WO2020062723A1

WO2020062723A1 - 集装箱轨道动力平车运行模式控制系统及控制方法

Info

Publication number: WO2020062723A1
Application number: PCT/CN2019/071955
Authority: WO
Inventors: 张佳楠; 李安睿; 张春武; 蔡云峰; 王增力; 方亚非; 蔡家军; 卢刚; 陆文庆; 徐荣
Original assignee: 中铁武汉勘察设计研究院有限公司
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2020-04-02
Also published as: EP3778334A4; CN109466571A; EP3778334A1; CN109466571B

Abstract

一种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统及控制方法，该运行模式控制系统（7）包括设于轨道动力平车的车载控制系统（1）内的运行模式切换模块（71），运行模式切换模块（71）用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式指令向轨道动力平车下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。该运行模式控制系统及控制方法可以实现轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行多种运行模式下进行切换，切换简单，且能够实现全自动化控制，减少人力，提高效率；多种运行模式适应集装箱运输过程中的多种需求；不同的运行模式采用不同的控制方法进行控制，可以以每辆轨道动力平车或重联车组为控制对象，控制方式灵活。

Description

集装箱轨道动力平车运行模式控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及集装箱运输领域，尤其涉及一种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统及控制方法。

背景技术

集装箱运输，可以减少货物的损耗和损失，保证运输质量。这是因为货物在生产工厂里就装进一只只标准的集装箱，中途经公路、铁路、水上运输，均不开箱，可把货物直接运到用户手中。这样，可减少货物在运输途中损耗和遗失，还可节约包装费用。集装箱多式联运具有产业链长、高效快捷、集约经济、安全可靠等优势，是货物运输发展的重要方向。

集装箱运输可以实现自动化装卸作业和管理，目前在港口集装箱管理系统中已经实现。铁路集装箱管理和装卸自动化控制在中国尚在开发过程中。在装卸作业自动化过程中需要铁路装载车辆的自动控制。

既有铁路装载车辆运行模式主要采用列车模式，即有动力的机车头与无动力的车厢进行连挂，组成一列车后，进行运行。由于整列车只有车头有动力，因此只有车头可以作为车载自动控制系统的控制对象。其余无动力车厢各自只有车号作为标志进行区分，必须和车头进行连挂才能进行运行并被控制。这种运行方式在旅客列车或者长距离货车运行上，具有一定的优势，但作为作业模式较为复杂的集装箱装卸站，因为无动力车辆装载的集装箱目的地信息各不相同，所以需要大量的解编和编组作业。这些作业都需要通过驼峰溜放和调车作业进行完成，不但需要大面积的场地，作业效率提升也有限。既有铁路装载车辆也有采用单车运行模式的，车辆的运行目的地明确，但是每辆车单独控制，运输效率较低。

因此有必要实现铁路装载车辆在多种运行模式下运行，以适应集装箱运输过程中的多种需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统及控制方法，旨在用于解决现有的铁路装载车辆运行模式单一，无法适应集装箱运输过程中的多种需求的问题。

本发明是这样实现的：

一方面，本发明提供一种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，包括设于轨道动力平车的车载控制系统内的运行模式切换模块，所述运行模式切换模块用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式指令向轨道动力平车下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。

进一步地，所述运行模式切换模块还包括与所述运行模式切换模块通信连接的自动车钩控制装置，所述自动车钩控制装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接或解开，若下达的为单车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动解开；若下达的为重联运行或者列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接。

进一步地，所述运行模式控制系统还包括与所述运行模式切换模块通信连接的牵引动力切换装置，所述牵引动力切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的动力来源，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动；若下达的为列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统退出驱动，由牵引机车牵引轨道动力平车运行。

进一步地，所述控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动具体包括控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，所述控制本车动力及牵引系统退出驱动具体包括控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构分离。

进一步地，所述运行模式控制系统还包括与所述运行模式切换模块通信连接的电力电气切换装置，所述电力电气切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的储能形式，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；若下达的为列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电。

另一方面，本发明还提供一种集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，包括：

轨道动力平车的车载控制系统接收集装箱自动化控制系统下达的轨道动力平车单车运行、重联运行或者列车运行的运行模式指令，运行模式切换模块根据运行模式指令向轨道动力平车下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行或者列车运行模式下运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车单车运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车单车运行模式指令，向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达单车运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开，牵引动力切换装置控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制轨道动力平车向目的地运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车重联运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车重联运行模式指令和重联主从关系指令，控制轨道动力平车到达指定重联位置，并向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达重联运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，牵引动力切换装置控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；从控车的动力及牵引系统和制动系统由主控车的车载控制系统控制，主控车的车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制轨道动力平车车组向目的地运行。

进一步地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车列车运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车列车运行模式指令，控制轨道动力平车到达指定连接位置，向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达列车运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，若干轨道动力平车连接组，并连挂牵引机车组成列车；牵引动力切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统退出驱动，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电；牵引机车根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，牵引集装箱轨道动力平车车组向目的地运行。

进一步地，当多个轨道动力平车通过车钩连接时，重联车组各车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接，各车的车载控制系统通过车载互联网连接，从控车的制动系统由主控车的车载控制系统控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统及控制方法，可以实现轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行多种运行模式下进行切换，切换简单，且能够实现全自动化控制，减少人力，提高效率；多种运行模式适应集装箱运输过程中的多种需求，既能方便集装箱的解体和编组，又能提高运输效率；不同的运行模式采用不同的控制方法进行控制，可以以每辆轨道动力平车或重联车组为控制对象，控制方式灵活，适应了集装箱作业方式，可以大大提高联运时交换集装箱货物的效率。

附图说明

图1为本发明实施例的集装箱轨道动力平车的整体结构框图；

图2为本发明实施例提供的集装箱轨道动力平车运行模式控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，该集装箱轨道动力平车包括车架结构，所述车架结构底部设有走行机构，所述车架结构的两端设有自动车钩，用于与其他车辆的车钩自动连接或自动解开。该轨道动力平车还包括位于车架结构上的车载控制系统1、动力及牵引系统2、制动系统3、定位系统4以及装载状态检测系统5，所述车载控制系统1通过车载总线与所述动力及牵引系统2、所述制动系统3、所述定位系统4以及所述装载状态检测系统5通信连接，用于采集与其通信连接的各系统的状态信息以及根据集装箱自动化控制系统下达的作业计划向各系统下达运行指令。所述动力及牵引系统2包括动力模块，用于向所述走行机构提供动力，所述动力模块和所述走行机构可以连接或断开，所述动力模块的动力方式为内燃动力模式、蓄电池模式或者超级电容模式，可以由自身存储能量或者由牵引机车通过动力电缆进行充电。所述制动系统3包括制动机以及制动机控制装置，制动机控制装置根据车载控制系统1指令控制制动机运行。所述定位系统4用于对轨道动力平车进行定位，包括自主定位模块和相对定位模块。所述装载状态检测系统5包括集装箱装载状态检测模块以及集装箱箱号识别模块，所述集装箱装载状态检测模块用于检测轨道动力平车的装载状态，包括轨道动力平车上装载的集装箱的数量和装载位置，所述集装箱箱号识别模块用于对轨道动力平车上装载的集装箱的箱号进行识别。该集装箱轨道动力平车还包括通信系统6，所述通信系统包括用于联通轨道动力平车与集装箱自动化控制系统之间控制数据和状态信息的传输的车载无线通信设备、用于轨道动力平车之间重联或解开过程中两车之间近距离控制信息的交换的车-车无线通信设备以及用于轨道动力平车之间通信的车载互联网。

本发明实施例提供的集装箱轨道动力平车运行模式控制系统7用于对上述轨道动力平车的运行模式进行控制，包括设于轨道动力平车的车载控制系统1内的运行模式切换模块71，所述运行模式切换模块71用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式指令向轨道动力平车下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。

具体地，所述运行模式切换模块还包括与所述运行模式切换模块71通信连接的自动车钩控制装置72，所述自动车钩控制装置72用于根据所述运行模式切换模块下达的指令控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接或解开，若下达的为单车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动解开；若下达的为重联运行或者列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接。通过自动车钩控制装置72可以实现根据不同的运行模式指令控制轨道动力平车的重联或解开。

所述运行模式控制系统7还包括与所述运行模式切换模块71通信连接的牵引动力切换装置73，所述牵引动力切换装置73用于根据所述运行模式切换模块71下达的指令切换轨道动力平车的动力来源，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，所述控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动具体包括控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接；若下达的为列车运行模式的指令时，控制本车动力及牵引系统退出驱动，由牵引机车牵引轨道动力平车运行，所述控制本车动力及牵引系统退出驱动具体包括控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构分离。通过牵引动力切换装置可以实现根据不同的运行模式指令控制轨道动力平车的使用不同的动力进行驱动。

进一步地，所述运行模式控制系统7还包括与所述运行模式切换模块71通信连接的电力电气切换装置74，所述电力电气切换装置74用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的储能形式，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；若下达的为列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电。通过牵引动力切换装置可以实现根据不同的运行模式指令控制轨道动力平车的使用不同的方式储存能量。

本发明实施例还提供一种集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，包括：

具体地，当车载控制系统接收的是轨道动力平车单车运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车单车运行模式指令，向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达单车运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开，牵引动力切换装置控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，具体包括控制动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制动力及牵引系统、制动系统以及定位系统，实现轨道动力平车前进、后退、加速、减速、换向、停车等动作，控制轨道动力平车到达指定位置，并不间断通过通信系统向集装箱自动化控制系统报告执行进度和位置。

单车运行模式下，轨道动力平车作为一个独立运输单元运行，采用自有的车载控制系统、动力及牵引系统、制动系统、定位系统和通信系统运行，动力及牵引系统以及制动系统均由本车的车载控制系统来控制；铁路集装箱自动化控制系统把单车运行模式下单车作为一个独立单元控制运行。首车车号和尾车车号相同时作为控制系统单车运行标志。

运行模式切换模块根据轨道动力平车重联运行模式指令和重联主从关系指令，控制轨道动力平车到达指定重联位置，并向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达重联运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，同时重联车组各车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接，各车的车载控制系统通过车载互联网连接；牵引动力切换装置控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，具体包括控制动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量。从控车的动力及牵引系统和制动系统受主控车的车载控制系统控制，主控车的车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，通过本车车载总线向本车动力及牵引系统、制动系统和定位系统下达运行方向、运行速度、加速、减速、制动等指令，同时通过车载互联网向车组所有从控车车载控制系统下达运行方向、运行速度、加速、减速、制动等同步运行指令；从控车根据主控车的指令，调节动力及牵引系统、制动系统，以与车组同步运行，直至到达指定位置停车，主控车和从控车在运行过程中不间断通过通信系统向集装箱自动化控制系统报告执行进度和位置。

重联运行模式时，重联车组运行方向第一台车(首车)自动设定为主控车，其它车自动定义为从控车，运行受主控车控制；车组换向运行时，尾车由从控车自动变为主控车，原首车变为尾车自动改为从控车；铁路集装箱自动化控制系统把重联车组作为一个整体单元控制运行。车组首车车号和尾车车号不同作为控制系统重联运行标志。

运行模式切换模块根据轨道动力平车列车运行模式指令，控制轨道动力平车到达指定位置，向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达列车运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，若干轨道动力平车连接组，并连挂牵引机车组成列车，同时各车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接，各车的车载控制系统通过车载互联网连接；牵引动力切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统退出驱动，具体包括控制动力及牵引系统的动力模块与走行机构断开，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电。从控车的制动系统受牵引机车控制，牵引机车根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，牵引集装箱轨道动力平车车组向目的地运行，牵引机车运行过程中不间断通过通信系统向集装箱自动化控制系统报告执行进度和位置。

列车运行方向第一台车是牵引机车，连接后自动设定为主控车；轨道动力平车首车和其它轨道动力平车自动定义为从控车，运行受主控车牵引机车控制；列车换向运行时，牵引机车仍为主控车；铁路集装箱自动化控制系统把列车作为一个整体单元控制运行。列车的机车车号、首车车号和尾车车号三者作为控制系统列车运行标志。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

一种集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，其特征在于：包括设于轨道动力平车的车载控制系统内的运行模式切换模块，所述运行模式切换模块用于根据集装箱自动化控制系统下达的运行模式指令向轨道动力平车下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行以及列车运行这三种模式中切换。
如权利要求1所述的集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，其特征在于：所述运行模式切换模块还包括与所述运行模式切换模块通信连接的自动车钩控制装置，所述自动车钩控制装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接或解开，若下达的为单车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动解开；若下达的为重联运行或者列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的车钩与相邻车辆的车钩自动连接。
如权利要求1所述的集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，其特征在于：所述运行模式控制系统还包括与所述运行模式切换模块通信连接的牵引动力切换装置，所述牵引动力切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的动力来源，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动；若下达的为列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统退出驱动，由牵引机车牵引轨道动力平车运行。
如权利要求3所述的集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，其特征在于：所述控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动具体包括控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构连接，所述控制本车动力及牵引系统退出驱动具体包括控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块与走行机构分离。
如权利要求1所述的集装箱轨道动力平车运行模式控制系统，其特征在于：所述运行模式控制系统还包括与所述运行模式切换模块通信连接的电力电气切换装置，所述电力电气切换装置用于根据所述运行模式切换模块下达的指令切换轨道动力平车的储能形式，若下达的为单车运行或者重联运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；若下达的为列车运行模式的指令时，控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电。
一种集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，其特征在于，包括：

轨道动力平车的车载控制系统接收集装箱自动化控制系统下达的轨道动力平车单车运行、重联运行或者列车运行的运行模式指令，运行模式切换模块根据运行模式指令向轨道动力平车下达相应的运行指令，控制轨道动力平车在单车运行、重联运行或者列车运行模式下运行。
如权利要求6所述的集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，其特征在于，当车载控制系统接收的是轨道动力平车单车运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车单车运行模式指令，向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达单车运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与其他车辆的车钩自动解开，牵引动力切换装置控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制轨道动力平车向目的地运行。
如权利要求6所述的集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，其特征在于，当车载控制系统接收的是轨道动力平车重联运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车重联运行模式指令和重联主从关系指令，控制轨道动力平车到达指定重联位置，并向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达重联运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，牵引动力切换装置控制轨道动力平车使用本车动力及牵引系统驱动，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块自身存储能量；从控车的动力及牵引系统和制动系统由主控车的车载控制系统控制，主控车的车载控制系统根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，控制轨道动力平车车组向目的地运行。
如权利要求6所述的集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，其特征在于，当车载控制系统接收的是轨道动力平车列车运行模式指令时，该方法包括：

运行模式切换模块根据轨道动力平车列车运行模式指令，控制轨道动力平车到达指定连接位置，向轨道动力平车的自动车钩控制装置、牵引动力切换装置以及电力电气切换装置下达列车运行模式对应的指令，自动车钩控制装置控制本车车钩与相邻车辆的车钩自动连接，若干轨道动力平车连接组，并连挂牵引机车组成列车；牵引动力切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统退出驱动，电力电气切换装置控制轨道动力平车的动力及牵引系统的动力模块由牵引机车通过动力电缆进行充电；牵引机车根据集装箱的运输起点、运行目的地及运行许可指令，牵引集装箱轨道动力平车车组向目的地运行。
如权利要求8或9所述的集装箱轨道动力平车的运行模式控制方法，其特征在于：当多个轨道动力平车通过车钩连接时，重联车组各车的制动系统、动力电缆、车载互联网自动连接，各车的车载控制系统通过车载互联网连接，从控车的制动系统由主控车的车载控制系统控制。