CN116767312A - 全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法，系统包括：车载系统和地面系统，车载系统包括：机车智能驾驶控制装置、自动唤醒装置、弓网检测单元、专家诊断单元、列车运行监控装置，车地通信装置，智能显示单元，障碍物检测单元，制动控制单元，网络控制单元，无线同步操控单元，卫星定位单元以及应答器、轨道电路信息接收单元；地面系统包括：智能调度单元、地面入侵检测单元、无线信号控制单元以及天气检测单元。本发明能够针对机车运营的全部运行场景，实现所有场景对应的自动化控制功能，在此基础上，进一步识别列车当前状态和下一运行场景，并实现各个场景对应功能的自动化衔接，提高了列车的运营效率和运行安全。

Description

全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法

技术领域

本发明属于一种铁路列车驾驶控制领域，具体是涉及到一种全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法。

背景技术

列车货物运输在大宗物资运输中具有运量大、成本低、全天候等得天独厚的优势。现有机车自动驾驶系统具有的功能无法覆盖机车运营的全部场景，较多场景仍需要采用人工作业或者人工控车，如段内和站场的一些作业场景需要人工操作，例如，唤醒、整备、换端、折返、车钩试拉、休眠等作业场景；正线一些作业场景也需要人工接管进行控车，例如，车站车机联控、通过紧急临时限速等作业场景。而段内和站场人工作业易发生误操纵、重复操作等问题，导致作业效率低，甚至发生安全事故；除此之外，对于正线一些不能由系统自动完成的场景，必须由人工接管自动驾驶系统进行操作，如果人工接管不及时，极易导致安全事故发生，例如，系统无法及时获取车机联控信息且人工未及时接管易导致进站控速过高发生冒进、系统无法获取紧急临时限速且人工未及时接管易导致临时限速区段发生超速等。另一方面，现有机车自动驾驶系统自动化程度不高，针对绝大部分段内和站场作业场景、部分正线作业场景，不能识别当前场景的下一作业场景并进行自动衔接，如自动整备作业后，不能识别后续的自动发车场景并自动进行发车相关操作，需要人工退出整备模式再由人工按键进入自动驾驶模式进行发车，造成系统操作繁琐、易发生误操作，易导致安全事故发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法，以解决现有机车自动驾驶系统自动化程度不高，较多场景需人工控车或者人工接管，造成系统操作繁琐、易发生误操作，从而导致安全事故发生的问题。

基于上述目的，本发明实施例提供了一种全场景运行的机车智能驾驶系统，用于实现全场景中所有运行场景对应的自动化功能，包括：车载系统和地面系统；其中，车载系统包括：机车智能驾驶控制装置，用于运行核心控制算法，控制机车全场景运行的自动化作业；自动唤醒装置，用于负责接收地面的唤醒指令信息或休眠指令信息，根据唤醒指令信息控制机车上电，或根据休眠指令信息控制机车断电；弓网检测单元，用于负责监测弓网的状态信息并进行弓网状态识别，将弓网信息报送给机车智能驾驶控制装置，以根据弓网信息进行安全防护；专家诊断单元，用于监测机车及设备运行状态，对故障进行预警和分级，并将诊断结果报送给机车智能驾驶控制装置，以根据故障等级进行机车故障安全导向；以及，用于实时获取线路信息和运行状态信息的列车运行监控装置，用于与地面系统进行通信的车地通信装置，用于信息显示的智能显示单元，用于检测障碍物的障碍物检测单元，用于控制空气制动系统的制动控制单元，用于获取整车信息和实现牵引、传动控制的网络控制单元，用于交互主车与从车信息的无线同步操控单元，用于执行列尾风压查询和排风指令、反馈列尾风压的列尾主机，用于机车定位的卫星定位单元和应答器、轨道电路信息接收单元；所述自动唤醒装置、所述专家诊断单元、所述列车运行监控装置、所述智能显示单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元、所述车地通信装置、所述列尾主机、所述制动控制单元、所述网络控制单元以及无线同步操控单元与所述机车智能驾驶控制装置进行通信连接，所述车地通信装置与所述列车运行监控装置进行通信连接，所述卫星定位单元、所述应答器、轨道电路信息接收单元与所述列车运行监控装置进行通信连接；地面系统包括：与所述车地通信装置无线连接的智能调度单元、地面入侵检测单元、无线信号控制单元以及天气检测单元；所述智能调度单元用于站场作业或段内作业时传递唤醒信息、休眠信息、折返信息、列车参数信息、发车参数信息、无线重联编组信息至所述车载系统，以及接收所述车载系统传递过来的各个机车的状态信息，以实现地面对机车状态的实时监测；所述地面入侵检测单元用于实时监测列车运行轨道的侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息，并传递至车载系统中的车地通信装置，以通过机车智能驾驶控制装置根据侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息进行安全防护；所述无线信号控制单元用于将紧急临时限速信息、车站进路信息、地面行车指令传递至车地通信装置，以通过机车智能驾驶控制装置根据紧急临时限速信息、车站进路信息、地面行车指令对机车进行控制；所述天气检测单元用于将监测到的气象信息传递至车地通信装置，以通过机车智能驾驶控制装置根据气象信息采取相应的操纵策略对机车进行控制。

可选的，全场景包括机车段内作业、机车站场作业、机车正线运行的全部运行场景，其中，机车段内作业的运行场景至少包括：自动唤醒场景，自动检修整备场景，自动乘务接车整备场景，段内自动发车场景，段内自动调车调速场景，自动洗车停车场景，自动加砂停车场景，段内自动换端场景，段内自动折返场景，自动入库停车场景，自动休眠场景；机车站场作业的运行场景至少包括：站场自动调车调速场景，站场自动返折场景，自动联挂场景，自动车钩试拉场景，站场自动换端场景，自动无线重联编组场景，自动无线重联解编场景，自动机能试验场景，站场自动发车场景；机车正线运行的运行场景至少包括：自动车站车机联控场景，自动通过车站场景，自动对标站停场景，自动简略试验场景，自动过分相场景，自动贯通试验场景，自动区间停车场景，自动坡道起车场景，自动通过紧急临时限速区段场景，自动通过普通临时限速区段场景，定速巡航场景，自动循环空气制动场景。

可选的，对于自动唤醒场景，自动唤醒装置接收地面系统传输的唤醒指令，并根据唤醒指令执行机车唤醒操作；对于自动休眠场景，机车智能驾驶控制装置接收地面系统传输的休眠允许指令，根据休眠允许指令控制机车自动进行降弓、断主断和断蓄电池操作，通过自动唤醒装置控制断开蓄电池使机车处于休眠的状态；对于自动检修整备场景，机车智能驾驶控制装置完成检修整备作业，包括：开关检查试验、后弓试验、主压缩机试验、前弓试验、自动弓试验、柜屏检查试验、辅助设备检查试验、电空位制动命令试验、制动控制器检查检车、制动命令试验、停放制动试验、牵引电制命令试验、断主断降弓试验；对于段内或站场自动换端场景，如果机车处于升弓、合主断、停放缓解状态，机车智能驾驶控制装置控制机车自动断主断、降弓、施加停放；如果机车处于断主断、降弓、停放施加状态，机车智能驾驶控制装置控制机车自动升弓、合主断、缓解停放；对于段内或站场自动折返场景，机车智能驾驶控制装置接收地面系统传输的折返点信息，结合防护曲线，进行折返调车作业，并实时检测机车是否越过折返点，如果是，则控制机车立即上闸停车；对于自动车钩试拉场景，机车智能驾驶控制装置进入自动试拉模式，控制机车输出一定的向后牵引力，如果车钩绷紧且没有断开则确定挂车完成，如果机车与车钩分离则施加空气制动停车，进行二次联挂；对于自动无线重联编组场景，各车的所述机车智能驾驶控制装置接收地面调度员通过所述智能调度单元按照机车车号发送的列车编组信息，所述机车智能驾驶控制装置按照所述机车车号识别属于本车的编组参数信息，再将处理后的编组参数信息传给所述智能显示单元，所述编组参数信息包括但不限于：主/从车、编组模式、编组对象车型、编组对象车号、编组对象距离，接收到有效的所述编组参数信息后，所述智能显示单元和无线重联系统自动执行编组设置，进行机车的无线编组，列车无线编组完成后，将编组试验状态反馈给所述地面系统的所述智能调度单元，方便地面调度员在线查看列车的编组状态；对于自动无线重联解编场景，所述机车智能驾驶控制装置识别机车到达终点站后，向所述智能调度单元申请解编，接收地面调度人员输入的允许解编指令后，所述智能调度单元向所述机车智能驾驶控制装置发送自动解编指令，所述机车智能驾驶控制装置收到所述自动解编指令后传递给所述智能显示单元，所述智能显示单元和无线重联系统自动执行解编操作，列车完成自动解编后，所述机车智能驾驶控制装置将解编状态反馈至所述智能调度单元；对于自动机能试验场景，机车智能驾驶控制装置进入机能试验模式，控制机车自动进行包括大闸减压试验和牵引电制试验的机能试验；对于自动车站车机联控场景，车机联控点存储在车载电子地图中，所述机车智能驾驶控制装置根据所述车载电子地图识别到所述机车接近车机联控信息中的联控点，向所述地面系统申请联控信息，所述地面系统通过所述无线信号控制单元将前方车站进路信息传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，再传递至所述机车智能驾驶控制装置，通过车机联控获取的车站进路信息包括但不限于：列车通过许可信息、通过股道及限速信息，所述机车智能驾驶控制装置根据以上车站进路信息提前进行车站通过或者车站停车控制；对于自动通过紧急临时限速区段场景，通过所述无线信号控制单元，将所述地面系统的紧急临时限速信息传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，再传递至所述机车智能驾驶控制装置，紧急临时限速信息包括限速起点位置、限速速度、限速终点位置等信息，所述机车智能驾驶控制装置根据紧急临时限速信息和所述列车运行监控装置提供的坡道、弯道、机车信号等信息进行通过紧急临时限速区段的规划和控制；对于自动简略试验场景，在区间和站内停车时，机车智能驾驶控制装置实时监测停车时间，当停车时间超过第一预设时间时，控制列车减压第一预设减压值，并保压第二预设时间，检测列车管压力，根据泄露量判断机车空气制动性能是否正常。

可选的，机车智能驾驶控制装置还用于：根据车载电子地图、所述列车运行监控装置、所述障碍物检测单元、所述无线信号控制单元、所述天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据运行状态信息、线路信息以及获取的下一运行场景的控制信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能。

可选的，自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业；自动乘务接车整备场景完成后，机车智能驾驶控制装置向地面系统的智能调度单元发送授权请求，机车智能驾驶控制装置识别授权信息将各自关联的机车设定为主控机车或者附挂机车，同时各个机车的列车运行监控装置接收来自智能调度单元的发车参数并按照发车参数进行设定；主控机车的机车智能驾驶控制装置在确认列车运行监控装置进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，激活智能驾驶模式后机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放；待调车信号开放后且机车前方没有障碍物时，主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入段内自动发车场景，进入段内自动发车场景后控制机车自动起车；自动发车后，通过段内自动调车调速场景、自动洗车停车场景或自动加砂停车场景时，机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的场景信息自动调速运行，完成对应运行场景的运行后再次控制机车自动起车；遇到前方有段内自动折返场景，完成折返点停车后，主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入自动换端场景，通过智能显示单元提示即将换端，如果第三预设时间后未收到值乘人员的干预信息，主控机车的机车智能驾驶控制装置控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作；主控机车的机车智能驾驶控制装置将完成换端操作的状态传递给智能调度单元，智能调度单元给所有机车的机车智能驾驶控制装置发送新的授权信息，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车；新主控机车的机车智能驾驶控制装置识别由附挂机车变为主控机车后，将自动激活智能驾驶模式，并控制新主控机车执行升弓、合主断、缓解停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，等待调车信号开放；调车信号再次开放后且机车前方没有障碍物时，新主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入段内自动发车场景，进入段内自动发车场景后控制机车再次自动起车；站场自动调车过程中，主控机车的机车智能驾驶控制装置检测到货车车辆，自动识别即将进入自动联挂场景，自动控制机车在距离货车车辆第一预设距离自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，接收到值乘人员选择的进入联挂模式的信息后，机车智能驾驶控制装置将控制机车自动起车，完成联挂操作；自动联挂完成后，机车速度为零，主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将进行自动车钩试拉场景作业，自动控制机车进行车钩试拉场景操作；自动车钩试拉场景操作完成后，主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将再次进行站场自动换端场景作业，控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作；主控机车的机车智能驾驶控制装置将完成车钩试拉的状态传递给智能调度单元，智能调度单元给所有机车的机车智能驾驶控制装置发送新的授权信息，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，新主控机车接收另外一端刚完成车钩试拉后，识别将进行自动无线重联编组场景作业，开始向智能调度单元发送编组申请，智能调度单元响应并发送编组参数至各个机车的机车智能驾驶控制装置，完成自动无线重联编组；自动无线重联编组完成后，重联主控机车的机车智能驾驶控制装置识别即将激活智能驾驶模式，进入智能驾驶模式后，执行升弓、合主断、缓解停放的操作；同时，机车智能驾驶控制装置将编组完成的信息发送至智能调度单元，智能调度单元向列车运行监控装置发送正线发车参数，列车运行监控装置收到正线发车参数后进入降级模式；完成自动编组后首次进入智能驾驶模式且完成升弓、合主断，且列车运行监控装置进入降级模式后，重联主控机车的机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动机能试验场景；自动机能试验完成后，重联主控机车的等待机车信号开放；机车信号开放后，重联主控机车的机车智能驾驶控制装置控制列车进行始发站自动起车；始发站起车后，列车运行监控装置根据定位信息在对标信号机处，列车运行监控装置自动进入通常模式；正线运行过程中，机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的分相信息、贯通试验点、车机联控点信息，进行场景识别，完成自动过分相、自动贯通试验、车机联控信息获取；机车智能驾驶控制装置根据获取的紧急临时限速信息进行场景识别，完成自动通过紧急临时限速区段；机车智能驾驶控制装置根据列车运行监控装置提供的站信息以及自动车机联控提供的进路信息进行场景识别，完成车站自动通过；机车智能驾驶控制装置根据机车信号和车载电子地图提供的停车点信息进行场景识别，完成自动对标站停；机车智能驾驶控制装置根据列车运行监控装置提供的坡道信息进行场景识别，完成自动循环空气制动控制和自动坡道起车控制；区间或者站内停车后，机车智能驾驶控制装置开始计时，停车超过第一预设时间后，自动执行简略试验；区间或者站内停车后，以及信号开放后，机车智能驾驶控制装置根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，完成自动坡道起车；机车智能驾驶控制装置识别到达终点站后，向智能调度单元申请解编，机车智能驾驶控制装置接收地面调度人员通过智能调度单元发送的允许解编指令后，控制列车完成自动解编；列车解编后，机车入库过程中，机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的作业点信息自动调速运行，如果遇到作业点时，根据需要停车作业，并在作业完毕后，再次控制机车自动起车；机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的土档信息进行入库停车，已在土档前停车后，机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动休眠场景，向智能调度单元发送休眠申请，机车智能驾驶控制装置接收地面调度人员通过智能调度单元发送的允许休眠指令，控制机车完成自动休眠。

可选的，所述自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，对以下条件进行逐一判断：自动唤醒后第四预设时间内没有自动整备记录；所述网络控制单元检测机车牵引设备和主电路正常工作、牵引电制手柄在大零位、方向手柄在零位；所述制动控制单元检测机车制动设备正常工作、机车处于减压制动状态、自动制动手柄和单独制动手柄在制动位、本节机车制动机处于本机位；机车处于零速状态；所述列车运行监控装置处于调车或者出入段模式；如果以上条件全部满足，所述机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，整备完成后记录机车已处于整备成功状态。

可选的，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，对以下条件进行逐一判断：存在整备成功的记录且未进入过智能驾驶模式；收到授权信息且本节机车被授权为主控机车；所述网络控制单元检测机车牵引设备和主电路正常工作、牵引电制手柄在大零位、方向手柄在零位；所述制动控制单元检测机车制动设备正常工作、机车处于减压制动状态、自动制动手柄和单独制动手柄在制动位、本节机车制动机处于本机位；机车处于零速状态；所述列车运行监控装置处于调车或者出入段模式；如果以上条件全部满足，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，同时记录机车已进入过智能驾驶模式。

可选的，自动联挂完成后，对以下条件进行逐一判断：自动联挂完成不超过第四预设时间；机车在所述第四预设时间内经历预设速度范围的停车过程，如果以上条件全部满足，所述机车智能驾驶控制装置控制所述智能显示单元弹框提示“第五预设时间后即将进入自动车钩试拉”，如果未接收到人工干预信息，则所述第五预设时间后所述机车智能驾驶控制装置控制机车进行车钩试拉场景操作。

可选的，区间或者站内停车后，信号开放后，所述机车智能驾驶控制装置根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，如果是上坡起车，所述机车智能驾驶控制装置控制机车输出牵引力并逐步增大牵引力，然后所述控制制动控制单元对机车制动缸进行缓解，同时计算起车所需克服阻力大小，当输出牵引力大小达到所需克服阻力大小后再控制所述制动控制单元缓解列车管；如果是平坡起车或者下坡起车，所述机车智能驾驶控制装置先控制所述制动控制单元缓解列车管，然后再控制机车输出牵引力并逐步增大牵引力，并同时控制所述制动控制单元对机车制动缸进行缓解。

可选的，所述专家诊断单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元以及所述地面入侵检测单元形成车载地面安全联动系统，对列车运行安全进行全方位保障；专家诊断单元、弓网检测单元、障碍物检测单元以及地面入侵检测单元获取机车运行过程中的异常信息，确定异常场景，所述异常场景包括但不限于：牵引封锁，电制封锁，信号掉白，受电弓故障，主断故障，压缩机故障，显示器故障，通信故障，监控故障，编组异常，动力损失故障，制动控制单元故障，信号突变，前方有障碍物、异物入侵；机车智能驾驶控制装置根据异常场景进行预设数量个等级的自动预警和/或自动异常处理。

可选的，在机车运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置接收地面系统监测到的重大事件信息，根据所述重大事件信息自动生成事故报警和处置建议并通过所述智能显示单元通知车载工作人员，同时通过所述车地通信装置远程发送至地面无线信号控制单元以通知地面工作人员。

可选的，在机车运行过程中，所述机车智能驾驶系统接收地面调度人员根据线路车流情况传输的行车指令，并根据所述行车指令调整控车策略。

基于同一发明构思，本发明实施例还提出了一种应用于前述的全场景运行的机车智能驾驶系统的机车智能驾驶方法，用于实现全场景中所有运行场景对应的自动化功能，包括：自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业；自动乘务接车整备场景完成后，所述机车智能驾驶控制装置向所述地面系统的所述智能调度单元发送授权请求，所述机车智能驾驶控制装置识别授权信息将各自关联的机车设定为主控机车或者附挂机车，同时各个机车的所述列车运行监控装置接收来自所述智能调度单元的发车参数并按照发车参数进行设定；主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，激活智能驾驶模式后所述机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放；待调车信号开放后且机车前方没有障碍物时，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车自动起车；机车行驶过程中，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图、列车运行监控装置、障碍物检测单元、无线信号控制单元、天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能；所述机车智能驾驶控制装置检测到机车到达终点站后，接收地面系统传输的允许解编指令进行自动解编，并在解编后进行自动入库和休眠。

可选的，控制点信息包括但不限于：前方调车信息、障碍物信息、车机联控信息、通过车站信息、对标站信息、分相信息、区间停车信息、股道信息、禁停区信息、紧急临时限速区段信息、气象信息、车站进路信息、地面侵限信息；作业点信息包括但不限于：加砂点信息、洗车点信息、换端信息、折返点信息、土档信息；运行状态信息包括但不限于：机车的当前位置信息、当前速度、机车总重、机车编组信息、最大可用牵引力/电制力、列车管管压信息、制动缸压力信息、主断信息、受电弓信息、机车故障信息；线路信息包括但不限于：调车信号信息、机车信号信息、信号机信息、坡道信息、线路限速信息、弯道信息、车站信息、位置信息。

可选的，机车行驶过程中，机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图、列车运行监控装置、障碍物检测单元、无线信号控制单元、天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能，包括：自动发车后，根据前方调车信息、加砂点信息、洗车点信息识别到段内自动调车调速场景、自动洗车停车场景或自动加砂停车场景时，根据车载电子地图提供的场景信息自动调速运行，完成对应运行场景的运行后再次控制机车自动起车；根据折返点信息识别遇到前方有段内自动折返场景，完成折返点停车后，自动识别即将进入自动换端场景，通过智能显示单元提示即将换端，如果第三预设时间后未收到值乘人员的干预信息，通过主控机车的机车智能驾驶控制装置控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车，另外一端的机车将被设置为新的主控机车；通过新主控机车的机车智能驾驶控制装置识别由附挂机车变为主控机车后，将自动激活智能驾驶模式，并控制新主控机车执行升弓、合主断、缓解停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，等待调车信号开放；调车信号再次开放后且机车前方没有障碍物时，通过新主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入段内自动发车场景，进入段内自动发车场景后控制机车再次自动起车；站场自动调车过程中，通过主控机车的机车智能驾驶控制装置检测到货车车辆，自动识别即将进入自动联挂场景，自动控制机车在距离货车车辆第一预设距离自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，接收到值乘人员选择的进入联挂模式的信息后，机车智能驾驶控制装置将控制机车自动起车，完成联挂操作；自动联挂完成后，机车速度为零，通过主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将进行自动车钩试拉场景作业，自动控制机车进行车钩试拉场景操作；自动车钩试拉场景操作完成后，通过主控机车的机车智能驾驶控制装置自动识别即将再次进行站场自动换端场景作业，控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作；通过主控机车的机车智能驾驶控制装置将完成车钩试拉的状态传递给地面系统的智能调度单元，所有机车的机车智能驾驶控制装置接收智能调度单元发送的新的授权信息，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，新主控机车接收另外一端刚完成车钩试拉后，识别将进行自动无线重联编组场景作业，开始向智能调度单元发送编组申请，各个机车的机车智能驾驶控制装置接收智能调度单元响应并发送的编组参数，完成自动无线重联编组；自动无线重联编组完成后，通过重联主控机车的机车智能驾驶控制装置识别即将激活智能驾驶模式，进入智能驾驶模式后，执行升弓、合主断、缓解停放的操作；同时，将编组完成的信息发送至智能调度单元，接收智能调度单元发送的正线发车参数，并在收到正线发车参数后进入降级模式；完成自动编组后首次进入智能驾驶模式且完成升弓、合主断，且列车运行监控装置进入降级模式后，通过重联主控机车的机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动机能试验场景；自动机能试验完成后，重联主控机车的等待机车信号开放；机车信号开放后，控制列车进行始发站自动起车；始发站起车后，根据定位信息在对标信号机处，列车运行监控装置自动进入通常模式；正线运行过程中，根据车载电子地图提供的分相信息、贯通试验点、车机联控点信息，进行场景识别，完成自动过分相、自动贯通试验、车机联控信息获取；根据获取的紧急临时限速信息进行场景识别，完成自动通过紧急临时限速区段；根据列车运行监控装置提供的站信息以及自动车机联控提供的进路信息进行场景识别，完成车站自动通过；根据机车信号和车载电子地图提供的停车点信息进行场景识别，完成自动对标站停；根据列车运行监控装置提供的坡道信息进行场景识别，完成自动循环空气制动控制和自动坡道起车控制；区间或者站内停车后，通过机车智能驾驶控制装置开始计时，停车超过第一预设时间后，自动执行简略试验；区间或者站内停车后，信号开放后，根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，完成自动坡道起车。

可选的，机车智能驾驶控制装置接收地面系统传输的允许解编指令进行自动解编，并在解编后进行自动入库和休眠，包括：根据车载电子地图及运行状态信息检测到机车到达终点站后，向智能调度单元申请解编；接收地面系统发送的允许解编指令，根据允许解编指令执行自动解编操作，并将解编状态反馈地面系统；列车解编后，机车入库过程中，根据车载电子地图提供的作业点信息自动调速运行，并在作业完毕后，再次控制机车自动起车；根据车载电子地图获取入库停车的土档点位置进行入库停车，在检测到机车接近土档点位置时，自动控制机车上闸停车，识别即将进入自动休眠场景；向智能调度单元发送休眠申请，并接收智能调度单元传输的休眠允许指令，根据休眠允许指令控制机车自动进行降弓、断主断和断蓄电池操作，控制机车完成自动休眠。

从上面可以看出，本发明实施例提供的一种全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法，机车智能驾驶系统包括：车载系统和地面系统，车载系统包括：机车智能驾驶控制装置、自动唤醒装置、弓网检测单元、专家诊断单元、列车运行监控装置，车地通信装置，智能显示单元，障碍物检测单元，制动控制单元，网络控制单元，无线同步操控单元、列尾主机、应答器及轨道电路信息接收单元以及卫星定位单元，所述自动唤醒装置、所述专家诊断单元、所述列车运行监控装置、所述智能显示单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元、所述车地通信装置、所述列尾主机、所述制动控制单元、所述网络控制单元以及无线同步操控单元与所述机车智能驾驶控制装置进行通信连接，所述车地通信装置与所述列车运行监控装置进行通信连接，所述卫星定位单元、所述应答器、轨道电路信息接收单元与所述列车运行监控装置进行通信连接；地面系统包括：与所述车地通信装置无线连接的智能调度单元、地面入侵检测单元、无线信号控制单元以及天气检测单元，能够针对机车运营的全部运行场景，实现所有场景对应的自动化控制功能，在此基础上，进一步识别列车当前状态和下一运行场景，并实现所有场景对应功能的自动化衔接，提高了列车的运行安全和运营效率。

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为本发明实施例中的全场景运行的机车智能驾驶系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中的全场景运行的机车智能驾驶系统的机车智能驾驶方法流程示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本申请的目的在于提供一种适用于全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法，针对机车运营的全部场景，实现相应自动化功能，并实现各个场景功能的自动化衔接，减少人工操作，实现系统的高度自动化，为目前自动化程度最高的铁路机车智能驾驶系统。同时，本申请提供的系统通过实现站段作业自动化、自动获取车机联控信息等，提高了重载列车的运行安全和运营效率。

本发明实施例的机车智能驾驶系统用于实现全场景中所有运行场景对应的自动化功能，如图1所示，包括：车载系统和地面系统。车载系统包括：机车智能驾驶控制装置ATO，用于运行核心控制算法，控制机车全场景运行的自动化作业；自动唤醒装置AOM，用于负责接收地面的唤醒指令信息或休眠指令信息，根据所述唤醒指令信息控制机车上电，或根据所述休眠指令信息控制机车断电；弓网检测单元，用于负责监测弓网的状态信息并进行弓网状态识别，将弓网信息报送给所述机车智能驾驶控制装置，以根据所述弓网信息进行安全防护；专家诊断单元，用于监测机车及设备运行状态，对故障进行预警和分级，并将诊断结果报送给所述机车智能驾驶控制装置，以根据故障等级进行机车故障安全导向；以及，用于实时获取线路信息和运行状态信息的列车运行监控装置LKJ，用于与地面系统进行通信的车地通信装置，用于信息显示的智能显示单元ATO，用于检测障碍物的障碍物检测单元ADAS，用于控制空气制动系统的制动控制单元BCU，用于获取整车信息和实现牵引、传动控制的网络控制单元CCU，用于交互主车与从车信息的无线同步操控单元，用于执行列尾风压查询和排风指令、反馈列尾风压的列尾主机，用于机车定位的卫星定位单元和应答器、轨道电路信息接收单元。所述自动唤醒装置、所述专家诊断单元、所述列车运行监控装置、所述智能显示单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元、所述车地通信装置、所述列尾主机、所述制动控制单元、所述网络控制单元以及无线同步操控单元与所述机车智能驾驶控制装置进行通信连接，所述车地通信装置与所述列车运行监控装置进行通信连接，所述卫星定位单元、所述应答器、轨道电路信息接收单元与所述列车运行监控装置进行通信连接。

更详细地，障碍物检测单元ADAS接收来自车载摄像头和车载雷达的数据，对障碍物的类型、距离等信息进行识别，并将识别的障碍物信息提供给机车智能驾驶控制装置ATO。弓网检测单元负责监测弓网的温度等状态，识别弓网燃弧等识别，以便机车智能驾驶控制装置ATO根据弓网检测单元提供的弓网信息进行机车运行安全防护。专家诊断单元负责监测机车及设备运行状态，对机车和设备故障进行预警，对机车和设备故障进行分级，并将故障和分级结果报送给机车智能驾驶控制装置ATO。智能显示单元HMI智能显示规划曲线、线路数据、制动牵引等关键控制信息、障碍物提示、气象信息提示、安全防护提示信息等。机车智能驾驶控制装置ATO根据故障等级进行机车安全导向。机车智能驾驶控制装置ATO结合来自地面系统或者智能显示单元HMI的作业指令、来自列车运行监控装置LKJ的线路信息和机车信号、来自障碍物检测单元ADAS的障碍物信息、来自网络控制单元CCU和制动控制单元BCU的机车状态数据等各个设备的数据，基于合理的控制技术最终做出决策，给各个车载设备发送运行指令，从而实现所有机车运行场景的自动化作业。制动控制单元BCU执行机车智能驾驶控制装置ATO的空气制动指令，将机车空气制动相关状态反馈给机车智能驾驶控制装置ATO。网络控制单元CCU执行机车智能驾驶控制装置ATO的牵引指令、电制动指令、升指令、主断指令等指令，将牵引状态、弓状态、主断状态等机车状态反馈给机车智能驾驶控制装置ATO。列尾主机执行机车智能驾驶控制装置ATO的列尾风压查询指令、排风指令等指令，反馈列尾风压等状态给机车智能驾驶控制装置ATO。无线同步操控单元采集机车智能驾驶控制装置ATO的空气制动指令、牵引指令、电制动指令、升指令、主断指令等指令，传递至从控机车的网络控制单元CCU、制动控制单元BCU，同时从网络控制单元CCU、制动控制单元BCU采集从控机车状态反馈至机车智能驾驶控制装置ATO。

车载系统还包括：与智能显示单元连接的机车电台、车载摄像头(图未示)以及车载雷达(图未示)等。机车电台以及列尾机车执行机车智能驾驶控制装置ATO的列尾风压查询指令、排风指令等指令，反馈列尾风压等状态给机车智能驾驶控制装置ATO。列车运行监控装置LKJ接收来自卫星定位单元或者应答器、轨道电路信息接收单元的机车位置信息，为机车智能驾驶控制装置ATO提供坡道、弯道、信号机、分相、隧道等基础线路数据。

地面系统包括：与车地通信装置无线连接的智能调度单元、地面入侵检测单元、无线信号控制单元以及天气检测单元。智能调度单元ATS用于站场作业或段内作业时传递唤醒信息、休眠信息、折返信息、列车参数信息、发车参数信息、无线重联编组信息至所述车载系统，以及接收所述车载系统传递过来的各个机车的状态信息，以实现地面对机车状态的实时监测。地面入侵检测单元用于实时监测列车运行轨道的侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息，并传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，以通过所述机车智能驾驶控制装置根据所述侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息进行安全防护。无线信号控制单元用于将紧急临时限速信息、车站进路信息、地面行车指令传递至所述车地通信装置，以通过所述机车智能驾驶控制装置根据所述紧急临时限速信息、所述车站进路信息、所述地面行车指令信息对机车进行控制。天气检测单元用于将监测到的气象信息传递至所述车地通信装置，以通过所述机车智能驾驶控制装置根据所述气象信息采取相应的操纵策略对机车进行控制。

更具体地，智能调度单元ATS将地面系统的唤醒、休眠指令传递至车载；将地面系统的折返指令及折返位置传递至车载设备；接收车载设备传递至地面系统的各个机车的状态信息，实现地面系统对机车状态的实时监测。地面系统部署摄像头以及障碍物识别装置，地面入侵检测单元实时监测行人和动物跨越铁路、树木倾倒铁路路旁、落石落入轨道等侵限事故信息，以及桥梁隧道状态、边坡滑坡信息，并将检测结果传递至远程车载系统的车地通信装置，最终由机车智能驾驶控制装置ATO根据侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息进行安全防护。无线信号控制单元将紧急临时限速、车站进路等信息传递至车载系统的车地通信装置，最终由机车智能驾驶控制装置ATO根据临时限速信息控制机车速度，安全平稳通过紧急临时限速区段。天气检测单元将监测到的温度、雨雪情况等气象信息传递至车载系统的车地通信装置，再传递至机车智能驾驶控制装置ATO。

在本发明实施例中，车载系统与地面系统通过车地通信装置进行通信，负责与地面的智能调度单元、无线信号控制单元、地面入侵监测单元、天气检测单元、定位服务器进行无线通信，实现车载设备与地面设备的数据交互。图1中，MVB表示多功能车辆总线，RS422为通信接口，ETH表示通过以太网进行网络连接。

在本发明实施例中，机车智能驾驶控制装置ATO能够识别机车状态和所处运行场景，实现各个运行场景功能的自动化衔接，减少人工操作，提高了列车的运行安全和运营效率。全场景分为三个大类：机车段内作业、机车站场作业、机车正线运行的全部运行场景。其中，机车段内作业的运行场景至少包括：自动唤醒场景，自动检修整备场景，自动乘务接车整备场景，段内自动发车场景，段内自动调车调速场景，自动洗车停车场景，自动加砂停车场景，段内自动换端场景，段内自动折返场景，自动入库停车场景，自动休眠场景共11项自动化功能的运行场景。机车站场作业的运行场景至少包括：站场自动调车调速场景，站场自动返折场景，自动联挂场景，自动车钩试拉场景，站场自动换端场景，自动无线重联编组场景，自动无线重联解编场景，自动机能试验场景，站场自动发车场景共9项自动化功能的运行场景。机车正线运行的运行场景至少包括：自动车站车机联控场景，自动通过车站场景，自动对标站停场景，自动简略试验场景，自动过分相场景，自动贯通试验场景，自动区间停车场景，自动坡道起车场景，自动通过紧急临时限速区段场景，自动通过普通临时限速区段场景，定速巡航场景，自动循环空气制动场景共12个自动化功能的运行场景。

以下对各运行场景进行简略描述：

对于自动唤醒场景，所述自动唤醒装置AOM接收所述地面系统传输的唤醒指令，并根据所述唤醒指令执行机车唤醒操作。具体可以通过自动唤醒装置AOM传输的无线信号，地面系统可以查看库内在线机车，调度员可以通过地面系统的智能调度单元ATS选择需要唤醒的机车并发送唤醒指令，控制自动唤醒装置AOM接收唤醒指令后，控制机车自动闭合蓄电池，给机车智能驾驶控制装置ATO、列车运行监控装置LKJ、网络控制单元CCU等车载设备进行供电，实现机车的唤醒。

对于自动检修整备场景，所述机车智能驾驶控制装置ATO完成检修整备作业，包括：开关检查试验、后弓试验、主压缩机试验、前弓试验、自动弓试验、柜屏检查试验、辅助设备检查试验、电空位制动命令试验、制动控制器检查检车、制动命令试验、停放制动试验、牵引电制命令试验、断主断降弓试验。

对于自动乘务接车整备场景，自动完成乘务接车整备作业操作，乘务接车整备作业内容主要包括前弓试验、自动弓试验、制动控制器检查试验、制动命令试验、牵引电制命令试验、断主断降弓试验。

对于段内自动发车：机车智能驾驶控制装置ATO实时从列车运行监控装置LKJ获取段内调车信号，从障碍物检测单元ADAS获取障碍物信息，当段内调车信号允许发车且机车前方没有障碍物时，机车智能驾驶控制装置如果收到发车指令，向网络控制单元CCU和制动控制单元BCU发送相关控制指令，实现机车自动起车。其中，发车指令可由值乘人员通过智能显示单元HMI发出，也可由机车智能驾驶控制装置ATO自动识别发出。

对于段内或站场自动调车调速场景，机车智能驾驶控制装置ATO根据前方调车信号及线路信息进行运行曲线规划和机车控制，在遇到限速变低、通过特殊作业点等需要降低运行速度时，会自动完成调速控制；机车智能驾驶控制装置ATO从障碍物检测单元ADAS获取障碍物信息，当机车智能驾驶控制装置ATO检测到机车前方有障碍物，控制机车立即减速甚至停车。

对于自动洗车停车场景，将洗车点位置存储在机车智能驾驶系统车载电子地图，当机车接近加砂点时，机车智能驾驶控制装置ATO会控制智能显示单元HMI弹框提示是否需要洗车，如果作业人员选择需要洗车，机车智能驾驶控制装置ATO会控制机车上闸停车，洗车作业完成后再由司机进行再发车确认；如果作业人员选择不需要洗车或者超时未选择，机车智能驾驶控制装置ATO会控制机车继续前进。

对于自动加砂停车场景，将加砂点位置存储在机车智能驾驶系统车载电子地图，当机车接近加砂点时，机车智能驾驶控制装置ATO会控制智能显示单元HMI弹框提示是否需要加砂，如果作业人员选择需要加砂，机车智能驾驶控制装置ATO会控制机车上闸停车，加砂作业完成后再由司机进行再发车确认；如果作业人员选择不需要加砂或者超时未选择，机车智能驾驶控制装置ATO会控制机车继续前进。

对于段内或站场自动换端场景，段内作业过程中需要换端时，如果机车处于升弓、合主断、停放缓解状态，所述机车智能驾驶控制装置ATO控制机车自动断主断、降弓、施加停放；如果机车处于断主断、降弓、停放施加状态，所述机车智能驾驶控制装置ATO控制机车自动升弓、合主断、缓解停放。

对于段内或站场自动折返场景，所述机车智能驾驶控制装置ATO接收所述地面系统传输的折返点信息，结合防护曲线，进行折返调车作业，并实时检测所述机车是否越过折返点，如果是，则控制所述机车立即上闸停车。

对于自动入库停车场景，将入库停车的土档点位置存储在机车智能驾驶系统车载电子地图，当机车接近土档点时，机车智能驾驶控制装置ATO会控制机车上闸停车。

对于自动休眠场景，当机车完成所有作业，在库内需要进行休眠时，机车智能驾驶控制装置ATO向智能调度单元ATS申请机车休眠，机车智能驾驶控制装置ATO接收所述地面系统传输的休眠允许指令，根据所述休眠允许指令控制所述机车自动进行降弓、断主断和断蓄电池操作，通过所述机车智能驾驶控制装置ATO控制断开蓄电池使机车处于休眠的状态。

对于自动联挂场景，站场调车作业时，机车智能驾驶控制装置ATO根据障碍物检测数据检测到机车前方有待挂货车车辆时，自动调整机车速度，控制机车在距离被挂车辆第一预设距离处自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，作业人员选择进入联挂模式，机车智能驾驶控制装置ATO将控制机车自动起车，然后控制机车以不超过预设速度靠近待挂车辆，当机车距离被挂车第二预设距离时，机车智能驾驶控制装置ATO控制机车撤除牵引上小闸，机车最终停车。其中，第一预设距离优选为20m左右，预设速度优选为2km/h，第二预设距离优选为1.3m。

对于自动车钩试拉场景，所述机车智能驾驶控制装置进入自动试拉模式，控制机车输出一定的向后牵引力，如果车钩绷紧且没有断开则确定挂车完成，如果机车与车钩分离则施加空气制动停车，进行二次联挂。

对于自动无线重联编组场景，各车的机车智能驾驶控制装置ATO分别接收地面调度员通过智能调度单元ATS按照机车车号发送的列车编组信息，机车智能驾驶控制装置ATO按照机车车号识别属于本车的编组参数信息，再将处理后的编组参数信息传给智能显示单元HMI，编组参数信息包括但不限于：主/从车、编组模式、编组对象车型、编组对象车号、编组对象距离等，接收到有效的编组信息后，智能显示单元HMI和无线重联系统自动执行编组设置，进行机车的无线编组，列车无线编组完成后，将编组试验状态反馈给地面系统的智能调度单元ATS，方便地面调度员在线查看列车的编组状态。

对于自动无线重联解编场景，机车智能驾驶控制装置ATO识别机车到达终点站后，向地面系统的智能调度单元ATS申请解编，接收地面调度人员输入的允许解编指令后，智能调度单元ATS向机车智能驾驶控制装置ATO发送自动解编指令，机车智能驾驶控制装置ATO收到自动解编指令后传递给智能显示单元HMI，智能显示单元HMI和无线重联系统自动执行解编操作，列车完成自动解编后，机车智能驾驶控制装置ATO将解编状态反馈至地面系统的智能调度单元ATS。

对于自动机能试验场景，站场发车之前，需要进行机能试验验证机车的牵引和制动性能，机车智能驾驶控制装置进入机能试验模式，控制机车自动进行包括大闸减压试验和牵引电制试验的机能试验。根据大闸减压试验结果判断列车的空气制动性能并提示乘务员，根据牵引与电制实验结果判断列车的动力性能并提示乘务员。

站场自动发车：站场发车之际，列车运行监控装置LKJ处于降级模式，当机车信号开放后，机车智能驾驶控制装置ATO如果收到发车指令，进入发车流程，按照先给动力后缓解列车管的原则控制列车启动。发车指令可由值乘人员通过智能显示单元HMI发出，也可由机车智能驾驶控制装置ATO自动识别发出。

对于自动车站车机联控场景，车机联控点存储在所述车载电子地图中，所述机车智能驾驶控制装置ATO根据所述车载电子地图识别到所述机车接近所述车机联控信息中的联控点，向所述地面系统申请联控信息，地面系统通过无线信号控制单元将前方车站进路信息传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，再传递至机车智能驾驶控制装置ATO，通过车机联控获取的车站进路信息包括但不限于：列车通过许可信息、通过股道及限速信息等，机车智能驾驶控制装置ATO根据以上车站进路信息提前进行车站通过或者车站停车控制。

对于自动通过车站场景，通过地面无线信号控制单元，将地面的紧急临时限速信息传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，再传递至机车智能驾驶控制装置ATO，紧急临时限速信息包括限速起点位置、限速速度、限速终点位置等信息，机车智能驾驶控制装置ATO根据紧急临时限速信息和列车运行监控装置LKJ提供的坡道、弯道、机车信号等信息进行通过紧急临时限速区段的规划和控制。

对于自动对标站停场景，将各个车站各个股道的存入机车智能驾驶系统车载电子地图，当在站内为停车场景时，机车智能驾驶控制装置ATO根据列车运行监控装置LKJ提供的机车当前位置和电子地图提供的对标位置，分阶段控制列车速度，规划合适的空气制动施加点，实现精准对标停车。

对于自动过分相场景，将分相区数据存入智能驾驶系统车载电子地图，机车智能驾驶控制装置ATO根据列车运行监控装置LKJ限速、轨道线路条件、列车总重、当前列车速度、分相区数据，自动规划分相区前后的运行曲线；机车智能驾驶控制装置ATO控制列车在运行到分相点前达到合适的过分相速度，机车智能驾驶控制装置ATO通过计算选择合适的列车卸载点，保证列车在G2点前完成卸载的同时避免列车卸载时造成较大冲动。

对于自动贯通试验场景，将贯通试验区数据存入机车智能驾驶系统车载电子地图，机车智能驾驶控制装置ATO感知前方有贯通试验区时，提前控制机车达到贯通试验最低速度，列车达到贯通试验区段起始点时，机车智能驾驶控制装置ATO控制列车管减压，并通过智能显示单元HMI提示“开始贯通试验”；机车智能驾驶控制装置ATO判断满足缓解条件(根据列车编组、减压量计算排风时间)后，控制机车缓解列车管，完成贯通试验。

对于自动区间停车场景，机车智能驾驶控制装置ATO通过列车运行监控装置LKJ实施感知前方的坡道数据、弯道数据。当前方机车信号关闭时，机车智能驾驶控制装置ATO识别为停车场景自动进行停车规划，停车规划尽量避免列车停在连续弯道区域，停车区域如果为大上坡区段，规划的空气制动施加速度不低于20km/h。

对于自动简略试验场景，在区间和站内停车时，所述机车智能驾驶控制装置ATO实时监测停车时间，当停车时间超过第一预设时间时，控制列车减压第一预设减压值，并保压第二预设时间，检测列车管压力，根据泄露量判断机车空气制动性能是否正常。其中，第一预设时间优选为20分钟，第二预设时间优选为1分钟，第一预设减压值优选为100kPa。

自动坡道起车：当前方机车信号开放时，机车智能驾驶控制装置ATO根据列车运行监控装置LKJ提供的坡道数据、弯道数据，规划起车曲线，机车智能驾驶控制装置ATO收到发车命令后，开始控制列车起车。如果前方为上坡道，机车智能驾驶控制装置ATO控制机车会逐步给牵引力，然后单缓小闸，继续给牵引力到起车阻力(根据具体坡道和重量计算)再缓解列车管。如果前方为平道起车，机车智能驾驶控制装置ATO控制列车管开始充风，当尾部风压达到550kPa(定压600kPa)、充风流量小于1500时ATO自动给牵引力。如果前方为下坡道，会先缓解大闸，然后再给牵引力并同时缓解小闸。发车指令可由值乘人员通过智能显示单元HMI发出，也可由机车智能驾驶控制装置ATO自动识别发出。

对于自动通过普通临时限速区段场景，机车智能驾驶控制装置ATO根据前方临时限速、轨道线路条件、列车总重及当前列车速度等参数进行牵引计算，自动规划出列车通过临时限速的运行曲线，在临时限速下降点前800米处将列车速度控制在临时限速之下5km/h。

对于自动通过紧急临时限速区段场景，通过无线信号控制单元，将地面系统的紧急临时限速信息传递至车载系统中的所述车地通信装置，再传递至机车智能驾驶控制装置ATO，紧急临时限速信息包括但不限于：限速起点位置、限速速度、限速终点位置等信息，机车智能驾驶控制装置ATO根据紧急临时限速信息和列车运行监控装置LKJ提供的坡道、弯道、机车信号等信息进行通过紧急临时限速区段的规划和控制。

对于定速巡航场景，乘务员可根据需要在智能显示单元HMI输入定速，机车智能驾驶控制装置ATO识别前方为非长大下坡区段、非停车场景、且设定速度在安全范围之内，接受定速要求，按照设定速度及时调整行车规划以满足定速巡航需求。

对于自动循环空气制动场景，机车智能驾驶控制装置ATO通过列车运行监控装置LKJ提供的坡道数据，识别前方为连续的长大下坡区段。机车智能驾驶控制装置ATO根据线路坡道、线路限速要求规划空气制动调速的初次减压速度和位置，并合理使用电制进行联合控速，最大可使用满电制；根据列车编组，计算列车缓解所需的充风时间，规划列车的缓解位置、速度，估算列车充风过程的涨速值；在满足充风条件约束的情况下，继续规划下次循环制动的减压速度、位置；空气制动调速规划出现不满足速度约束、缓解条件约束情况，需重新进行空气制动调速规划。

本发明实施例针对机车运营的全部场景，所述专家诊断单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元以及所述地面入侵检测单元形成车载地面安全联动系统，对列车运行安全进行全方位保障，实现相关自动化功能，具体分别针对正常运用场景和异常运用场景实现相关自动化功能。以上主要是针对正常运行场景。而对于异常运行场景，所述专家诊断单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元以及所述地面入侵检测单元获取所述机车运行过程中的异常信息，确定异常场景，异常场景包括但不限于：牵引封锁，电制封锁，信号掉白，受电弓故障，主断故障，压缩机故障，显示器故障，通信故障，监控故障，编组异常，动力损失故障，制动控制单元故障，信号突变，前方有障碍物、异物入侵等；所述机车智能驾驶控制装置ATO根据所述异常场景进行预设数量个等级的自动预警和/或自动异常处理。优选地，预设数量为4级。机车智能驾驶控制装置ATO结合专家诊断单元、弓网检测单元、障碍物检测单元、地面入侵检测单元识别各类机车故障和异常场景，针对异常情况的安全隐患等级，进行4个等级的安全防护策略。

第一级：文字和语音进行提示，注意列车运行、维持列车自动运行。触发源包括：牵引封锁、电制封锁、信号掉白等。

第二级：文字和语音提示人工接管，维持电制，提示15秒到限未进行人工干预时用初制动进行保护，安全导向列车减速运行或者停车。触发源包括：主断故障、动力损失严重、信号突变、网络控制单元CCU通信中断等。

第三级：常用制动/惩罚制动保护，文字和语音提示，安全导向列车停车。触发源包括：受电弓故障、弓网燃弧、制动控制单元BCU故障、异物入侵等。

第四级：紧急制动，文字和语音提示，安全导向列车停车。触发源包括：前方有障碍物等。

在机车整个运行过程中，本发明实施例的机车智能驾驶系统通过识别机车状态和所处场景，实现各个场景功能的自动化衔接，减少人工操作，实现系统的高度自动化。可选地，机车智能驾驶控制装置还用于：根据车载电子地图、所述列车运行监控装置、所述障碍物检测单元、所述无线信号控制单元、所述天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能。

以下依据机车整个运行过程进行具体描述：

所述自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，机车智能驾驶控制装置ATO检查机车状态，网络控制单元CCU和制动控制单元BCU等设备未报机车异常，机车智能驾驶控制装置ATO再检查是否已经完成自动乘务接车整备，如果还未做自动乘务接车整备试验，所述机车智能驾驶控制装置ATO识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业。更具体地，自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，对以下条件进行逐一判断：自动唤醒后第四预设时间内没有自动整备记录；所述网络控制单元检测机车牵引设备和主电路正常工作、牵引电制手柄在大零位、方向手柄在零位；所述制动控制单元检测机车制动设备正常工作、机车处于减压制动状态、自动制动手柄和单独制动手柄在制动位、本节机车制动机处于本机位；机车处于零速状态；所述列车运行监控装置处于调车或者出入段模式；如果以上条件全部满足，所述机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，整备完成后记录机车已处于整备成功状态。其中第四预设时间优选为3分钟。

自动乘务接车整备场景完成后，所述机车智能驾驶控制装置ATO向所述地面系统的所述智能调度单元ATS发送授权请求，所述机车智能驾驶控制装置ATO识别授权信息将各自关联的机车设定为主控机车或者附挂机车，同时各个机车的所述列车运行监控装置ATO接收来自所述智能调度单元ATS的发车参数并按照发车参数进行设定；主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO在确认所述列车运行监控装置ATO进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，激活智能驾驶模式后所述机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放。其中发车参数包括LKJ模式、列车计长、列车载重等。更具体地，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，对以下条件进行逐一判断：存在整备成功的记录且未进入过智能驾驶模式；收到授权信息且本节机车被授权为主控机车；所述网络控制单元检测机车牵引设备和主电路正常工作、牵引电制手柄在大零位、方向手柄在零位；所述制动控制单元检测机车制动设备正常工作、机车处于减压制动状态、自动制动手柄和单独制动手柄在制动位、本节机车制动机处于本机位；机车处于零速状态；所述列车运行监控装置处于调车或者出入段模式；如果以上条件全部满足，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，同时记录机车已进入过智能驾驶模式。

待调车信号开放后且机车前方没有障碍物时，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车自动起车。

自动发车后，通过所述段内自动调车调速场景、所述自动洗车停车场景或所述自动加砂停车场景时，所述机车智能驾驶控制装置ATO根据车载电子地图提供的场景信息自动调速运行，完成对应运行场景的运行后再次控制机车自动起车。如遇到加砂点等特殊作业点时，自动识别作业内容并提示是否需要作业，值乘人员选择“需要作业”，机车智能驾驶控制装置ATO控制机车自动停车，停车后弹框提示值乘人员是否作业完毕，待作业完毕后，值乘人员通过智能显示单元HMI确认“作业完毕”，机车智能驾驶控制装置ATO再次控制机车自动起车。

遇到前方有所述段内自动折返场景，完成折返点停车后，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO自动识别即将进入自动换端场景，通过所述智能显示单元HMI提示即将换端，如果第三预设时间后未收到值乘人员的干预信息，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放等的自动换端操作。

主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO将完成换端操作的状态传递给所述智能调度单元ATS，所述智能调度单元ATS给所有机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO发送新的授权信息，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车；新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO识别由附挂机车变为主控机车后，将自动激活智能驾驶模式，并控制新主控机车执行升弓、合主断、缓解停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，等待调车信号开放。

调车信号再次开放后且机车前方没有障碍物时，新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车再次自动起车。

站场自动调车过程中，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO检测到货车车辆，自动识别即将进入自动联挂场景，自动控制机车在距离货车车辆第一预设距离自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，接收到值乘人员选择的进入联挂模式的信息后，所述机车智能驾驶控制装置ATO将控制机车自动起车，完成联挂操作。

自动联挂完成后，机车速度为零，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO自动识别即将进行自动车钩试拉场景作业，自动控制机车进行车钩试拉场景操作。可选地，自动联挂完成后，对以下条件进行逐一判断：自动联挂完成不超过第四预设时间；机车在所述第四预设时间内经历预设速度范围的停车过程，如果以上条件全部满足，所述机车智能驾驶控制装置控制所述智能显示单元弹框提示“第五预设时间后即将进入自动车钩试拉”，如果未接收到人工干预信息，则所述第五预设时间后所述机车智能驾驶控制装置控制机车进行车钩试拉场景操作。其中所述预设速度范围优选为速度由大于2km/h到0km/h的停车过程，第五预设时间优选为30秒。

自动车钩试拉场景操作完成后，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO自动识别即将再次进行站场自动换端场景作业，控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放等的自动换端操作。

主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO将完成车钩试拉的状态传递给所述智能调度单元ATS，所述智能调度单元ATS给所有机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO发送新的授权信息，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，新主控机车接收另外一端刚完成车钩试拉后，识别将进行自动无线重联编组场景作业，开始向所述智能调度单元ATS发送编组申请，所述智能调度单元ATS响应并发送编组参数至各个机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO，完成自动无线重联编组。

自动无线重联编组完成后，重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO识别即将激活智能驾驶模式，进入智能驾驶模式后，执行升弓、合主断、缓解停放的操作；同时，所述机车智能驾驶控制装置ATO将编组完成的信息发送至所述智能调度单元ATS，所述智能调度单元ATS向所述列车运行监控装置LKJ发送正线发车参数，所述列车运行监控装置LKJ收到正线发车参数后进入降级模式。

完成自动编组后首次进入智能驾驶模式且完成升弓、合主断，且所述列车运行监控装置LKJ进入降级模式后，重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO识别即将进入自动机能试验场景。

自动机能试验完成后，重联主控机车的等待机车信号开放；机车信号开放后，重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置ATO控制列车进行始发站自动起车。

始发站起车后，所述列车运行监控装置ATO根据定位信息在对标信号机处，列车运行监控装置自动进入通常模式。

正线运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置ATO根据车载电子地图提供的分相信息、贯通试验点、车机联控点信息，进行场景识别，完成自动过分相、自动贯通试验、车机联控信息获取；所述机车智能驾驶控制装置ATO根据获取的紧急临时限速信息进行场景识别，完成自动通过紧急临时限速区段；所述机车智能驾驶控制装置ATO根据所述列车运行监控装置LKJ提供的站信息以及自动车机联控提供的进路信息进行场景识别，完成车站自动通过；所述机车智能驾驶控制装置ATO根据机车信号和车载电子地图提供的停车点信息进行场景识别，完成自动对标站停；所述机车智能驾驶控制装置ATO根据所述列车运行监控装置提供的坡道信息进行场景识别，完成自动循环空气制动控制和自动坡道起车控制。

区间或者站内停车后，所述机车智能驾驶控制装置ATO开始计时，停车超过第一预设时间后，自动执行简略试验。

区间或者站内停车后，以及信号开放后，所述机车智能驾驶控制装置ATO根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，完成自动坡道起车。更具体地，机车智能驾驶控制装置根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，如果是上坡起车，所述机车智能驾驶控制装置控制机车输出牵引力并逐步增大牵引力，然后所述控制制动控制单元对机车制动缸进行缓解，同时计算起车所需克服阻力大小，当输出牵引力大小达到所需克服阻力大小后再控制所述制动控制单元缓解列车管；如果是平坡起车或者下坡起车，所述机车智能驾驶控制装置先控制所述制动控制单元缓解列车管，然后再控制机车输出牵引力并逐步增大牵引力，并同时控制所述制动控制单元对机车制动缸进行缓解。

所述机车智能驾驶控制装置识别到达终点站后，向所述智能调度单元ATS申请解编，所述机车智能驾驶控制装置ATO接收地面调度人员通过所述智能调度单元ATS发送的允许解编指令后，控制列车完成自动解编。

列车解编后，机车入库过程中，所述机车智能驾驶控制装置ATO根据车载电子地图提供的作业点信息自动调速运行，如果遇到洗车点等特殊作业点时，根据需要停车作业后，并在作业完毕，再次控制机车自动起车。如遇到洗车点等特殊作业点时，自动识别作业内容并提示是否需要作业，值乘人员选择“需要作业”，机车智能驾驶控制装置ATO控制机车自动停车，停车后弹框提示值乘人员是否作业完毕，待作业完毕后，值乘人员通过智能显示单元HMI确认“作业完毕”，机车智能驾驶控制装置ATO再次控制机车自动起车。

所述机车智能驾驶控制装置ATO根据车载电子地图提供的土档信息进行入库停车，已在土档前停车后，所述机车智能驾驶控制装置ATO识别即将进入自动休眠场景，向所述智能调度单元ATS发送休眠申请，所述机车智能驾驶控制装置ATO接收地面调度人员通过所述智能调度单元ATS发送的允许休眠指令，控制机车完成自动休眠。

至此完成机车整个运行过程中识别机车状态和所处场景，在自动唤醒-自动段内作业-自动站场作业-自动正线作业-自动站场作业-自动段内作业-自动休眠的全场景功能的自动化衔接，无需人工干预。本发明实施例的全场景运行的机车智能驾驶系统采用了紧急临时限速、车站进路等地面信息的无线信号传输技术，进一步提高机车列车运营效率；用多源信息融合的外部环境感知技术(融入气象信息、地面异物入侵信息等)，进一步提高了列车运输安全性；针对机车运营的全部场景，实现相应自动化功能，并实现各个场景功能的自动化衔接，极大地提高了机车操纵的智能化程度，为目前自动化程度最高的机车智能驾驶系统；同时，通过实现站段作业自动化、自动获取车机联控信息等，提高了列车的运行安全和运营效率。

在本发明实施例中，机车智能驾驶控制装置支持地面远程行车指挥功能。在机车运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置接收地面调度人员根据线路车流情况传输的行车指令，并根据所述行车指令调整控车策略。具体地，机车运行过程中，地面调度人员根据线路车流情况，可通过所述无线信号控制单元输出行车指令，如慢行、赶点、停车等，所述机车智能驾驶控制装置收到行车指令后调整控车策略，以满足远程行车指挥要求。在机车运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置还可以接收专家诊断单元、弓网检测单元、障碍物检测单元以及地面入侵检测单元形成的车载地面安全联动系统监测到的重大事件信息，根据所述重大事件信息自动生成事故报警和处置建议并通过所述智能显示单元通知车载工作人员，同时通过所述车地通信装置远程发送至地面无线信号控制单元以通知地面工作人员，以便车载工作人员和地面工作人员及时了解情况并采取相应的措施。其中重大事件包括但不限于重大故障、线路事故、自然灾害等。

本发明实施例的全场景运行的机车智能驾驶系统包括：车载系统和地面系统，车载系统包括：机车智能驾驶控制装置、自动唤醒装置、弓网检测单元、专家诊断单元、列车运行监控装置，车地通信装置，智能显示单元，障碍物检测单元，制动控制单元，网络控制单元，无线同步操控单元以及卫星定位单元；地面系统包括：智能调度单元、地面入侵检测单元、无线信号控制单元以及天气检测单元，能够针对机车运营的全部运行场景，实现所有场景对应的自动化控制功能，在此基础上，进一步识别列车当前状态和下一运行场景，并实现所有场景对应功能的自动化衔接，提高了列车的运营效率和运行安全。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明实施例时可以把各模块的功能在同软件和/或硬件中实现。

本发明实施例还提供了一种应用于前述的全场景运行的机车智能驾驶系统的机车智能驾驶方法。具体应用于机车智能驾驶系统的机车智能驾驶控制装置ATO，用于实现全场景中所有运行场景对应的自动化功能，如附图2所示，机车智能驾驶方法包括：

步骤S11：自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业。

在步骤S11中，自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，机车智能驾驶控制装置ATO检查机车状态，网络控制单元CCU和制动控制单元BCU等设备未报机车异常，机车智能驾驶控制装置ATO再检查是否已经完成自动乘务接车整备，如果还未做自动乘务接车整备试验，所述机车智能驾驶控制装置ATO识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业。

在步骤S11之前，接收地面系统传输的唤醒指令，通过所述自动唤醒装置执行唤醒操作。优选地，通过自动唤醒装置AOM传输的无线信号，地面系统可以查看库内在线机车，调度员可以通过地面系统的智能调度单元ATS选择需要唤醒的机车并发送唤醒指令，控制自动唤醒装置AOM接收唤醒指令后，控制机车自动闭合蓄电池，给机车智能驾驶控制装置ATO、列车运行监控装置LKJ、网络控制单元CCU等车载设备进行供电，实现机车的唤醒。

步骤S12：自动乘务接车整备场景完成后，所述机车智能驾驶控制装置向所述地面系统的所述智能调度单元发送授权请求，所述机车智能驾驶控制装置识别授权信息将各自关联的机车设定为主控机车或者附挂机车，同时各个机车的所述列车运行监控装置接收来自所述智能调度单元的发车参数并按照发车参数进行设定；主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，激活智能驾驶模式后所述机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放。

在本发明实施例中，自动乘务接车整备完成后，主控机车的机车智能驾驶控制装置ATO地面系统发送授权请求。机车智能驾驶控制装置ATO接收并响应地面系统传输的授权信息，根据所述授权信息将所述机车中关联的各机车分别设定为主控机车或附挂机车，并根据地面系统传输的所述发车参数进行参数设定。主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程。激活智能驾驶模式后所述机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放。

步骤S13：待调车信号开放后且机车前方没有障碍物时，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车自动起车。

在本发明实施例中，待调车信号开放后，通过障碍物检测单元检测到所述机车前方没有障碍物时，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车自动起车。

步骤S14：机车行驶过程中，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图、列车运行监控装置、障碍物检测单元、无线信号控制单元、天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能。

在本发明实施例中，所述控制点信息包括但不限于：前方调车信息、障碍物信息、车机联控信息、对标站信息、分相信息、股道信息、禁停区信息、紧急临时限速区段信息、气象信息、车站进路信息、地面侵限信息等。所述作业点信息包括但不限于：加砂点信息、洗车点信息、换端信息、折返点信息、土档信息等。所述运行状态信息包括但不限于：所述机车的当前位置信息、当前速度、机车总重、机车编组信息、最大可用牵引力/电制力、列车管管压信息、制动缸压力信息、主断信息、受电弓信息、机车故障信息等。所述线路信息包括但不限于：调车信号信息、机车信号信息、信号机信息、坡道信息、线路限速信息、弯道信息、车站信息、位置信息等。

在步骤S14中，可选地，自动发车后，根据前方调车信息、加砂点信息、洗车点信息识别到段内自动调车调速场景、自动洗车停车场景或自动加砂停车场景时，根据车载电子地图提供的场景信息自动调速运行，完成对应运行场景的运行后再次控制机车自动起车。根据折返点信息识别遇到前方有段内自动折返场景，完成折返点停车后，自动识别即将进入自动换端场景，通过智能显示单元提示即将换端，如果第三预设时间后未收到值乘人员的干预信息，通过主控机车的机车智能驾驶控制装置控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车，另外一端的机车将被设置为新的主控机车；通过新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别由附挂机车变为主控机车后，将自动激活智能驾驶模式，并控制新主控机车执行升弓、合主断、缓解停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，等待调车信号开放。调车信号再次开放后且机车前方没有障碍物时，通过新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车再次自动起车。站场自动调车过程中，通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置检测到货车车辆，自动识别即将进入自动联挂场景，自动控制机车在距离货车车辆第一预设距离自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，接收到值乘人员选择的进入联挂模式的信息后，所述机车智能驾驶控制装置将控制机车自动起车，完成联挂操作；自动联挂完成后，机车速度为零，通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进行自动车钩试拉场景作业，自动控制机车进行车钩试拉场景操作；自动车钩试拉场景操作完成后，通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将再次进行站场自动换端场景作业，控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作。通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置将完成车钩试拉的状态传递给地面系统的智能调度单元，所有机车的所述机车智能驾驶控制装置接收所述智能调度单元发送的新的授权信息，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，新主控机车接收另外一端刚完成车钩试拉后，识别将进行自动无线重联编组场景作业，开始向所述智能调度单元发送编组申请，各个机车的所述机车智能驾驶控制装置接收所述智能调度单元响应并发送的编组参数，完成自动无线重联编组。自动无线重联编组完成后，通过重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别即将激活智能驾驶模式，进入智能驾驶模式后，执行升弓、合主断、缓解停放的操作；同时，将编组完成的信息发送至所述智能调度单元，接收所述智能调度单元发送的正线发车参数，并在收到正线发车参数后进入降级模式。完成自动编组后首次进入智能驾驶模式且完成升弓、合主断，且所述列车运行监控装置进入降级模式后，通过重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动机能试验场景。自动机能试验完成后，重联主控机车的等待机车信号开放；机车信号开放后，控制列车进行始发站自动起车。始发站起车后，根据定位信息在对标信号机处，列车运行监控装置自动进入通常模式。正线运行过程中，根据车载电子地图提供的分相信息、贯通试验点、车机联控点信息，进行场景识别，完成自动过分相、自动贯通试验、车机联控信息获取；根据获取的紧急临时限速信息进行场景识别，完成自动通过紧急临时限速区段；根据列车运行监控装置提供的站信息以及自动车机联控提供的进路信息进行场景识别，完成车站自动通过；根据机车信号和车载电子地图提供的停车点信息进行场景识别，完成自动对标站停；根据所述列车运行监控装置提供的坡道信息进行场景识别，完成自动循环空气制动控制和自动坡道起车控制。区间或者站内停车后，通过所述机车智能驾驶控制装置开始计时，停车超过第一预设时间后，自动执行简略试验。区间或者站内停车后，以及信号开放后，根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，完成自动坡道起车。

步骤S15：所述机车智能驾驶控制装置检测到机车到达终点站后，接收地面系统传输的允许解编指令进行自动解编，并在解编后进行自动入库和休眠。

在步骤S15中，可选地，根据所述车载电子地图及所述运行状态信息检测到机车到达终点站后，向所述智能调度单元申请解编。接收所述地面系统发送的允许解编指令，根据所述允许解编指令执行自动解编操作，并将解编状态反馈所述地面系统。列车解编后，机车入库过程中，根据车载电子地图提供的作业点信息自动调速运行，并在作业完毕后，再次控制机车自动起车。根据所述车载电子地图获取入库停车的土档点位置进行入库停车，在检测到所述机车接近所述土档点位置时，自动控制所述机车上闸停车，识别即将进入自动休眠场景。向所述智能调度单元发送休眠申请，并接收所述智能调度单元传输的休眠允许指令，根据所述休眠允许指令控制所述机车自动进行降弓、断主断和断蓄电池操作，控制机车完成自动休眠。

在本发明实施例中，还对异常运用场景进行分级预警。包括：通过所述机车的专家诊断单元、弓网检测单元、障碍物检测单元以及地面入侵检测单元获取所述机车运行过程中的异常信息，确定异常场景；根据所述异常场景进行预设数量个等级的自动预警和/或自动异常处理。机车故障和异常场景包括：牵引封锁，电制封锁，信号掉白，受电弓故障，主断故障，压缩机故障，显示器故障，通信故障，监控故障，编组异常，动力损失故障，制动控制单元故障，信号突变，前方有障碍物、异物入侵等。针对异常情况的安全隐患等级，进行4个等级的安全防护策略。

本发明通过接收地面系统传输的唤醒指令，通过所述自动唤醒装置执行唤醒操作；机车自动唤醒后，检查机车状态，识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，进行自动乘务接车整备；接收所述地面系统授权信息并分别设置主控机车和附挂机车，接收所述地面系统发送的发车参数，并根据所述发车参数进行设置并进行自动起车；机车行驶过程中，根据车载电子地图、列车运行监控装置、障碍物检测单元、无线信号控制单元、天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能；检测到机车到达终点站后，接收地面系统传输的允许解编指令进行自动解编，并在解编后进行自动入库和休眠，能够针对机车运营的全部运行场景，实现所有场景对应的自动化控制功能，在此基础上，进一步识别列车当前状态和下一运行场景，并实现所有场景对应功能的自动化衔接，提高了列车的运营效率和运行安全。

上述对本发明特定实施例进行了描述。在一些情况下，在以上各实施例中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

上述实施例的机车智能驾驶方法应用于实现前述实施例中相应的机车智能驾驶系统，并且具有相应的系统实施例的有益效果，在此不再赘述。

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，并非旨在暗示本公开的范围被限于这些例子；在本申请的思路下，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，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中各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。

本申请中各实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中各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，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种全场景运行的机车智能驾驶系统，其特征是，所述机车智能驾驶系统用于实现全场景中所有运行场景对应的自动化功能，包括：车载系统和地面系统；其中，

所述车载系统包括：

机车智能驾驶控制装置，用于运行核心控制算法，控制机车全场景运行的自动化作业；

自动唤醒装置，用于负责接收地面的唤醒指令信息或休眠指令信息，根据所述唤醒指令信息控制机车上电，或根据所述休眠指令信息控制机车断电；

弓网检测单元，用于负责监测弓网的状态信息并进行弓网状态识别，将弓网信息报送给所述机车智能驾驶控制装置，以根据所述弓网信息进行安全防护；

专家诊断单元，用于监测机车及设备运行状态，对故障进行预警和分级，并将诊断结果报送给所述机车智能驾驶控制装置，以根据故障等级进行机车故障安全导向；

以及，用于实时获取线路信息和运行状态信息的列车运行监控装置，用于与地面系统进行通信的车地通信装置，用于信息显示的智能显示单元，用于检测障碍物的障碍物检测单元，用于控制空气制动系统的制动控制单元，用于获取整车信息和实现牵引、传动控制的网络控制单元，用于交互主车与从车信息的无线同步操控单元，用于执行列尾风压查询和排风指令、反馈列尾风压的列尾主机，用于机车定位的卫星定位单元和应答器、轨道电路信息接收单元；所述自动唤醒装置、所述专家诊断单元、所述列车运行监控装置、所述智能显示单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元、所述车地通信装置、所述列尾主机、所述制动控制单元、所述网络控制单元以及无线同步操控单元与所述机车智能驾驶控制装置进行通信连接，所述车地通信装置与所述列车运行监控装置进行通信连接，所述卫星定位单元、所述应答器、轨道电路信息接收单元与所述列车运行监控装置进行通信连接；

所述地面系统包括：与所述车地通信装置无线连接的智能调度单元、地面入侵检测单元、无线信号控制单元以及天气检测单元；

所述智能调度单元用于站场作业或段内作业时传递唤醒信息、休眠信息、折返信息、列车参数信息、发车参数信息、无线重联编组信息至所述车载系统，以及接收所述车载系统传递过来的各个机车的状态信息，以实现地面对机车状态的实时监测；

所述地面入侵检测单元用于实时监测列车运行轨道的侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息，并传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，以通过所述机车智能驾驶控制装置根据所述侵限事故信息、桥梁隧道状态、边坡滑坡信息进行安全防护；

所述无线信号控制单元用于将紧急临时限速信息、车站进路信息、地面行车指令传递至所述车地通信装置，以通过所述机车智能驾驶控制装置根据所述紧急临时限速信息、所述车站进路信息、所述地面行车指令信息对机车进行控制；

所述天气检测单元用于将监测到的气象信息传递至所述车地通信装置，以通过所述机车智能驾驶控制装置根据所述气象信息采取相应的操纵策略对机车进行控制。

2.如权利要求1所述的机车智能驾驶系统，其特征是，所述全场景包括机车段内作业、机车站场作业、机车正线运行的全部运行场景，其中，

机车段内作业的运行场景至少包括：自动唤醒场景，自动检修整备场景，自动乘务接车整备场景，段内自动发车场景，段内自动调车调速场景，自动洗车停车场景，自动加砂停车场景，段内自动换端场景，段内自动折返场景，自动入库停车场景，自动休眠场景；

机车站场作业的运行场景至少包括：站场自动调车调速场景，站场自动返折场景，自动联挂场景，自动车钩试拉场景，站场自动换端场景，自动无线重联编组场景，自动无线重联解编场景，自动机能试验场景，站场自动发车场景；

机车正线运行的运行场景至少包括：自动车站车机联控场景，自动通过车站场景，自动对标站停场景，自动简略试验场景，自动过分相场景，自动贯通试验场景，自动区间停车场景，自动坡道起车场景，自动通过紧急临时限速区段场景，自动通过普通临时限速区段场景，定速巡航场景，自动循环空气制动场景。

3.如权利要求2所述的机车智能驾驶系统，其特征是，

对于自动唤醒场景，所述自动唤醒装置接收所述地面系统传输的唤醒指令，并根据所述唤醒指令执行机车唤醒操作；

对于自动休眠场景，所述机车智能驾驶控制装置接收所述地面系统传输的休眠允许指令，根据所述休眠允许指令控制所述机车自动进行降弓、断主断和断蓄电池操作，通过所述自动唤醒装置控制断开蓄电池使机车处于休眠的状态；

对于自动检修整备场景，所述机车智能驾驶控制装置完成检修整备作业，包括：开关检查试验、后弓试验、主压缩机试验、前弓试验、自动弓试验、柜屏检查试验、辅助设备检查试验、电空位制动命令试验、制动控制器检查检车、制动命令试验、停放制动试验、牵引电制命令试验、断主断降弓试验；

对于段内或站场自动换端场景，如果机车处于升弓、合主断、停放缓解状态，所述机车智能驾驶控制装置控制机车自动断主断、降弓、施加停放；如果机车处于断主断、降弓、停放施加状态，所述机车智能驾驶控制装置控制机车自动升弓、合主断、缓解停放；

对于段内或站场自动折返场景，所述机车智能驾驶控制装置接收所述地面系统传输的折返点信息，结合防护曲线，进行折返调车作业，并实时检测所述机车是否越过折返点，如果是，则控制所述机车立即上闸停车；

对于自动车钩试拉场景，所述机车智能驾驶控制装置进入自动试拉模式，控制机车输出一定的向后牵引力，如果车钩绷紧且没有断开则确定挂车完成，如果机车与车钩分离则施加空气制动停车，进行二次联挂；

对于自动无线重联编组场景，各车的所述机车智能驾驶控制装置分别接收地面调度员通过所述智能调度单元按照机车车号发送的列车编组信息，所述机车智能驾驶控制装置按照所述机车车号识别属于本车的编组参数信息，再将处理后的编组参数信息传给所述智能显示单元，所述编组参数信息包括但不限于：主/从车、编组模式、编组对象车型、编组对象车号、编组对象距离，接收到有效的所述编组参数信息后，所述智能显示单元和无线重联系统自动执行编组设置，进行机车的无线编组，列车无线编组完成后，将编组试验状态反馈给所述地面系统的所述智能调度单元，方便地面调度员在线查看列车的编组状态；

对于自动无线重联解编场景，所述机车智能驾驶控制装置识别机车到达终点站后，向所述智能调度单元申请解编，接收地面调度人员输入的允许解编指令后，所述智能调度单元向所述机车智能驾驶控制装置发送自动解编指令，所述机车智能驾驶控制装置收到所述自动解编指令后传递给所述智能显示单元，所述智能显示单元和无线重联系统自动执行解编操作，列车完成自动解编后，所述机车智能驾驶控制装置将解编状态反馈至所述智能调度单元；

对于自动机能试验场景，所述机车智能驾驶控制装置进入机能试验模式，控制机车自动进行包括大闸减压试验和牵引电制试验的机能试验；

对于自动车站车机联控场景，车机联控点存储在车载电子地图中，所述机车智能驾驶控制装置根据所述车载电子地图识别到所述机车接近车机联控信息中的联控点，向所述地面系统申请联控信息，所述地面系统通过所述无线信号控制单元将前方车站进路信息传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，再传递至所述机车智能驾驶控制装置，通过车机联控获取的车站进路信息包括但不限于：列车通过许可信息、通过股道及限速信息，所述机车智能驾驶控制装置根据以上车站进路信息提前进行车站通过或者车站停车控制；

对于自动通过紧急临时限速区段场景，通过所述无线信号控制单元，将所述地面系统的紧急临时限速信息传递至所述车载系统中的所述车地通信装置，再传递至所述机车智能驾驶控制装置，紧急临时限速信息包括但不限于：限速起点位置、限速速度、限速终点位置，所述机车智能驾驶控制装置根据紧急临时限速信息和所述列车运行监控装置提供的坡道、弯道、机车信号进行通过紧急临时限速区段的规划和控制；

对于自动简略试验场景，在区间和站内停车时，所述机车智能驾驶控制装置实时监测停车时间，当停车时间超过第一预设时间时，控制列车减压第一预设减压值，并保压第二预设时间，检测列车管压力，根据泄露量判断机车空气制动性能是否正常。

4.如权利要求2所述的机车智能驾驶系统，其特征是，所述机车智能驾驶控制装置还用于：

根据车载电子地图、所述列车运行监控装置、所述障碍物检测单元、所述无线信号控制单元、所述天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；

根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能。

5.如权利要求4所述的机车智能驾驶系统，其特征是，

所述自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，所述机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业；

自动乘务接车整备场景完成后，所述机车智能驾驶控制装置向所述地面系统的所述智能调度单元发送授权请求，所述机车智能驾驶控制装置识别授权信息将各自关联的机车设定为主控机车或者附挂机车，同时各个机车的所述列车运行监控装置接收来自所述智能调度单元的发车参数并按照发车参数进行设定；主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，激活智能驾驶模式后所述机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放；

待调车信号开放后且机车前方没有障碍物时，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车自动起车；

自动发车后，通过所述段内自动调车调速场景、所述自动洗车停车场景或所述自动加砂停车场景时，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的场景信息自动调速运行，完成对应运行场景的运行后再次控制机车自动起车；

遇到前方有所述段内自动折返场景，完成折返点停车后，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入自动换端场景，通过所述智能显示单元提示即将换端，如果第三预设时间后未收到值乘人员的干预信息，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作；

主控机车的所述机车智能驾驶控制装置将完成换端操作的状态传递给所述智能调度单元，所述智能调度单元给所有机车的所述机车智能驾驶控制装置发送新的授权信息，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车；新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别由附挂机车变为主控机车后，将自动激活智能驾驶模式，并控制新主控机车执行升弓、合主断、缓解停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，等待调车信号开放；

调车信号再次开放后且机车前方没有障碍物时，新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车再次自动起车；

站场自动调车过程中，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置检测到货车车辆，自动识别即将进入自动联挂场景，自动控制机车在距离货车车辆第一预设距离自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，接收到值乘人员选择的进入联挂模式的信息后，所述机车智能驾驶控制装置将控制机车自动起车，完成联挂操作；

自动联挂完成后，机车速度为零，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进行自动车钩试拉场景作业，自动控制机车进行车钩试拉场景操作；

自动车钩试拉场景操作完成后，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将再次进行站场自动换端场景作业，控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作；

主控机车的所述机车智能驾驶控制装置将完成车钩试拉的状态传递给所述智能调度单元，所述智能调度单元给所有机车的所述机车智能驾驶控制装置发送新的授权信息，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，新主控机车接收另外一端刚完成车钩试拉后，识别将进行自动无线重联编组场景作业，开始向所述智能调度单元发送编组申请，所述智能调度单元响应并发送编组参数至各个机车的所述机车智能驾驶控制装置，完成自动无线重联编组；

自动无线重联编组完成后，重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别即将激活智能驾驶模式，进入智能驾驶模式后，执行升弓、合主断、缓解停放的操作；同时，所述机车智能驾驶控制装置将编组完成的信息发送至所述智能调度单元，所述智能调度单元向所述列车运行监控装置发送正线发车参数，所述列车运行监控装置收到正线发车参数后进入降级模式；

完成自动编组后首次进入智能驾驶模式且完成升弓、合主断，且所述列车运行监控装置进入降级模式后，重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动机能试验场景；

自动机能试验完成后，重联主控机车的等待机车信号开放；机车信号开放后，重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置控制列车进行始发站自动起车；

始发站起车后，所述列车运行监控装置根据定位信息在对标信号机处，列车运行监控装置自动进入通常模式；

正线运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的分相信息、贯通试验点、车机联控点信息，进行场景识别，完成自动过分相、自动贯通试验、车机联控信息获取；所述机车智能驾驶控制装置根据获取的紧急临时限速信息进行场景识别，完成自动通过紧急临时限速区段；所述机车智能驾驶控制装置根据所述列车运行监控装置提供的站信息以及自动车机联控提供的进路信息进行场景识别，完成车站自动通过；所述机车智能驾驶控制装置根据机车信号和车载电子地图提供的停车点信息进行场景识别，完成自动对标站停；所述机车智能驾驶控制装置根据所述列车运行监控装置提供的坡道信息进行场景识别，完成自动循环空气制动控制和自动坡道起车控制；

区间或者站内停车后，所述机车智能驾驶控制装置开始计时，停车超过第一预设时间后，自动执行简略试验；

区间或者站内停车后，以及信号开放后，所述机车智能驾驶控制装置根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，完成自动坡道起车；

所述机车智能驾驶控制装置识别到达终点站后，向所述智能调度单元申请解编，所述机车智能驾驶控制装置接收地面调度人员通过所述智能调度单元发送的允许解编指令后，控制列车完成自动解编；

列车解编后，机车入库过程中，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的作业点信息自动调速运行或者停车作业，并在作业完毕后，再次控制机车自动起车；

所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图提供的土档信息进行入库停车，已在土档前停车后，所述机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动休眠场景，向所述智能调度单元发送休眠申请，所述机车智能驾驶控制装置接收地面调度人员通过所述智能调度单元发送的允许休眠指令，控制机车完成自动休眠。

6.如权利要求5所述的机车智能驾驶系统，其特征是，所述自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，对以下条件进行逐一判断：自动唤醒后第四预设时间内没有自动整备记录；所述网络控制单元检测机车牵引设备和主电路正常工作、牵引电制手柄在大零位、方向手柄在零位；所述制动控制单元检测机车制动设备正常工作、机车处于减压制动状态、自动制动手柄和单独制动手柄在制动位、本节机车制动机处于本机位；机车处于零速状态；所述列车运行监控装置处于调车或者出入段模式；如果以上条件全部满足，所述机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，整备完成后记录机车已处于整备成功状态。

7.如权利要求5所述的机车智能驾驶系统，其特征是，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，对以下条件进行逐一判断：存在整备成功的记录且未进入过智能驾驶模式；收到授权信息且本节机车被授权为主控机车；所述网络控制单元检测机车牵引设备和主电路正常工作、牵引电制手柄在大零位、方向手柄在零位；所述制动控制单元检测机车制动设备正常工作、机车处于减压制动状态、自动制动手柄和单独制动手柄在制动位、本节机车制动机处于本机位；机车处于零速状态；所述列车运行监控装置处于调车或者出入段模式；如果以上条件全部满足，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，同时记录机车已进入过智能驾驶模式。

8.如权利要求5所述的机车智能驾驶系统，其特征是，自动联挂完成后，对以下条件进行逐一判断：自动联挂完成不超过第四预设时间；机车在所述第四预设时间内经历预设速度范围的停车过程，如果以上条件全部满足，所述机车智能驾驶控制装置控制所述智能显示单元弹框提示“第五预设时间后即将进入自动车钩试拉”，如果未接收到人工干预信息，则所述第五预设时间后所述机车智能驾驶控制装置控制机车进行车钩试拉场景操作。

9.如权利要求5所述的机车智能驾驶系统，其特征是，区间或者站内停车后，以及信号开放后，所述机车智能驾驶控制装置根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，如果是上坡起车，所述机车智能驾驶控制装置控制机车输出牵引力并逐步增大牵引力，然后所述控制制动控制单元对机车制动缸进行缓解，同时计算起车所需克服阻力大小，当输出牵引力大小达到所需克服阻力大小后再控制所述制动控制单元缓解列车管；如果是平坡起车或者下坡起车，所述机车智能驾驶控制装置先控制所述制动控制单元缓解列车管，然后再控制机车输出牵引力并逐步增大牵引力，并同时控制所述制动控制单元对机车制动缸进行缓解。

10.如权利要求1所述的机车智能驾驶系统，其特征是，所述专家诊断单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元以及所述地面入侵检测单元形成车载地面安全联动系统，对列车运行安全进行全方位保障；所述专家诊断单元、所述弓网检测单元、所述障碍物检测单元以及所述地面入侵检测单元获取所述机车运行过程中的异常信息，确定异常场景；所述异常场景包括但不限于：牵引封锁，电制封锁，信号掉白，受电弓故障，主断故障，压缩机故障，显示器故障，通信故障，监控故障，编组异常，动力损失故障，制动控制单元故障，信号突变，前方有障碍物、异物入侵；

所述机车智能驾驶控制装置根据所述异常场景进行预设数量个等级的自动预警和/或自动异常处理。

11.如权利要求10所述的机车智能驾驶系统，其特征是，在机车运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置接收所述车载地面安全联动系统监测到的重大事件信息，根据所述重大事件信息自动生成事故报警和处置建议并通过所述智能显示单元通知车载工作人员，同时通过所述车地通信装置远程发送至地面无线信号控制单元以通知地面工作人员。

12.如权利要求1所述的机车智能驾驶系统，其特征是，在机车运行过程中，所述机车智能驾驶控制装置接收地面调度人员根据线路车流情况传输的行车指令，并根据所述行车指令调整控车策略。

13.一种应用于如权利要求1-12中任一项所述的全场景运行的机车智能驾驶系统的机车智能驾驶方法，其特征是，用于实现全场景中所有运行场景对应的自动化功能，所述机车智能驾驶方法包括：

自动唤醒装置控制机车运行自动唤醒场景后，机车智能驾驶控制装置识别机车即将进入自动乘务接车整备场景，控制机车车载系统进入自动整备模式，并完成自动整备作业；

自动乘务接车整备场景完成后，所述机车智能驾驶控制装置向所述地面系统的所述智能调度单元发送授权请求，所述机车智能驾驶控制装置识别授权信息将各自关联的机车设定为主控机车或者附挂机车，同时各个机车的所述列车运行监控装置接收来自所述智能调度单元的发车参数并按照发车参数进行设定；主控机车的所述机车智能驾驶控制装置在确认所述列车运行监控装置进入调车模式后，自动识别即将进入激活智能驾驶模式流程，激活智能驾驶模式后所述机车智能驾驶控制装置控制机车执行升弓、合主断、缓解停放，等待调车信号开放；

待调车信号开放后且机车前方没有障碍物时，主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入所述段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车自动起车；

机车行驶过程中，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图、列车运行监控装置、障碍物检测单元、无线信号控制单元、天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能；

所述机车智能驾驶控制装置检测到机车到达终点站后，接收地面系统传输的允许解编指令进行自动解编，并在解编后进行自动入库和休眠。

14.如权利要求13所述的机车智能驾驶方法，其特征是，所述控制点信息包括但不限于：障碍物信息、车机联控信息、对标站信息、分相信息、股道信息、禁停区信息、紧急临时限速区段信息、气象信息、车站进路信息、地面侵限信息；

所述作业点信息包括但不限于：加砂点信息、洗车点信息、换端信息、折返点信息、土档信息；

所述运行状态信息包括但不限于：所述机车的当前位置信息、当前速度、机车总重、列车编组信息、最大可用牵引力/电制力、列车管管压信息、制动缸压力信息、主断信息、受电弓信息、机车故障信息；

所述线路信息包括但不限于：调车信号信息、机车信号信息、信号机信息、坡道信息、线路限速信息、弯道信息、车站信息、位置信息。

15.如权利要求14所述的机车智能驾驶方法，其特征是，所述机车智能驾驶控制装置根据车载电子地图、列车运行监控装置、障碍物检测单元、无线信号控制单元、天气检测单元提供的控制点信息、作业点信息和线路信息识别当前运行场景，并根据实时获取的机车当前的运行状态信息和线路信息控制机车执行当前运行场景的自动化功能；根据当前运行场景的运行情况以及实时获取的机车的运行状态信息和控制点信息、作业点信息、线路信息识别下一运行场景，并根据所述运行状态信息、所述线路信息以及获取的下一运行场景的控制点信息或作业点信息自动衔接执行下一运行场景的自动化功能，包括：

自动发车后，根据前方调车信息、加砂点信息、洗车点信息识别到段内自动调车调速场景、自动洗车停车场景或自动加砂停车场景时，根据车载电子地图提供的场景信息自动调速运行，完成对应运行场景的运行后再次控制机车自动起车；

根据折返点信息识别遇到前方有段内自动折返场景，完成折返点停车后，自动识别即将进入自动换端场景，通过智能显示单元提示即将换端，如果第三预设时间后未收到值乘人员的干预信息，通过主控机车的机车智能驾驶控制装置控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车，另外一端的机车将被设置为新的主控机车；通过新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别由附挂机车变为主控机车后，将自动激活智能驾驶模式，并控制新主控机车执行升弓、合主断、缓解停放的自动换端操作，新主控机车换端完成后，等待调车信号开放；

调车信号再次开放后且机车前方没有障碍物时，通过新主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进入段内自动发车场景，进入所述段内自动发车场景后控制机车再次自动起车；

站场自动调车过程中，通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置检测到货车车辆，自动识别即将进入自动联挂场景，自动控制机车在距离货车车辆第一预设距离自动停车并弹框询问是否进入联挂模式，接收到值乘人员选择的进入联挂模式的信息后，所述机车智能驾驶控制装置将控制机车自动起车，完成联挂操作；

自动联挂完成后，机车速度为零，通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将进行自动车钩试拉场景作业，自动控制机车进行车钩试拉场景操作；

自动车钩试拉场景操作完成后，通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置自动识别即将再次进行站场自动换端场景作业，控制机车自动执行断主断、降弓、施加停放的自动换端操作；

通过主控机车的所述机车智能驾驶控制装置将完成车钩试拉的状态传递给地面系统的智能调度单元，所有机车的所述机车智能驾驶控制装置接收所述智能调度单元发送的新的授权信息，未换端前的主控机车将被设置为附挂机车，另外一端的机车将被设置为新的主控机车，新主控机车接收另外一端刚完成车钩试拉后，识别将进行自动无线重联编组场景作业，开始向所述智能调度单元发送编组申请，各个机车的所述机车智能驾驶控制装置接收所述智能调度单元响应并发送的编组参数，完成自动无线重联编组；

自动无线重联编组完成后，通过重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别即将激活智能驾驶模式，进入智能驾驶模式后，执行升弓、合主断、缓解停放的操作；同时，将编组完成的信息发送至所述智能调度单元，接收所述智能调度单元发送的正线发车参数，并在收到正线发车参数后进入降级模式；

完成自动编组后首次进入智能驾驶模式且完成升弓、合主断，且所述列车运行监控装置进入降级模式后，通过重联主控机车的所述机车智能驾驶控制装置识别即将进入自动机能试验场景；

自动机能试验完成后，重联主控机车的等待机车信号开放；机车信号开放后，控制列车进行始发站自动起车；

始发站起车后，根据定位信息在对标信号机处，列车运行监控装置自动进入通常模式；

正线运行过程中，根据车载电子地图提供的分相信息、贯通试验点、车机联控点信息，进行场景识别，完成自动过分相、自动贯通试验、车机联控信息获取；根据获取的紧急临时限速信息进行场景识别，完成自动通过紧急临时限速区段；根据列车运行监控装置提供的站信息以及自动车机联控提供的进路信息进行场景识别，完成车站自动通过；根据机车信号和车载电子地图提供的停车点信息进行场景识别，完成自动对标站停；根据所述列车运行监控装置提供的坡道信息进行场景识别，完成自动循环空气制动控制和自动坡道起车控制；

区间或者站内停车后，通过所述机车智能驾驶控制装置开始计时，停车超过第一预设时间后，自动执行简略试验；

区间或者站内停车后，信号开放后，根据坡道信息、机车信号信息进行场景识别，完成自动坡道起车。

16.如权利要求13所述的机车智能驾驶方法，其特征是，所述机车智能驾驶控制装置接收地面系统传输的允许解编指令进行自动解编，并在解编后进行自动入库和休眠，包括：

根据所述车载电子地图及所述运行状态信息检测到机车到达终点站后，向所述智能调度单元申请解编；

接收所述地面系统发送的允许解编指令，根据所述允许解编指令执行自动解编操作，并将解编状态反馈所述地面系统；

列车解编后，机车入库过程中，根据车载电子地图提供的作业点信息自动调速运行或者停车作业，并在作业完毕后，再次控制机车自动起车；

根据所述车载电子地图获取入库停车的土档点位置进行入库停车，在检测到所述机车接近所述土档点位置时，自动控制所述机车上闸停车，识别即将进入自动休眠场景；

向所述智能调度单元发送休眠申请，并接收所述智能调度单元传输的休眠允许指令，根据所述休眠允许指令控制所述机车自动进行降弓、断主断和断蓄电池操作，控制机车完成自动休眠。