CN202294814U - 轨道车辆控制组件及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轨道车辆控制组件及轨道车辆，所述控制组件包括：人机交互型显示单元，其屏幕具有至少一个供驾驶员交互操作以产生屏幕控制信号的人机交互操作区；车辆中央控制单元，其接着显示单元以向显示单元传送屏幕显示信息和从显示单元接收屏幕控制信号；输出单元，其连接着显示单元并且响应于接收到屏幕控制信号而输出信号；执行轨道车辆中的各种功能的多个受控部件；所述多个受控部件包括：连接着车辆中央控制单元从而响应于屏幕控制信号而被车辆中央控制单元控制的受控部件；连接着输出单元从而响应于输出单元的输出信号而被输出单元控制的受控部件。本实用新型的轨道车辆控制组件符合安全性要求，同时能够高效地布置在驾驶室中。

Description

轨道车辆控制组件及轨道车辆

技术领域

本实用新型涉及一种轨道车辆控制组件以及具有这种控制组件的轨道车辆。

背景技术

轨道车辆的控制组件包括驾驶室中的一或多个显示单元。以前，驾驶室中包含多个控制元件，用于控制轨道车辆的各种装置和单元，例如灯光单元、牵引单元、制动器、乘客门等等。显示受控部件操作状态的相应的灯或其它器件布置在驾驶室中。近来，显示单元被集成到驾驶室中，其中显示单元包括各种区域，可被驾驶员触控，以便与受控部件交互作用。驾驶员产生的屏幕控制信号被传输到车辆中央控制单元(通常是车辆的中央计算机或计算机系统)。该车辆中央控制单元根据车辆中央控制单元中运行的软件并且根据驾驶员执行的交互操作实施控制。

然而，考虑到多种情况下，尤其是与安全相关的功能，车辆中央控制单元以及连接着车辆控制单元的控制线，必须符合安全标准，或者必须提供附加控制组件。因此，以前的方案包括在显示单元外添加单独的控制元件。然而，考虑到保护不能仅仅局限于安全相关单元的紧急操作，因此目前的方案是远远不够的。

此外，现有技术中存在的另一问题涉及控制组件的组成部件在驾驶室中的布置。典型地，每个客户在车辆的受控部件的数量和类型上都有不同的要求。因此，控制元件的布置随客户而不同。在现有技术中，尚不能实现控制组件的组成部件在驾驶室中的高效布置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种轨道车辆控制组件，其具有符合要求的安全性，同时能够高效地布置在驾驶室中。

为此，根据本实用新型，提供了一种轨道车辆控制组件，包括：人机交互型显示单元，其包括屏幕，所述屏幕具有至少一个供驾驶员交互操作以产生屏幕控制信号的人机交互操作区；车辆中央控制单元，其接着显示单元以向显示单元传送屏幕显示信息和从显示单元接收所述屏幕控制信号；输出单元，其连接着显示单元并且响应于接收到所述屏幕控制信号而输出信号；执行轨道车辆中的各种功能的多个受控部件；其中，所述多个受控部件包括：连接着车辆中央控制单元从而响应于所述屏幕控制信号而被车辆中央控制单元控制的受控部件；连接着输出单元从而响应于所述输出单元的输出信号而被输出单元控制的受控部件。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述多个受控部件中包括既连接着车辆中央控制单元从而被车辆中央控制单元控制、又连接着输出单元从而也被输出单元控制的公共受控部件。

或者，所述多个受控部件中不包括既连接着车辆中央控制单元从而被车辆中央控制单元控制、又连接着输出单元从而也被输出单元控制的公共受控部件。

根据本实用新型的一种优选实施方式，连接着输出单元从而被输出单元控制的所述受控部件通过控制连接元件直接连接着输出单元，所述控制连接元件不与车辆中央控制单元相连。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述输出单元为输入/输出单元。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述显示单元包括一对显示单元，并且所述输出单元包括一对输出单元，每个输出单元都连接着这一对显示单元。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述一对输出单元中的一个为安全相关功能信号输出单元，另一个为非安全相关功能信号输出单元。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述一对显示单元是彼此能够承担对方的操作的显示单元，从而当其中一个显示单元出现故障时，其操作被切换到另一个显示单元。由此，可以提供冗余控制。所述切换优选自动进行，当然，在这种情况下，仍可同时允许手工切换。

根据本实用新型的一种优选实施方式，屏幕上还包括图像显示区。此外，屏幕上还包括车辆运行状态显示区。

根据本实用新型的一种优选实施方式，屏幕上的所述人机交互操作区为虚拟按键。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述多个受控部件包括：控制发出灯光的部件，控制车辆牵引的部件，控制车辆制动的部件，控制乘客门开关的部件，进行车辆内通讯的部件，进行车辆与外部装置之间通讯的部件，向乘客传输信息的部件，起火保护的部件，升温部件，空调部件，向车辆外面发信号的部件，使车辆的不同部位彼此相对移动的部件。

本实用新型还提供了一种轨道车辆，其包括如前所述的轨道车辆控制组件。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述轨道车辆包括位于车头和车尾的两个驾驶室，每个驾驶室中设有各自的显示单元和输出单元，两个驾驶室中的显示单元连接着单一的车辆中央控制单元。

根据本实用新型的一种优选实施方式，所述轨道车辆为有轨电车。

根据本实用新型，轨道车辆控制组件中具有连接着输出单元从而响应于输出单元的输出信号而被输出单元直接控制的受控部件，因此不必经过车辆中央控制单元就能对相应的受控部件进行操作。通过这种方式，在车辆中央控制单元不能运行或存在故障时，仍可通过输出单元直接操纵某些受控部件。这提高了控制组件乃至整个轨道车辆的安全性，以使得本实用新型的控制组件以及轨道车辆符合安全性要求。

在轨道车辆控制组件设有两个人机交互型显示单元(人机交互界面)的情况下，由于二者能够提供冗余控制，即当其中一个显示单元出现故障时，其操作被切换到另一个显示单元。这进一步提高了轨道车辆的安全性。

此外，由于车辆控制组件的位于驾驶室中的部分被集成为智能驾驶台，因此能够容易且高效地安装在驾驶室中。

附图说明

图1是本实用新型的轨道车辆的具有驾驶员座椅装置的驾驶台从前面所作的透视图。

图2是图1中的轨道车辆的驾驶台的俯视图。

图3是本实用新型的轨道车辆控制组件的示意性框图。

图4是本实用新型的轨道车辆控制组件的一个具体实施方式的示意性框图。

图5是本实用新型的轨道车辆控制组件的两个显示单元屏幕的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种轨道车辆例如有轨电车的控制组件，其包括图1所示的智能驾驶台1。所述智能驾驶台1布置在轨道车辆的驾驶室中。控制组件还包括面对着智能驾驶台1的驾驶员座椅2。驾驶员座椅2具有左侧扶手3′、右侧扶手3和靠背4，所述靠背可附加地包括头枕5。

智能驾驶台1中还具有壁柜6，所述壁柜构造为用于电设备、电子设备以及通风和空调装置的衬并且此外用于安装若干其他装置和仪器。所述壁柜沿着所述智能驾驶台的三侧延伸。壁柜壁优选由高压层合板构成。在壁柜上方设置观察窗，但是在该附图中没有示出所述观察窗。所述智能驾驶台向后朝乘客车厢通过壁和门(未示出)隔开。

所述壁柜6在上侧具有台板11(优选高压层合板)。此外，用于驾驶员的操作台8从所述壁柜的前部中突出。

图2以俯视图示出了智能驾驶台1，其中示出了驾驶员操作台8包括中央的显示单元13、驾驶员左手侧的显示单元13’和驾驶员右手侧的控制单元12。所述显示单元配置成显示关于车辆操作状态的信息，此外，还能提供人机交互界面。图2中还显示出行驶操纵杆9集成在所述左侧扶手3′的前部，驾驶员通过所述行驶操纵杆不仅能够操作车辆的牵引而且能够操作车辆的制动。图2中还显示出可选的附加操作台15，其在驾驶员座椅2的左边被安置台板11上。该附加操作台并非必需的，但可以按客户要求而定制，其上可以设有各种手工操作钮，以供驾驶员操作。

根据本申请的总体方案，提供了一种轨道车辆控制组件，所述控制组件包括输出单元(优选为输入/输出单元)，其连接着显示单元并且直接连接着受控部件。“直接”是指来自输出单元的信号可被直接传输到受控部件(或输入/输出单元的输入或输出信号可被直接取自或传输到受控部件)，而不经过车辆中央控制单元。例如，如果车辆中央控制单元不能运行或存在故障，直接控制仍可实施。因此，通过输出单元进行的直接控制可以构成控制组件的冗余部分，即为控制组件提供冗余度。“冗余度”是指相同的控制功能可通过直接控制而被执行以及通过车辆中央控制单元的控制而被执行，和/或不同的控制功能可被控制组件的不同部分实施。这包括可能在车辆正常运行过程中通过车辆控制单元实施特定控制功能，和在紧急操作中(当车辆中央控制单元不能可靠地操作时)通过直接控制实施特定控制功能。在这两种情况下，驾驶员执行的交互操作利用显示单元的屏幕实现。例如，屏幕上的相应区域可以是触敏的，或响应于驾驶员执行的交互操作(并不一定要驾驶员触摸屏幕表面，可能仅仅需要驾驶员的手指靠近相应的屏幕区域；或者，屏幕可以响应于驾驶员执行的特定动作姿势，例如在屏幕上沿预定曲线移动指尖)。

由于控制组件的冗余度，提高了控制组件的可靠性，并且能够满足安全要求。同时，同在驾驶室中安装彼此分开的控制元件相比，安装工作大大减轻，因为显示单元的各屏幕区域可根据特定客户的要求被赋予不同的控制功能。

图3中以示意性框图展示了根据本实用新型的一种轨道车辆控制组件，其包括至少一个人机界面，在图示的例子中为两个人机界面，即左边的人机界面10(由图2中的中央的显示单元13的触摸式屏幕提供)和右边的人机界面10’(由图2中的驾驶员左手侧显示单元13’的触摸式屏幕提供)。

每个显示单元的触摸式屏幕具有至少一个屏幕区域响应于车辆驾驶员执行的交互操作。通过驾驶员与一或多个屏幕区域的交互操作引起产生屏幕控制信号。

图中所示的这两个人机界面10、10’连接着两个的输入/输出盒形式的输入/输出单元12、12’。一个输入/输出单元12用于安全相关功能，另一个输入/输出单元12’用于非安全相关功能。输入/输出单元连接着显示单元并且配置成响应于接收到屏幕控制信号而输出信号。输入/输出单元还连接着车辆中的各种数据采集元件，例如各种传感器，并且将来自数据采集元件的数据传送至人机界面和/或车辆中央控制单元。

各种功能分布于这两个人机界面。左边的人机界面10主要用于设置和显示状态。右边的人机界面10’主要用于车辆功能。

图3中两个人机界面之间的点线表示二者之间的切换功能，用于提供控制冗余度。即在一个人机界面出现故障时，所有功能组合到另一人机界面中。

如图3所示，每个人机界面10、10’都连接着车辆中央控制单元50。所述车辆中央控制单元可以包括计算机或计算机组，计算机或计算机组被配置成接收驾驶员引起的控制信号，包括屏幕控制信号以及有关车辆牵引和制动的控制信号，所述车辆中央控制单元连接着显示单元，用于在屏幕上显示从车辆中央控制单元接收的信息以及从显示单元向车辆中央控制单元传输屏幕控制信号。

此外，轨道车辆控制组件包括多个受控部件，这些受控部件配置成在车辆运行过程中至少实施下述操作中的一或多项：发出灯光，车辆牵引，车辆制动，乘客门控制，车辆内通讯，车辆与外部装置之间通讯，向乘客传输信息，起火保护，升温，空调，向车辆外面发信号，使车辆的不同部位彼此相对移动，

其中，一些受控部件A-1、A-2直接连接着输入/输出单元12、12’，还有一些受控部件A-2、A-3直接连接着车辆中央控制单元50，其中公共受控部件A-2同时连接着输入/输出单元12、12’和车辆中央控制单元50。然而，本实用新型同样包括不存在公共受控部件A-2的情况，即，连接着输入/输出单元12、12’的受控部件A-1与连接着车辆中央控制单元50的受控部件A-3完全不同。此外，本实用新型还包括所有受控部件都是公共受控部件的情况，即每个受控部件都同时连接着输入/输出单元12、12’和车辆中央控制单元50。

通过第一控制连接元件连接着车辆中央控制单元的受控部件使得驾驶员能够产生相应的屏幕控制信号以影响车辆中央控制单元执行的控制，通过第二控制连接元件连接着输出单元的受控部件使得驾驶员能够产生相应的屏幕控制信号以控制第二部分的受控部件，所述第二控制连接元件将输出单元与相应的受控部件直接相连，其中第二控制连接元件不与车辆中央控制单元相连。

图4中以示意性框图展示了根据本实用新型的一种在双驾驶室轨道车辆中使用的控制组件的一个优选实施方式。

如图4所示，轨道车辆包括两个驾驶室100，分别位于车头和车尾。每个驾驶室100中的智能驾驶台1分别包括两个人机界面10、10’和相关联的两个输入/输出单元12、12’。输入/输出单元12、12’连接到未示出的数据采集元件和受控部件。

后视控制器12通过信号线20例如CVBS信号线连接在两个驾驶室100中的人机界面10之间。后视控制器12连接着后视摄像机16。

此外，闭路电视14通过信号线20例如CVBS信号线连接在两个驾驶室100中的人机界面10之间。闭路电视14连接着车内摄像机16’。

此外，两个驾驶室100中的人机界面10、10’还通过控制连接元件24例如以太网连接着车辆中央控制单元50。车辆中央控制单元50还连接着多功能车辆总线28，从而通过功能车辆总线连接着未示出的受控部件。

在控制连接元件24中设有缆线开关盒22，其中靠近每个驾驶室的缆线开关盒22分别接入以太网服务器18。通过以太网界面向车辆中央控制单元交换其它信号和进行状态判断例如诊断。此外，不同驾驶室的人机界面通过以太网连接线路连接着车辆中央控制单元。

由于输入/输出单元通过直接连接硬件连接到受控部件，因此可利用智能驾驶台直接控制紧急操作下的其余功能(不经过车辆中央控制单元)。

另外，各人机界面可通过以太网连接线路连接着受控部件。受控部件和输入/输出单元之间的直接连接未在图4中详示。

图5显示了两个显示单元的人机界面10、10’的设计。左边的人机界面用于显示车辆中各单元的状态和错误信息，参数设定，来自内部摄像机的图像等等。一个位于可变屏幕区域下边缘处的虚拟按键可被激活，用于背景照明。相应的屏幕被显示。为了激活屏幕模块，期望的虚拟按键应被启动。用于错误和状态信息的显示模块构造成屏幕常态。

右边的人机界面包含重要的光提示符、用于车辆控制的虚拟按键和速度表。来自后视摄像机的图像被显示在两个人机界面上。在某个功能启动后(例如风挡雨刷启动后)，可变屏幕区域左侧的虚拟按键被照亮。

当操作虚拟按键时相应的屏幕模块被显示。虚拟按键需要再次被操作以关闭屏幕模块。为了打开屏幕模块，相应的虚拟按键应被选择。在某一操作动作之后一段时间(例如10秒钟)，如无进一步动作，屏幕模块自动关闭，且后视摄像机屏幕模块被启动。

两个不同的人机界面的屏幕可以各自包括若干矩形区域40，其可被驾驶员触及以便与控制组件交互作用。这些区域可以是虚拟按键的形式，所谓虚拟按键，是指响应于驾驶员执行的交互操作的屏幕区域。每个虚拟按键呈现为下述状态之一：未启用(灰色或暗光显示)，启用(白色或亮光显示)，在有些可行应用中的“不可见”(非安全相关光提示符)。

当被操作时，虚拟按键改变其外观，其将展现出外周光环。某个虚拟按键可被构造成其常态为“被操作”状态，或者，一组虚拟按键可可被构造为射频信号按钮，从而每次只有一个虚拟按键可被操作。

另外，屏幕的一些图像区域30、30’用于显示图像，其中人机界面10、10’各有一个大面积区域30用于显示车辆后视图像，人机界面10中有若干小些的区域30’用于显示车厢内的图像。人机界面10’中有一个区域指示车辆速度。

各受控部件可通过与屏幕的交互作用而被控制。例如，受控部件包括车辆外部灯光或内部灯光部件。

每个屏幕可包括可变屏幕区域，其中的控制按钮是可变的。

根据本实用新型的基本原理，受控部件中包括只与输入/输出单元连接的受控部件，只与车辆中央控制单元连接的受控部件，同时与输入/输出单元和车辆中央控制单元连接的受控部件。因此，一些控制功能通过车辆中央控制单元实施，一些控制功能通过输入/输出单元直接实施，当然也可能有可通过车辆中央控制单元和输入/输出单元二者实施的控制功能。

本实用新型并不需要具体限定哪些控制功能通过车辆中央控制单元实施、哪些控制功能通过输入/输出单元直接实施。

一个控制功能的例子是“餐厅灯光”。自动餐厅灯光是由车辆中央控制单元执行的，而手工控制通过输入/输出单元直接实施。驾驶员可通过操作虚拟按键“自动餐厅灯光开/关”使得自动餐厅灯光过程无效，然后可以控制餐厅灯光通过操作相应的虚拟按键。本例中，车辆中央控制单元在自动模式自动执行的控制与手工模式执行的控制使用相同的车辆“内部灯光开”和“内部灯光关”控制线。这些车辆控制线是直接连接在输入/输出单元与相应受控部件之间的线路。然而，还有其它控制功能，例如升温、通风和空调(HVAC)系统的控制，它们由车辆中央控制单元通过以太网执行。例如，驾驶员可以利用虚拟按键设置HVAC系统。这意味着图4所示的以太网连接线路以及(或者)多功能车辆总线可被车辆中央控制单元使用以将控制信号传输至受控部件。

图5中的屏幕上除了前述图像区域和虚拟按键外，还可以包括各种光提示符。每个可光提示符呈现为下述状态之一：未启用(灰色或暗光显示)，启用(白色或亮光显示)，在有些可行应用中的“不可见”(非安全相关光提示符)。

在启动的驾驶室中，智能驾驶台启动并照亮，各种控制操作可被进行。

在未启动的驾驶室中，智能驾驶台暗化。通过触摸智能驾驶台触屏，智能驾驶台被照亮。一些功能被激活且可被操作。除了驾驶室照明和室间通话功能外，其它功能和通讯被禁用。

在某一操作动作之后一段时间(例如两分钟)，如无进一步动作，智能驾驶台暗化。

如果连接至车辆中央控制单元的以太网或车辆中央控制单元出现故障，紧急操作符号将闪动。驾驶员将操作模式切换到紧急操作，而紧急操作符号将持续照亮。

在启动紧急操作后，车辆中央控制单元关闭。没有信号经以太网传输到智能驾驶台。紧急操作所需的信号通过硬件经输入/输出界面传输到智能驾驶台。这使得能够显示和控制这些信号。

在智能驾驶台的一个人机界面出现故障时，两个人机界面的虚拟按键和光提示符号被重新分布到另一无故障人机界面上。为确保所有控制元件可被触及，虚拟按键尺寸被减小且分布次序被改变。

在两个人机界面之一出现故障时，自动切换至另一正常人机界面。该人机界面承担起所有智能驾驶台的功能，甚至是与输入/输出相关的那些功能。这意味着该正常人机界面必须控制外部输入/输出盒的所有信号。

在一个人机界面故障时，除了控制元件的面积减小、由于显示面积的减小而需要更多次切换等，不能影响其他全部功能。

人机界面故障是自动识别的，因为智能驾驶台的两个人机界面是相互监视的，驾驶员不需要手工切换。

驾驶员需要能够手工启用冗余控制切换，即驾驶员能够关闭两个人机界面之一(利用驾驶台上的操作扭)。

冗余控制的切换被认为是安全相关的。

本实用新型提出的安全概念能够同时满足车辆安全要求和实现各种功能。此外，由于本实用新型的集成的智能驾驶台能够紧凑且高效地安装在驾驶室中。

Claims (15)

1.一种轨道车辆控制组件，包括：

人机交互型显示单元，其包括屏幕，所述屏幕具有至少一个供驾驶员交互操作以产生屏幕控制信号的人机交互操作区；

车辆中央控制单元，其接着显示单元以向显示单元传送屏幕显示信息和从显示单元接收所述屏幕控制信号；

输出单元，其连接着显示单元并且响应于接收到所述屏幕控制信号而输出信号；

执行轨道车辆中的各种功能的多个受控部件；

其特征在于，所述多个受控部件包括：

连接着车辆中央控制单元从而响应于所述屏幕控制信号而被车辆中央控制单元控制的受控部件；

连接着输出单元从而响应于所述输出单元的输出信号而被输出单元控制的受控部件。

2.如权利要求1所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述多个受控部件中包括既连接着车辆中央控制单元从而被车辆中央控制单元控制、又连接着输出单元从而也被输出单元控制的公共受控部件。

3.如权利要求1所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述多个受控部件中不包括既连接着车辆中央控制单元从而被车辆中央控制单元控制、又连接着输出单元从而也被输出单元控制的公共受控部件。

4.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，连接着输出单元从而被输出单元控制的所述受控部件通过控制连接元件直接连接着输出单元，所述控制连接元件不与车辆中央控制单元相连。

5.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述输出单元为输入/输出单元。

6.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述显示单元包括一对显示单元，并且所述输出单元包括一对输出单元，每个输出单元都连接着这一对显示单元。

7.如权利要求6所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述一对输出单元中的一个为安全相关功能信号输出单元，另一个为非安全相关功能信号输出单元。

8.如权利要求6所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述一对显示单元是彼此能够承担对方的操作的显示单元，从而当其中一个显示单元出现故障时，其操作被切换到另一个显示单元。

9.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，屏幕上还包括图像显示区。

10.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，屏幕上还包括车辆运行状态显示区。

11.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，屏幕上的所述人机交互操作区为虚拟按键。

12.如权利要求1至3中任一项所述的轨道车辆控制组件，其特征在于，所述多个受控部件包括：控制发出灯光的部件，控制车辆牵引的部件，控制车辆制动的部件，控制乘客门开关的部件，进行车辆内通讯的部件，进行车辆与外部装置之间通讯的部件，向乘客传输信息的部件，起火保护的部件，升温部件，空调部件，向车辆外面发信号的部件，使车辆的不同部位彼此相对移动的部件。

13.一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的轨道车辆控制组件。

14.如权利要求13所述的轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包括位于车头和车尾的两个驾驶室，每个驾驶室中设有各自的显示单元和输出单元，两个驾驶室中的显示单元连接着单一的车辆中央控制单元。

15.如权利要求13所述的轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆为有轨电车。

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