能良好地满足包括内燃机车和传统电力机车在内的机车ATO系统驾驶模式切换需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法，实现列车运行过程中自动驾驶和人工驾驶的双向无扰切换，保证货运列车可以随时安全平稳地投入或退出自动驾驶。

本发明提供一种货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法，所述切换方法通过自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型来实现，所述统一的控制系统模型包括控制层、中继层、执行层，所述控制层包括人工驾驶控制层和自动驾驶控制层，它们共用中继层和执行层；所述人工驾驶控制层包括司机控制器和制动控制器，所述自动驾驶控制层包括司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口；自动驾驶设备通过采集司机控制器操纵手柄、制动控制器操纵手柄状态，并通过与司机控制器、制动控制器集成的所述司机控制器模拟接口、制动控制器模拟接口，根据驾驶模式切换的类型采用不同的切换流程，实现自动驾驶与人工驾驶相互切换；所述驾驶模式切换的类型包括功能切换和平稳切换，功能切换的切换过程对列车运行安全性、平稳性没有影响，平稳切换的切换过程对列车运行安全性、平稳性存在潜在影响。

进一步地，列车在牵引或制动工况下由自动驾驶向人工驾驶切换属于平稳切换，采用平稳切换流程；列车在停车或惰行工况下自动驾驶与人工驾驶之间的切换属于功能切换，当切换条件满足后，立即实施驾驶模式切换；列车在牵引或制动工况下限制由人工驾驶向自动驾驶切换。

进一步地，所述司机控制器模拟接口包括触头输出模拟接口和电压输出模拟接口；所述制动控制器模拟接口包括网络控制模拟接口、电路控制模拟接口和气路控制模拟接口。

本发明的技术优势如下：本发明通过司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口的设计，能够保证自动驾驶和人工驾驶最大限度的有效衔接和无扰切换；不同类型的司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口，使得本发明的切换方法能够在不同类型和型号的机车上兼容运行；本发明的切换方法，通过平稳切换流程，保证了各种工况下切换过程中列车运行安全、平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的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，还可以根据这些图获得其他的图。

图1为自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型示意图；

图2为自动驾驶触头输出模拟接口及连接示意图；

图3为自动驾驶电压输出模拟接口及连接示意图；

图4为自动驾驶制动控制器(网络控制)模拟接口示意图；

图5为自动驾驶制动控制器(电路控制)模拟接口示意图；

图6为自动驾驶制动控制器(气路控制)模拟接口示意图；

图7为自动驾驶设备工作状态转换示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的图，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的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为实现自动驾驶和人工驾驶的无扰切换，首先需要建立自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型，实现两种驾驶模式控制系统的集成设计。

机车人工驾驶的控制系统可以依次分解为“控制—中继—执行”三个层面。控制层负责接收司机的驾驶操纵意图，并转换成列车牵引、制动系统可以识别的操纵指令，实现人—机转换。中继层负责将驾驶操纵指令传递给列车牵引、制动系统，并通过控制电路保证不同操纵指令的制约和协同。执行层是操纵指令的实施部件，与列车牵引、制动系统作用部直接连接，实现牵引、制动的驱动和控制。

机车自动驾驶的控制系统采用与人工驾驶的控制系统相同的模型，即自动驾驶的控制系统也分为“控制—中继—执行”三个层面，其中控制层根据自动驾驶的控制需求设计，中继层和执行层则直接利用机车人工驾驶控制系统的中继和执行部分。所述控制层接收自动驾驶主控单元的控制指令，根据机车类型和型号，通过接口适配技术对控制指令进行转换，接入中继层，实现自动驾驶与人工驾驶的控制系统的集成设计。图1为自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型示意图。

机车人工驾驶的控制系统的控制层包括司机控制器和制动控制器，司机控制器用于机车运行方向操纵、牵引操纵和电制动操纵；制动控制器用于空气制动操纵，包括整列车制动操纵的“大闸”和机车单独制动操纵的“小闸”。不同类型和型号机车，司机控制器操纵方式存在一定差异，但是控制原理基本相同，通常是通过电气触点控制开关量输出，通过电位器调整模拟量输出。制动控制器根据所采用的制动机不同，控制方式存在差异，目前主型机车主要有三种类型控制方式：一是配置JZ-7型空气制动机的制动控制器，大闸、小闸均采用空气阀直接控制气路方式；二是配置DK-1型电空制动机的制动控制器，大闸采用电气节点控制电空阀方式，小闸采用空气阀直接控制气路方式；三是配置CCB II型制动机的制动控制器，大闸、小闸均采用网络控制方式，由电子制动阀(EBV)接入机车控制网络(TCMS)，间接控制气路。

在设计机车自动驾驶的控制系统的控制层时，可以仿照上述司机控制器和制动控制器的类型以及工作原理，形成机车自动驾驶的司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口。

所述司机控制器模拟接口包括触头输出模拟接口和电压输出模拟接口，接口定义与人工驾驶的控制层的司机控制器相同。所述司机控制器模拟接口通过电气隔离方式，接入司机控制器接线电路，并扩展司机控制器调速手柄触头闭合表以及调速手柄电位器电压输出接口。所述司机控制器模拟接口由司机控制器操纵手柄(包括换向手柄和调速手柄)和自动驾驶主控单元共同控制，只有司机控制器操纵手柄联锁条件满足(如换向手柄处于“前”位、调速手柄处于“零”位等)，且自动驾驶主控单元输出“ATO有效”信号，即自动驾驶设备的工作状态处于“运行”状态时，所述司机控制器模拟接口才能接通机车控制电源，发挥控制作用。

(1)触头输出模拟接口

根据本发明的一个实施例，对于适用于DF4、DF7系列内燃机车的TSK9型司机控制器，扩展司机控制器调速手柄触头闭合表，形成自动驾驶触头输出模拟接口及连接，如图2所示。

(2)电压输出模拟接口

根据本发明的一个实施例，对于适用于SS9系列电力机车的TK31型司机控制器，扩展司机控制器调速手柄电位器电压输出接口，形成自动驾驶电压输出模拟接口及连接，如图3所示。

根据不同的制动控制方式，制动控制器模拟接口分为三种类型：网络控制模拟接口、电路控制模拟接口和气路控制模拟接口。所述制动控制器模拟接口通过对应的隔离方式，保证模拟接口不影响机车制动系统原有的操纵性能和安全性能。与司机控制器模拟接口类似，制动控制器模拟接口由制动控制器操纵手柄(包括自动制动手柄和单独制动手柄)和自动驾驶主控单元共同控制，只有制动控制器操纵手柄联锁条件满足(如自动制动手柄和单独制动手柄处于“运转”位等)，且自动驾驶主控单元输出“ATO有效”信号，即自动驾驶设备的工作状态处于“运行”状态时，所述制动控制器模拟接口才能接通机车控制电源，发挥控制作用。

(1)网络控制模拟接口

根据本发明的一个实施例，以适用于HXD3C型电力机车的CCB II制动机为例，设计网络控制模拟接口。所述网络控制模拟接口按照机车网络线性可替换单元(LRU)要求设计，以统一的接口通信标准接入CCB II制动机控制网络。所述网络控制模拟接口的功能按照CCB II制动机电子制动阀(EBV)一个功能子集设计，能够模拟EBV手柄位置信号，向电空控制单元(EPCU)输出网络控制指令，实现自动驾驶模式下的自动制动、单独制动和缓解功能。网络控制模拟接口如图4所示。

(2)电路控制模拟接口

根据本发明的一个实施例，以适用于SS9型电力机车的DK-1型电空制动机为例，设计电路控制模拟接口。根据自动驾驶设备制动控制需求，选择与电空制动控制器操纵手柄对应的控制指令，对于DK-1型电空制动机，对应控制指令包括：过充、运转、中立、制动。自动驾驶设备根据电空制动控制器触头闭合表，扩展相应控制指令闭合表，并通过设置于自动驾驶设备的接口继电器节点，接入机车控制电路，并按扩展的控制指令闭合表实施对接口继电器的控制。电路控制模拟接口如图5所示。

(3)气路控制模拟接口

根据本发明的一个实施例，以适用于DF4等型号的内燃机车的JZ-7型空气制动机为例，设计气路控制模拟接口。根据自动驾驶设备制动控制需求，选择与空气自动制动阀手柄对应的控制指令，对于JZ-7型空气制动机，对应控制指令包括：过充、运转、制动、过量降压。自动驾驶设备根据空气自动制动阀气管路，选择总风缸管、均衡风缸管通过空气三通管件引出，如需要可通过空气单向止回阀，实现气路控制模拟接口与原空气制动机控制气路的隔离。自动驾驶设备通过增设制动电空阀和缓解电空阀，控制均衡风缸的充气、排气和保压，并通过监测均衡风缸压力，实现对列车空气制动控制。气路控制模拟接口如图6所示。

上述司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口与机车人工驾驶共用中继层和执行层的设计，能够保证自动驾驶和人工驾驶最大限度的有效衔接和无扰切换；三种类型的制动控制器模拟接口使得本发明的驾驶模式切换方法能够在不同类型和型号的机车上兼容运行。

本发明的货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法通过上述自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型来实现，具体而言，自动驾驶设备通过采集司机控制器操纵手柄、制动控制器操纵手柄状态，并通过与司机控制器、制动控制器集成的司机控制器模拟接口、制动控制器模拟接口，根据驾驶模式切换流程，实现“人工优先”原则下的自动驾驶与人工驾驶相互切换。

驾驶模式的切换，根据切换方向，可以分为人工驾驶(以下简称“MM”)向自动驾驶(以下简称“AM”)切换(以下简称“MM/AM”)，以及自动驾驶向人工驾驶切换(以下简称“AM/MM”)；根据切换时列车运行状态，可以分为停车状态下切换和行进状态下切换；根据切换时列车运行工况，可以分为牵引工况下切换、惰行工况下切换和制动工况下切换。以上切换类型组合形成的典型切换场景如表1所示。

驾驶模式的切换除需要完成司机操纵和自动驾驶设备操纵的相互转换之外，还要保证在各种切换场景下，切换过程中列车安全、平稳运行。尤其是AM/MM切换，切换前列车有可能已经处于非稳态运行，司机要人工干预，将列车驾驶模式由AM转为MM，目的是试图消除自动驾驶过程中列车运行不稳定或其它问题。但是，如果AM/MM切换过程设计不当，将会加剧列车运行不平稳状态，甚至是产生不安全状态，这是不允许的，所以列车驾驶模式的切换要解决这一关键难题。为此，根据驾驶模式切换与列车运行安全、平稳的相关性，将货运列车驾驶模式切换按照性质分为功能切换和平稳切换，功能切换指切换过程对列车运行安全性、平稳性没有影响；平稳切换则指切换过程对列车运行安全性、平稳性存在潜在影响。

自动驾驶与人工驾驶典型切换场景和切换性质，如表1所示。

表1自动驾驶与人工驾驶典型切换场景和切换性质

其中，当列车处于牵引或制动工况时，根据“人工优先”原则，限制MM/AM切换，但允许AM/MM切换，此时AM/MM切换的性质为平稳切换；其它切换场景下均为功能切换。

由于“功能切换”的切换过程对列车运行的安全和平稳没有影响，因此当切换条件满足后，可立即实施驾驶模式切换；而“平稳切换”，由于其切换过程对列车运行的安全和平稳存在潜在影响，因此当切换条件满足后，需要实施平稳切换流程。平稳切换流程需要遵循“人工优先”条件下的“以缓化冲”控制原则和“交叉重叠”控制过程，在执行自动驾驶切换到人工驾驶的过程中，自动驾驶设备将依据平稳运行约束条件，通过与司机控制器、制动控制器集成的司机控制器模拟接口、制动控制器模拟接口，在某些情形下延缓人工操纵指令的执行，减小或消除自动驾驶切换到人工驾驶过程中可能出现的列车冲动。

所述平稳切换流程的具体内容如下：

当列车处于自动驾驶下的牵引工况时，若司机操纵司机控制器输出人工牵引命令，或者司机操纵司机控制器或制动控制器输出人工制动命令，自动驾驶设备按以下情况实施驾驶模式切换：

(1)若输出的人工牵引命令等级大于自动驾驶牵引命令等级，自动驾驶设备撤销“ATO有效”信号，司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口断开机车控制电源，列车转为人工驾驶模式；

(2)若输出的人工牵引命令等级小于自动驾驶牵引命令等级，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，快速减小自动驾驶牵引命令等级，当自动驾驶牵引命令等级小于人工牵引命令等级时，自动驾驶设备撤销“ATO有效”信号，司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口断开机车控制电源，列车转为人工驾驶模式；

(3)若输出的是人工制动命令，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，先快速减小自动驾驶牵引命令等级，直至惰行，再逐步增加自动驾驶制动命令等级，直至自动驾驶制动命令等级达到人工制动命令等级，自动驾驶设备撤销“ATO有效”信号，司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口断开机车控制电源，列车转为人工驾驶模式。

当列车处于自动驾驶下的制动工况时，若司机操纵司机控制器输出人工牵引命令，或者司机操纵司机控制器或制动控制器输出人工制动命令，自动驾驶设备按以下情况实施驾驶模式切换：

(1)若输出的人工制动命令等级大于自动驾驶制动命令等级，自动驾驶设备撤销“ATO有效”信号，司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口断开机车控制电源，列车转为人工驾驶模式；

(2)若输出的人工制动命令等级小于自动驾驶制动命令等级，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，快速减小自动驾驶制动命令等级，当自动驾驶制动命令等级小于人工制动命令等级时，自动驾驶设备撤销“ATO有效”信号，司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口断开机车控制电源，列车转为人工驾驶模式；

(3)若输出的是人工牵引命令，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，先快速减小自动驾驶制动命令等级，直至惰行，再逐步增加自动驾驶牵引命令等级，直至自动驾驶牵引命令等级达到人工牵引命令等级，自动驾驶设备撤销“ATO有效”信号，司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口断开机车控制电源，列车转为人工驾驶模式。

紧急情况下，为保证平稳切换流程中的“人工优先”，司机可以通过司机控制器操纵手柄或制动控制器操纵手柄“两步连续”操纵法，中断平稳切换流程，立即撤销“ATO有效”信号，转为人工驾驶模式，保证“人工优先”原则实施。

所述“两步连续”操纵法可以根据司机控制器和制动控制器类型设计。根据本发明的一个实施例，对于前述TSK9型司机控制器，司机可操纵调速手柄由“0”位推到“1”位，再回“0”位，实现“两步连续”操纵；根据本发明的另一个实施例，对于前述DK-1型电空制动机，司机可以操纵电空制动控制器的自动制动手柄由“运转”位推到“过充”位，再回“运转”位，实现“两步连续”操纵；根据本发明的另一个实施例，对于前述CCB II制动机，司机可以操纵电子制动阀(EBV)的自动制动手柄由“运转”位推到“初制动”位，再回“运转”位，实现“两步连续”操纵。

无论是“功能切换”还是“平稳切换”，MM和AM之间的切换，需满足一定的切换条件。本发明中所述切换条件是否满足通过自动驾驶设备的工作状态来反映。

自动驾驶设备的工作状态包括：

(1)待机状态(SB)：自动驾驶设备上电开机，自检正常后，进入待机状态；

(2)可用状态(AV)：自动驾驶设备与外部相关设备连接正常，获得列车自动驾驶相关数据后，转入可用状态；

(3)预备状态(RE)：以下条件(a)-(e)具备后，由可用状态转入预备状态；

(a)LKJ设备允许自动驾驶；

(b)司机控制器换向手柄处于“前”位；

(c)司机控制器调速手柄处于“零”位；

(d)制动控制器的自动制动手柄、单独制动手柄处于“运转”位；

(e)LKJ设备未实施制动。

(4)启动状态(ST)：以下条件(f)、(g)具备后，由预备状态转入启动状态；

(f)列车接收到允许信号，或者列车正处于行进中；

(g)自动驾驶设备允许司机对其命令操作。

(5)运行状态(RU)：司机对自动驾驶设备命令操作，自动驾驶设备由启动状态转入运行状态；

(6)故障状态(FA)：自动驾驶设备故障，不具备全部或部分ATO功能时，可由上述任一状态转入故障状态。

自动驾驶设备各种工作状态之间的转换如图7所示。

上述工作状态中，只有自动驾驶设备处于运行状态(RU)时，列车处于AM模式，其它工作状态下列车均处于MM模式。也就是说，由MM向AM切换的所述切换条件包括：自动驾驶设备上电开机，自检正常；自动驾驶设备与外部相关设备连接正常，并获得列车自动驾驶相关数据；LKJ设备允许自动驾驶；司机控制器换向手柄处于“前”位；司机控制器调速手柄处于“零”位；制动控制器的自动制动手柄、单独制动手柄处于“运转”位；LKJ设备未实施制动；列车接收到允许信号，或者列车正处于行进中；司机启动自动驾驶设备；自动驾驶设备未出现故障。当上述切换条件均满足时，允许由MM向AM切换；当上述切换条件任一不满足时，保持在MM或由AM向MM切换。

依靠自动驾驶设备工作状态的转换，可以实现表1所列的6种典型驾驶模式切换场景下的功能切换或平稳切换，并限制2种不允许的切换场景，具体过程如下：

(1)列车处于停车状态，自动驾驶设备工作状态依次经“待机”→“可用”→“预备”→“启动”→“运行”，实现停车状态下的MM/AM切换；列车自动驾驶停车后，自动驾驶设备由“运行”状态转为“预备”状态，实现停车后的AM/MM切换。

(2)列车由司机人工驾驶行进时，若列车处于惰行工况，自动驾驶设备工作状态依次经“待机”→“可用”→“预备”→“启动”→“运行”，实现列车惰行工况下的MM/AM切换。

(3)列车由司机人工驾驶行进时，若列车处于牵引或制动工况，则无法同时满足司机控制器调速手柄处于“零”位、制动控制器的自动制动手柄、单独制动手柄处于“运转”位的条件，自动驾驶设备无法进入“预备”状态，不能实施MM/AM切换，限制了表1中2种不允许的切换场景。

(4)列车由自动驾驶设备自动驾驶行进时，若列车处于惰行工况，当自动驾驶设备失去预备条件后，自动驾驶设备工作状态由“运行”转为“可用”，实现列车惰行工况下的AM/MM切换。

(5)列车由自动驾驶设备自动驾驶行进时，若列车处于牵引或制动工况，当自动驾驶设备失去预备条件后，自动驾驶设备工作状态由“运行”转为“可用”，按照所述平稳切换流程实施AM/MM切换。

由上述技术方案可看出，本发明通过司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口的设计，能够保证自动驾驶和人工驾驶最大限度的有效衔接和无扰切换；不同类型的司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口，使得本发明的切换方法能够在不同类型和型号的机车上兼容运行；本发明的切换方法，通过平稳切换流程，保证了各种工况下切换过程中列车运行安全、平稳。

上述实施例是提供给熟悉本领域的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明构思的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，这些修改或变化均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种货运列车自动驾驶与人工驾驶的切换方法，其特征在于：所述切换方法通过自动驾驶和人工驾驶统一的控制系统模型来实现，所述统一的控制系统模型包括控制层、中继层、执行层，所述控制层包括人工驾驶控制层和自动驾驶控制层，它们共用中继层和执行层；

所述人工驾驶控制层包括司机控制器和制动控制器，所述自动驾驶控制层包括司机控制器模拟接口和制动控制器模拟接口；

自动驾驶设备通过采集司机控制器操纵手柄、制动控制器操纵手柄状态，并通过与司机控制器、制动控制器集成的所述司机控制器模拟接口、制动控制器模拟接口，根据驾驶模式切换的类型采用不同的切换流程，实现自动驾驶与人工驾驶相互切换；

所述驾驶模式切换的类型包括功能切换和平稳切换，功能切换的切换过程对列车运行安全性、平稳性没有影响，平稳切换的切换过程对列车运行安全性、平稳性存在潜在影响。

2.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于：列车在牵引或制动工况下由自动驾驶向人工驾驶切换属于平稳切换，采用平稳切换流程；

列车在停车或惰行工况下自动驾驶与人工驾驶之间的切换属于功能切换，当切换条件满足后，立即实施驾驶模式切换；

列车在牵引或制动工况下限制由人工驾驶向自动驾驶切换。

3.根据权利要求2所述的切换方法，其特征在于：所述平稳切换流程具体为：

当列车处于自动驾驶下的牵引工况时，若司机输出人工牵引命令或人工制动命令，自动驾驶设备按以下情况实施驾驶模式切换：

(1)若输出的人工牵引命令等级大于自动驾驶牵引命令等级，列车立即转为人工驾驶模式；

(2)若输出的人工牵引命令等级小于自动驾驶牵引命令等级，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，快速减小自动驾驶牵引命令等级，当自动驾驶牵引命令等级小于人工牵引命令等级时，列车转为人工驾驶模式；

(3)若输出的是人工制动命令，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，先快速减小自动驾驶牵引命令等级，直至惰行，再逐步增加自动驾驶制动命令等级，直至自动驾驶制动命令等级达到人工制动命令等级，列车转为人工驾驶模式；

当列车处于自动驾驶下的制动工况时，若司机输出人工牵引命令或人工制动命令，自动驾驶设备按以下情况实施驾驶模式切换：

(1)若输出的人工制动命令等级大于自动驾驶制动命令等级，列车立即转为人工驾驶模式；

(2)若输出的人工制动命令等级小于自动驾驶制动命令等级，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，快速减小自动驾驶制动命令等级，当自动驾驶制动命令等级小于人工制动命令等级时，列车转为人工驾驶模式；

(3)若输出的是人工牵引命令，自动驾驶设备在平稳运行约束条件下，先快速减小自动驾驶制动命令等级，直至惰行，再逐步增加自动驾驶牵引命令等级，直至自动驾驶牵引命令等级达到人工牵引命令等级，列车转为人工驾驶模式。

4.根据权利要求3所述的切换方法，其特征在于：紧急情况下，司机通过司机控制器操纵手柄或制动控制器操纵手柄“两步连续”操纵法，中断所述平稳切换流程，立即转为人工驾驶模式；

所述“两步连续”操纵法为：司机将司机控制器操纵手柄或制动控制器操纵手柄从初始控制位推到另一控制位，紧接着再回到初始控制位。

5.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于：所述司机控制器模拟接口包括触头输出模拟接口和电压输出模拟接口，接口定义与人工驾驶控制层的司机控制器相同；

所述司机控制器模拟接口通过电气隔离方式接入司机控制器接线电路，由司机控制器操纵手柄和自动驾驶主控单元共同控制，只有司机控制器操纵手柄联锁条件满足且自动驾驶主控单元输出“ATO有效”信号，所述司机控制器模拟接口才接通机车控制电源，发挥控制作用。

6.根据权利要求5所述的切换方法，其特征在于：通过扩展司机控制器调速手柄触头闭合表，形成所述触头输出模拟接口；通过扩展司机控制器调速手柄电位器电压输出接口，形成所述电压输出模拟接口。

7.根据权利要求1所述的切换方法，其特征在于：所述制动控制器模拟接口包括网络控制模拟接口、电路控制模拟接口和气路控制模拟接口，通过对应的隔离方式，保证模拟接口不影响机车制动系统原有的操纵性能和安全性能；

所述制动控制器模拟接口由制动控制器操纵手柄和自动驾驶主控单元共同控制，只有制动控制器操纵手柄联锁条件满足且自动驾驶主控单元输出“ATO有效”信号，所述制动控制器模拟接口才接通机车控制电源，发挥控制作用。

8.根据权利要求7所述的切换方法，其特征在于：所述网络控制模拟接口的功能按照制动机电子制动阀(EBV)一个功能子集设计，能够模拟电子制动阀(EBV)手柄位置信号，向电空控制单元(EPCU)输出网络控制指令，实现自动驾驶模式下的自动制动、单独制动和缓解功能。

9.根据权利要求7所述的切换方法，其特征在于：根据电空制动控制器触头闭合表，扩展相应控制指令闭合表，并通过设置于自动驾驶设备的接口继电器节点，接入机车控制电路，并按扩展的控制指令闭合表实施对接口继电器的控制，从而形成所述电路控制模拟接口。

10.根据权利要求7所述的切换方法，其特征在于：根据空气自动制动阀气管路，选择总风缸管、均衡风缸管通过空气三通管件引出，通过增设制动电空阀和缓解电空阀，控制均衡风缸的充气、排气和保压，从而形成所述气路控制模拟接口；通过空气单向止回阀，实现所述气路控制模拟接口与原空气制动机控制气路的隔离。

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