WO2022057697A1 - 一种实现自动驾驶的机车制动系统及方法 - Google Patents
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T7/00—Brake-action initiating means
- B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
Definitions
- the present application relates to the technical field of locomotive braking, and in particular, to a locomotive braking system and method for realizing automatic driving.
- Braking system of electric locomotive is an important part of the whole locomotive, and it is of great significance to ensure the safe operation of electric locomotive.
- an electric locomotive braking system generally consists of a brake controller, a brake control unit, and a brake display screen.
- the operating status of the brake controller is manually operated to change the level, and the brake control unit further analyzes it and controls the brake cylinder to apply the braking force of the corresponding level.
- the result is output and displayed on the brake display screen for feedback to the flight attendant. , forming a closed-loop control.
- the newly added automatic driving function often changes the software of the original electric braking system greatly, and the control coupling is serious, and the software upgrade is not compatible with the increase of the relevant hardware of the original electric braking system, and the implementation risk is large and greatly The feasibility, reliability and stability of the automatic driving of the electric locomotive braking system are reduced.
- the present application provides a locomotive braking system and method for realizing automatic driving.
- the specific plans are as follows:
- the present application provides a locomotive braking system for realizing automatic driving, including a communication module, an automatic driving module, a braking controller, a braking control module and a braking display module connected through the communication module;
- the braking display module is used for outputting the status information of the braking system
- the braking controller is configured to output braking force brake level information according to the state information
- the automatic driving module is connected to the automatic driving control center of the locomotive through the communication module, and is used to exchange data information with the automatic driving control center of the locomotive and detect the data information output by the braking control module, and output the automatic driving operation sign and the first target pressure value of the brake cylinder;
- the brake control module is used to analyze the braking force brake level information, obtain the second target pressure value of the brake cylinder, and output the actual target pressure of the brake cylinder according to the automatic driving operation flag and the first target pressure value
- the pressure value is controlled to control the brake cylinder to work, and the collected brake system status information is sent to the brake display module.
- the automatic driving module is composed of a state machine, which is used to exchange data information with the automatic driving control center of the locomotive and detect the data information output by the braking control module. According to the data information, Control the different states of the braking system to switch, and output the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder according to the switching result.
- the data information that the automatic driving module interacts with the locomotive automatic driving control center includes but is not limited to automatic driving control instruction information and active exit control instruction information.
- the data information output by the automatic driving module to detect the brake control module includes but is not limited to communication fault information, hardware fault information, automatic brake handle and individual brake handle of the brake controller After leaving the running position, both return to the running position information and the automatic brake handle of the brake controller is set to the inhibit position and then return to the running position, and the single brake handle leaves the running position and returns to the running position information.
- the automatic driving operation flags include: an automatic driving operation flag and an automatic driving exit operation flag.
- the brake control module is further configured to:
- the automatic driving module When the automatic driving module outputs the automatic driving operation flag, the larger value of the first target pressure value and the second target pressure value is used as the actual target pressure value;
- the second target pressure value is used as the actual target pressure value.
- the present application also provides an automatic driving method, using the locomotive braking system described in any of the above technical solutions, comprising the following steps:
- the braking display module outputs the status information of the braking system
- the brake controller According to the state information, the brake controller outputs the brake force brake position information
- the automatic driving module exchanges data information with the locomotive automatic driving control center and detects the data information output by the brake control module, and outputs the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder;
- the braking control module parses the braking force brake level information, obtains the second target pressure value of the brake cylinder, and outputs the actual target pressure of the brake cylinder according to the automatic driving operation flag and the first target pressure value The pressure value is controlled to control the brake cylinder to work, and the collected brake system status information is sent to the brake display module.
- the step S3 specifically includes:
- S31 The state machine of the automatic driving module exchanges data information with the automatic driving control center of the locomotive and detects the data information output by the braking control module;
- step S33 According to the switching result of the step S32, output the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder.
- the different states of the braking system in the step S32 specifically include:
- Standby state execution state, active exit state, and abnormal exit state.
- the automatic driving operation flag in the step S33 includes: an automatic driving operation flag and an automatic driving exit operation flag.
- the step S32 specifically includes:
- the step S4 specifically includes:
- S41 the brake control module parses the brake force brake level information to obtain a second target pressure value of the brake cylinder;
- S42 Determine the magnitudes of the first target pressure value and the second target pressure value according to the automatic driving operation flag
- the brake control module controls the operation of the brake cylinder, and sends the collected brake system status information to the brake display module.
- the present application provides a locomotive braking system for realizing automatic driving, including a communication module, an automatic driving module, a braking controller, a braking control module and a braking display module connected through the communication module.
- the newly added automatic driving function is packaged and processed through a modular method, which has no additional impact on the normal operation of the original braking system, has high decoupling, and is compatible with the original braking system that has not undergone hardware upgrades. With high adaptability, it improves the feasibility, reliability and stability of automatic driving of the braking system.
- the present application also provides a method for realizing automatic driving of a locomotive braking system, and the effect is as above.
- the present application provides a locomotive braking system for realizing automatic driving.
- the automatic driving module is composed of a state machine.
- the state machine realizes the control of all functional logics of automatic driving.
- the state mode switching is simple and clear, and has high reliability and high reliability. stability.
- the present application also provides a method for realizing automatic driving of a locomotive braking system, and the effect is as above.
- the present application provides a locomotive braking system for realizing automatic driving, which improves the automation level of the locomotive braking system, reduces the labor level of the locomotive crew, reduces labor costs, and applies braking force more scientifically and reasonably.
- the present application also provides a method for realizing automatic driving of a locomotive braking system, and the effect is as above.
- FIG. 1 is a schematic structural diagram of a locomotive braking system for realizing automatic driving provided by an embodiment of the present application
- FIG. 2 is a flowchart 1 of an automatic driving method provided by an embodiment of the present application.
- FIG. 3 is a second flowchart of an automatic driving method provided by an embodiment of the present application.
- FIG. 4 is a flowchart 3 of the automatic driving method provided by the embodiment of the present application.
- 1- locomotive braking system 11- communication module; 12- automatic driving module; 13- brake controller; 14- brake control module; 15- brake display module; 16- brake cylinder; 2- locomotive automatic driving control center.
- first and second are only used for descriptive purposes, and should not be construed as indicating or implying relative importance or implicitly indicating the number of technical features indicated. Thus, a feature defined as “first” or “second” may expressly or implicitly include one or more of that feature.
- This embodiment provides a locomotive braking system for realizing automatic driving, including a communication module, an automatic driving module, a braking controller, a braking control module and a braking display module connected through the communication module;
- the braking display module is used for outputting the status information of the braking system
- the braking controller is configured to output braking force brake level information according to the state information
- the automatic driving module is also connected with the automatic driving control center of the locomotive through the communication module, and is used to exchange data information with the automatic driving control center of the locomotive and detect the data information output by the braking control module, and output the automatic driving operation. mark and the first target pressure value of the brake cylinder;
- the brake control module is used to analyze the braking force brake level information, obtain the second target pressure value of the brake cylinder, and output the actual target pressure of the brake cylinder according to the automatic driving operation flag and the first target pressure value
- the pressure value is controlled to control the work of the brake cylinder, and the collected state information of the brake system is sent to the brake display module.
- the above-mentioned locomotive braking system for realizing automatic driving provided by this embodiment, through the modular method, encapsulates the newly added automatic driving function, does not have any additional impact on the normal operation of the original braking system, and has high decoupling. It is compatible with the original braking system without hardware upgrade, and has high adaptability, which improves the feasibility, reliability and stability of automatic driving of the braking system.
- a locomotive braking system 1 for realizing automatic driving provided by an embodiment of the present application includes: a communication module 11 , an automatic driving module 12 connected through the communication module 11 , a braking controller 13 , a braking The brake control module 14 and the brake display module 15 are activated.
- the communication module 11 is used for the communication between the various modules or units of the locomotive braking system 1 and the communication between the locomotive braking system 1 and the locomotive automatic driving control center 2 .
- the communication module 11 includes but is not limited to a CAN (Controller Area Network) bus, an MVB (Multifunction Vehicle Bus) bus, an RS485 bus, an external network (Ethernet), a hard wire, and the like.
- the braking display module 15 is used for outputting the status information of the braking system 1 .
- the braking display module 15 is a human-computer interaction component of the braking system, which can be an LCD (Liquid Crystal Display) display screen.
- the status information of the braking system 1 can be the status information of each module and unit in the braking system 1, the running status information of the locomotive, the status information of the brake cylinder 16, etc., and output the braking force brake position information for the brake controller 13 Provide feedback to form closed loop control.
- the brake controller 13 is used for outputting braking force brake level information.
- the brake controller 13 is an input component of the brake level, and the level of the brake controller 13 is changed by the locomotive driver according to the actual operation needs of the locomotive and the state information of the brake display module 15, According to the position of the brake level handle of the brake controller 13, the brake level information of the braking force is output.
- the brake controller 13 includes a plurality of stages, and the braking force gradually increases as the stage increases. In the embodiment of the present application, the brake controller 13 includes 7 stages.
- the automatic driving module 12 is used for outputting the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder 16 .
- the automatic driving module 12 is also connected to the locomotive automatic driving control center 2 through the communication module 11, and the automatic driving module 12 can exchange data information with the locomotive automatic driving control center 2 and detect the output of the brake control module 14. Data information.
- the data information interacted with the locomotive automatic driving control center 2 includes but is not limited to automatic driving control instruction information and active exit control instruction information.
- the data information output by the detection brake control module 14 includes but is not limited to communication fault information, hardware fault information, the automatic brake handle and the independent brake handle of the brake controller 13 all leave the running position and return to the running position information and braking
- the automatic braking handle of the controller 13 returns to the running position after it is set to the inhibit position, and returns to the running position information after the single braking handle leaves the running position.
- the automatic driving module 12 outputs the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder according to the above data information.
- the automatic driving operation sign includes the automatic driving operation sign and the automatic driving exit operation sign.
- the automatic driving module 12 is composed of a state machine 121.
- the state machine 121 exchanges data information with the locomotive automatic driving control center 2 and detects the data information output by the brake control module 14. According to the data information, control the different states of the braking system 1 to switch, and output the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder according to the switching result.
- the different states of the braking system 1 include: a standby state, an execution state, an active exit state and an abnormal exit state.
- the braking system 1 When the braking system 1 is in the standby state, if the automatic driving control instruction information of the locomotive automatic driving control center 2 is detected, it switches to the execution state, and outputs the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder; when When the braking system 1 is in the execution state, if it detects the active exit control instruction information of the locomotive automatic driving control center 2, it switches to the active exit state; if it detects the communication fault information or hardware fault information output by the brake control module 14 When the brake system 1 is in the active exit state, if it is detected that the automatic brake handle and the single brake handle of the brake controller 13 output by the brake control module 14 have both left the running position When returning to the running position information, it switches to the standby state, and outputs the automatic driving exit operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder; when the braking system 1 is in the abnormal exit state, if it is detected that the brake control module 14 outputs When the automatic brake handle of the brake controller 13 is set to the inhibit position and returns to the running position
- the first target pressure value of the brake cylinder is calculated by the automatic driving control center of the locomotive and output through the automatic driving module of the braking system.
- the locomotive automatic driving control center uses the intelligent optimization control algorithm to output the optimal speed curve by synthesizing fixed information such as locomotive characteristics, line data and train running timetable, as well as real-time information such as locomotive signals and temporary speed limit, and then combines the current speed to realize the control of the locomotive.
- the overall control of the traction system and the braking system outputs the first target pressure value of the brake cylinder to the automatic driving module of the braking system.
- the locomotive automatic driving control center described in the embodiment of the present application can be realized by the following existing systems: the STO system of Beijing Sixinke Information Technology Co., Ltd., the locomotive intelligent control system of CRRC Dalian Locomotive Research Institute Co., Ltd., and the like. Since the automatic driving control center of the locomotive does not belong to the scope of the braking system of the present application, and the above-mentioned purpose can be achieved by adopting the prior art, the present application will not describe it in detail.
- the above-mentioned locomotive braking system 1 for realizing automatic driving provided by the embodiment of the present application realizes the control of all functional logics of automatic driving through the state machine 121 , the state mode switching is simple and clear, and has high reliability and stability.
- the brake control module 14 is used to control the operation of the brake cylinder 16 .
- the brake control module 14 parses the brake force brake level information, obtains the second target pressure value of the brake cylinder, and outputs the actual target pressure value of the brake cylinder according to the automatic driving operation flag and the first target pressure value , control the brake cylinder 16 to work, and send the collected brake system status information to the brake display module.
- the brake control module 14 collects the status information of each module and unit in the braking system, the running status information of the locomotive, the status information of the brake cylinder 16 , etc., and sends the above information to the brake display module 15 . Specifically, when the brake control module 14 controls the brake cylinder 16 to work, when the automatic driving module 12 outputs the automatic driving operation flag, the larger value of the first target pressure value and the second target pressure value is used as the brake The actual target pressure value of the cylinder;
- the second target pressure value is used as the actual target pressure value of the brake cylinder.
- the brake control module converts the obtained electrical signal related to the level of the brake controller into a corresponding pressure signal, so as to obtain the second target pressure value of the brake cylinder.
- the above-mentioned locomotive braking system for realizing automatic driving provided by the embodiment of the present application encapsulates the newly added automatic driving function through a modular method, and only outputs the automatic driving operation flag and the first target pressure value to the outside world.
- the normal operation of the braking system has no additional impact, has high decoupling, is compatible with the original braking system without hardware upgrades, has high adaptability, and improves the feasibility, reliability and stability of automatic driving of the braking system .
- the automation level of the locomotive braking system is improved, the labor degree of the locomotive attendant is reduced, the labor cost is reduced, and the braking force is applied more scientifically and reasonably.
- the embodiment of the present application also provides a method for realizing automatic driving by a locomotive braking system.
- the method includes the following steps:
- the braking display module 15 outputs the status information of the braking system 1;
- the state information of the braking system 1 may be the state information of each module and unit in the braking system 1, the running state information of the locomotive, the state information of the brake cylinder 16, etc.
- the brake controller 13 outputs the braking force brake position information to provide feedback, forming a closed-loop control.
- the braking controller 13 According to the state information, the braking controller 13 outputs the braking force brake position information
- the locomotive driver operates the level change of the brake controller 13 according to the state information of the brake display module 15, and outputs the brake force brake position information according to the position of the brake position handle of the brake controller 13.
- the automatic driving module 12 exchanges data information with the locomotive automatic driving control center 2 and detects the data information output by the braking control module 14, outputs the automatic driving operation flag and obtains the first target pressure value of the brake cylinder;
- step S3 specifically includes:
- the state machine 121 of the automatic driving module 12 exchanges data information with the automatic driving control center 2 of the locomotive and detects the data information output by the braking control module 14;
- step S33 According to the switching result of the step S32, output the automatic driving operation flag and the first target pressure value of the brake cylinder.
- the different states of the braking system in step S32 include:
- Standby state execution state, active exit state, and abnormal exit state.
- the automatic driving operation signs in step S33 include: automatic driving operation signs and automatic driving exit operation signs.
- the braking system 1 is in the standby state means that the locomotive braking system 1 is powered on, the automatic driving module 12 judges the status of the braking system 1 in real time, and communicates with the locomotive automatic driving control center 2, and the automatic driving operation is marked as automatic driving exit.
- Run flag ie flag position 0
- the braking system 1 is in the execution state means that the locomotive braking system 1 operates in the automatic driving state, and the automatic driving operation sign is the automatic driving operation sign (ie, the sign position 1).
- the braking system 1 is in an active exit state means that the locomotive braking system 1 exits the automatic driving due to external factors, but does not completely exit the automatic driving.
- the braking system 1 is in an abnormal exit state means that the locomotive braking system 1 automatically exits the automatic driving due to its own factors, but does not completely exit the automatic driving.
- the step S32 specifically includes:
- the brake control module 14 parses the braking force brake level information, obtains the second target pressure value of the brake cylinder, and outputs the actual target pressure of the brake cylinder according to the operation flag and the first target pressure value value, control the brake cylinder 16 to work, and send the status information of the brake system 1 to the brake display module 15 .
- step S4 specifically includes:
- the braking control module 14 analyzes the braking force brake level information to obtain the second target pressure value of the brake cylinder;
- S42 Determine the magnitudes of the first target pressure value and the second target pressure value according to the automatic driving operation flag
- the brake control module 14 controls the brake cylinder 16 to work, and sends the collected status information of the brake system 1 to the brake display module 14 .
- the above-mentioned automatic driving method provided by the embodiment of the present application uses the locomotive braking system provided by the embodiment of the present application to encapsulate the newly added automatic driving function through a modular method, and only outputs the automatic driving operation sign and the first
- the target pressure value has no additional impact on the normal operation of the original braking system, has high decoupling, is compatible with the original braking system without hardware upgrade, has high adaptability, and realizes all functions of automatic driving through the state machine Logic control, state mode switching is simple and clear, which improves the feasibility, reliability and stability of automatic driving of the braking system, improves the automation level of the locomotive braking system, reduces the labor intensity of the locomotive crew, and reduces labor costs , apply the braking force more scientifically and reasonably.
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
一种实现自动驾驶的机车制动系统（1），包括：制动显示模块（15），用于输出制动系统的状态信息；制动控制器（13），用于输出制动力闸位信息；自动驾驶模块（12），用于与机车自动驾驶控制中心（2）进行数据信息交互及检测制动控制模块（14）输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和第一目标压力值；制动控制模块（14），用于解析制动力闸位信息，获取第二目标压力值，并根据自动驾驶运行标志和第一目标压力值，输出实际目标压力值，控制制动缸（16）工作，将采集的制动系统状态信息发送至制动显示模块（15）。通信模块（11）用于机车制动系统（1）各个模块或单元之间，及机车制动系统（1）与机车自动驾驶控制中心（2）的通信。以及一种实现自动驾驶的机车制动方法。
Description
本申请要求在2020年09月21日提交中国专利局、申请号为202010996386.1、申请名称为“一种实现自动驾驶的机车制动系统及其实现方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及机车制动技术领域，特别涉及一种实现自动驾驶的机车制动系统及方法。
电力机车制动系统是整个机车的一个重要组成部分，对于保证电力机车的安全运行有着极其重要的意义。
目前，现有技术中，电力机车制动系统一般由制动控制器、制动控制单元和制动显示屏等部件组成，其中制动控制器作为制动级位的输入部件，由乘务员根据机车的运行状况手动操作制动控制器级位改变，进一步由制动控制单元对其解析并控制制动缸施加对应级位的制动力，同时将结果在制动显示屏上输出显示以反馈给乘务员，形成闭环控制。由于上述电力机车制动系统需乘务员实时观察机车的运行状况，人力成本较高，且机车制动的最终控制效果受乘务员人为主观因素的影响较大。为有效地降低机车乘务员的劳动程度、减小人力成本，且更加科学合理的施加制动力，实现节能减排的效果，在原有电力制动系统上采用软件形式增加了自动驾驶功能。
然而，新增加的自动驾驶功能往往对原电力制动系统的软件更改较大，控制耦合严重，且软件的升级对原电力制动系统相关硬件的增加与否不兼容，实施风险较大，大大降低了电力机车制动系统自动驾驶的可行性、可靠性和 稳定性。
发明内容
为解决现有技术中具有自动将驾驶功能的机车制动系统控制耦合严重、可靠性低的技术问题，本申请提供了一种实现自动驾驶的机车制动系统及方法。具体方案如下：
本申请提供一种实现自动驾驶的机车制动系统，包括通信模块以及通过所述通信模块连接的自动驾驶模块、制动控制器、制动控制模块和制动显示模块；
所述制动显示模块用于输出制动系统的状态信息；
所述制动控制器用于根据所述状态信息输出制动力闸位信息；
所述自动驾驶模块通过所述通信模块与机车自动驾驶控制中心连接，用于与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值；
所述制动控制模块用于解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据所述自动驾驶运行标志和所述第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸工作，并将采集的制动系统状态信息发送至所述制动显示模块。
在一些实施例中，所述自动驾驶模块由一个状态机构成，用于与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息，根据所述数据信息，控制所述制动系统的不同状态进行切换，根据切换结果，输出所述自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。
在一些实施例中，所述自动驾驶模块与所述机车自动驾驶控制中心交互的数据信息包括但不限于自动驾驶控制指令信息和主动退出控制指令信息。
在一些实施例中，所述自动驾驶模块检测所述制动控制模块输出的数据信息包括但不限于通信故障信息、硬件故障信息、所述制动控制器的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回到运转位信息和所述制动控制器的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息。
在一些实施例中，所述自动驾驶运行标志包括：自动驾驶投入运行标志和自动驾驶退出运行标志。
在一些实施例中，所述制动控制模块，还用于：
当所述自动驾驶模块输出自动驾驶投入运行标志时，以所述第一目标压力值和所述第二目标压力值中的较大值作为所述实际目标压力值；
当所述自动驾驶模块输出自动驾驶退出运行标志时，以所述第二目标压力值作为所述实际目标压力值。
本申请还提供了一种自动驾驶方法，利用如上述任一技术方案所述的机车制动系统，包括如下步骤：
S1：制动显示模块输出制动系统的状态信息；
S2：根据所述状态信息，制动控制器输出制动力闸位信息；
S3：自动驾驶模块与机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测制动控制模块输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值；
S4：所述制动控制模块解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据所述自动驾驶运行标志和所述第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸工作，并将采集的制动系统状态信息发送至所述制动显示模块。
在一些实施例中，所述S3步骤中，具体包括：
S31：所述自动驾驶模块的状态机与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息；
S32：根据所述S31步骤的数据信息，控制所述制动系统的不同状态进行切换；
S33：根据所述S32步骤的切换结果，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。
在一些实施例中，所述S32步骤中制动系统的不同状态，具体包括：
待机状态、执行状态、主动退出状态和异常退出状态。
在一些实施例中，所述S33步骤中自动驾驶运行标志包括：自动驾驶投入运行标志和自动驾驶退出运行标志。
在一些实施例中，所述S32步骤中，具体包括：
S321：当所述制动系统处于所述待机状态时，若检测到所述机车自动驾驶控制中心的自动驾驶控制指令信息时，则切换至所述执行状态，输出自动驾驶投入运行标志和制动缸第一目标压力值；
S322：当所述制动系统处于所述执行状态时，若检测到所述机车自动驾驶控制中心的主动退出控制指令信息时，则切换至所述主动退出状态；若检测到所述制动控制模块输出的通信故障信息或硬件故障信息时，则切换至所述异常退出状态；
S323：当所述制动系统处于所述主动退出状态时，若检测到所述制动控制模块输出的制动控制器的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回到运转位信息时，则切换至所述待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值；
S324：当所述制动系统处于所述异常退出状态时，若检测到所述制动控制模块输出的制动控制器的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息时，则切换至所述待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值。
在一些实施例中，所述S4步骤中，具体包括：
S41：所述制动控制模块解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值；
S42：根据所述自动驾驶运行标志，判断所述第一目标压力值和所述第二目标压力值的大小；
S43：当所述自动驾驶运行标志为所述自动驾驶投入运行标志时，以所述第一目标压力值和所述第二目标压力值中的较大值作为所述实际目标压力值；当所述自动驾驶运行标志为自动驾驶退出运行标志时，以所述第二目标压力值作为所述实际目标压力值；
S44：根据所述实际目标压力值，所述制动控制模块控制制动缸工作，并将采集的制动系统状态信息发送至所述制动显示模块。
本申请的技术效果或优点：
(1)本申请提供了一种实现自动驾驶的机车制动系统，包括通信模块以及通过通信模块连接的自动驾驶模块、制动控制器、制动控制模块和制动显示模块。本申请通过模块化的方法，将新增的自动驾驶功能封装处理，对原有制动系统的正常运行不产生额外影响，具有高解耦性，可兼容未进行硬件升级的原制动系统，具有高适配性，提高了制动系统自动驾驶的可行性、可靠性和稳定性。此外，本申请还提供了一种机车制动系统实现自动驾驶的方法，效果如上。
(2)本申请提供了一种实现自动驾驶的机车制动系统，自动驾驶模块由一个状态机构成，通过状态机实现自动驾驶所有功能逻辑的控制，状态模式切换简单清晰，具有高可靠性和稳定性。此外，本申请还提供了一种机车制动系统实现自动驾驶的方法，效果如上。
(3)本申请提供了一种实现自动驾驶的机车制动系统，提高了机车制动系统的自动化水平，降低了机车乘务员的劳动程度，减小人力成本，更加科学合理的施加制动力。此外，本申请还提供了一种机车制动系统实现自动驾驶的方法，效果如上。
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本申请实施例所提供的实现自动驾驶的机车制动系统的结构示意图；
图2是本申请实施例所提供的自动驾驶方法的流程图一；
图3是本申请实施例所提供的自动驾驶方法的流程图二；
图4是本申请实施例所提供的自动驾驶方法的流程图三；
图中：
1-机车制动系统；11-通信模块；12-自动驾驶模块；13-制动控制器；14-制动控制模块；15-制动显示模块；16-制动缸；2-机车自动驾驶控制中心。
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、 完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
值得理解的是，尽管实施方式中可能示出了方法步骤的特定顺序，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，除非特别说明或步骤之间的关联性决定了执行顺序。这样的变型将取决于选择。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。所有这样的变型都在本公开的范围内。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面结合具体实施例及说明书附图，对本申请的技术方案作详细说明。
本实施例提供一种实现自动驾驶的机车制动系统，包括通信模块以及通过所述通信模块连接的自动驾驶模块、制动控制器、制动控制模块和制动显示模块；
所述制动显示模块用于输出制动系统的状态信息；
所述制动控制器用于根据所述状态信息输出制动力闸位信息；
所述自动驾驶模块还通过所述通信模块与机车自动驾驶控制中心连接，用于与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值；
所述制动控制模块用于解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据所述自动驾驶运行标志和所述第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸工作，并将采集的制动系统的状态信息发送至 所述制动显示模块。
本实施例所提供的上述实现自动驾驶的机车制动系统，通过模块化的方法，将新增的自动驾驶功能封装处理，对原有制动系统的正常运行不产生额外影响，具有高解耦性，可兼容未进行硬件升级的原制动系统，具有高适配性，提高了制动系统自动驾驶的可行性、可靠性和稳定性。
具体地说，参考图1，本申请实施例提供的一种实现自动驾驶的机车制动系统1，包括：通信模块11以及通过通信模块11连接的自动驾驶模块12、制动控制器13、制动控制模块14和制动显示模块15。
通信模块11用于机车制动系统1各个模块或单元之间，及机车制动系统1与机车自动驾驶控制中心2的通信。在本申请实施例中，通信模块11包括但不限于CAN(Controller Area Network)总线、MVB(Multifunction Vehicle Bus)总线、RS485总线、以外网(Ethernet)及硬线等等。
制动显示模块15用于输出制动系统1的状态信息。在本申请实施例中，制动显示模块15为制动系统的人机交互部件，可为LCD(Liquid Crystal Display)显示屏。制动系统1的状态信息可为制动系统1中各个模块和单元的状态信息、机车的运行状态信息、制动缸16的状态信息等等，为制动控制器13输出制动力闸位信息提供反馈，形成闭环控制。
制动控制器13用于输出制动力闸位信息。在本申请实施例中，制动控制器13为制动级位的输入部件，由机车驾驶员根据机车实际运行需要和制动显示模块15的状态信息操作制动控制器13的级位改变，根据制动控制器13的闸位手柄位置，输出制动力闸位信息。其中，制动控制器13包括多个级位，随着级位的增加制动力逐渐增加。本申请实施例中，制动控制器13包括7个级位。
自动驾驶模块12用于输出自动驾驶运行标志和制动缸16的第一目标压力值。在本申请实施例中，自动驾驶模块12还通过通信模块11与机车自动驾驶控制中心2连接，自动驾驶模块12可与机车自动驾驶控制中心2进行数据信息交互及检测制动控制模块14输出的数据信息。其中，与机车自动驾驶控制中心2交互的数据信息包括但不限于自动驾驶控制指令信息和主动退出控制指令信息。检测制动控制模块14输出的数据信息包括但不限于通信故障信息、硬件故障信息、制动控制器13的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回到运转位信息和制动控制器13的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息。自动驾驶模块12根据上述数据信息，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。其中，自动驾驶运行标志包括自动驾驶投入运行标志和自动驾驶退出运行标志。
在本申请实施例中，具体地说，自动驾驶模块12由一个状态机121构成，状态机121与机车自动驾驶控制中心2进行数据信息交互及检测制动控制模块14输出的数据信息，根据数据信息，控制制动系统1的不同状态进行切换，根据切换结果，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。制动系统1的不同状态包括：待机状态、执行状态、主动退出状态和异常退出状态。当制动系统1处于待机状态时，若检测到机车自动驾驶控制中心2的自动驾驶控制指令信息时，则切换至执行状态，输出自动驾驶投入运行标志和制动缸第一目标压力值；当制动系统1处于执行状态时，若检测到机车自动驾驶控制中心2的主动退出控制指令信息时，则切换至主动退出状态；若检测到制动控制模块14输出的通信故障信息或硬件故障信息时，则切换至异常退出状态；当制动系统1处于主动退出状态时，若检测到制动控制模块14输出的制动控制器13的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回到运转位信息 时，则切换至待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值；当制动系统1处于异常退出状态时，若检测到制动控制模块14输出的制动控制器13的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息时，则切换至待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值。
在上述实施例中，需要说明的是，制动缸第一目标压力值由机车自动驾驶控制中心计算并通过制动系统的自动驾驶模块输出。机车自动驾驶控制中心通过综合机车特性、线路数据和列车运行时刻表等固定信息，以及机车信号、临时限速等实时信息，采用智能优化控制算法输出最优速度曲线，进而结合当前速度实现对机车牵引系统和制动系统的统筹控制，向制动系统的自动驾驶模块输出制动缸第一目标压力值。本申请实施例所述的机车自动驾驶控制中心可通过以下现有系统实现：北京思维鑫科信息技术有限公司的STO系统、中车大连机车研究所有限公司的机车智能操纵系统等。由于机车自动驾驶控制中心不属于本申请制动系统的范围内，并且采用现有技术可实现上述目的，本申请不做详细阐述。
本申请实施例提供的上述实现自动驾驶的机车制动系统1，通过状态机121实现自动驾驶所有功能逻辑的控制，状态模式切换简单清晰，具有高可靠性和稳定性。
制动控制模块14用于控制制动缸16工作。在本申请实施例中，制动控制模块14解析制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据自动驾驶运行标志和第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸16工作，并将采集的制动系统状态信息发送至制动显示模块。其中，制动控制模块14采集制动系统中各个模块和单元的状态信息、机车的运行状态信息、 制动缸16的状态信息等，并将上述信息发送至制动显示模块15。具体地说，制动控制模块14控制制动缸16工作时，当自动驾驶模块12输出自动驾驶投入运行标志时，以第一目标压力值和第二目标压力值中的较大值作为制动缸所述实际目标压力值；
当自动驾驶模块12输出自动驾驶退出运行标志时，以第二目标压力值作为制动缸所述实际目标压力值。
在上述实施例中，制动控制模块将获取的有关制动控制器级位的电信号转换为对应的压力信号，从而获得制动缸第二目标压力值。
本申请实施例提供的上述实现自动驾驶的机车制动系统，通过模块化的方法，将新增的自动驾驶功能封装处理，对外仅仅输出自动驾驶运行标志和第一目标压力值，对原有制动系统的正常运行不产生额外影响，具有高解耦性，可兼容未进行硬件升级的原制动系统，具有高适配性，提高了制动系统自动驾驶的可行性、可靠性和稳定性。且提高了机车制动系统的自动化水平，降低了机车乘务员的劳动程度，减小人力成本，更加科学合理的施加制动力。
本申请实施例还提供了一种机车制动系统实现自动驾驶的方法，参考图2，包括如下步骤：
S1：制动显示模块15输出制动系统1的状态信息；
在本申请实施例中，S1步骤中，制动系统1的状态信息可为制动系统1中各个模块和单元的状态信息、机车的运行状态信息、制动缸16的状态信息等等，为制动控制器13输出制动力闸位信息提供反馈，形成闭环控制。
S2：根据所述状态信息，制动控制器13输出制动力闸位信息；
在本申请实施例中，由机车驾驶员根据制动显示模块15的状态信息操作制动控制器13的级位改变，根据制动控制器13的闸位手柄位置，输出制动 力闸位信息。
S3：自动驾驶模块12与机车自动驾驶控制中心2进行数据信息交互及检测制动控制模块14输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和获取制动缸第一目标压力值；
在本申请实施例中，S3步骤中，具体包括：
S31：所述自动驾驶模块12的状态机121与所述机车自动驾驶控制中心2进行数据信息交互及检测所述制动控制模块14输出的数据信息；
S32：根据所述S31步骤的数据信息，控制所述制动系统1的不同状态进行切换；
S33：根据所述S32步骤的切换结果，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。
其中，S32步骤中制动系统的不同状态包括：
待机状态、执行状态、主动退出状态和异常退出状态。
其中，S33步骤中自动驾驶运行标志包括：自动驾驶投入运行标志和自动驾驶退出运行标志。
制动系统1处于待机状态指机车制动系统1上电完成，自动驾驶模块12实时判断制动系统1的状态，并与机车自动驾驶控制中心2进行通信，且自动驾驶运行标志为自动驾驶退出运行标志(即标志位置0)。制动系统1处于执行状态指机车制动系统1以自动驾驶状态运行，自动驾驶运行标志为自动驾驶投入运行标志(即标志位置1)。制动系统1处于主动退出状态指由于外部因素导致机车制动系统1退出自动驾驶，但未完全退出自动驾驶。制动系统1处于异常退出状态指由于自身因素导致机车制动系统1自动退出自动驾驶，但未完全退出自动驾驶。
具体地说，在本申请实施例中，所述S32步骤中，具体包括：
S321：当所述制动系统1处于所述待机状态时，若检测到所述机车自动驾驶控制中心2的自动驾驶控制指令信息时，则切换至所述执行状态，输出自动驾驶投入运行标志和制动缸第一目标压力值；参见图3；
S322：当所述制动系统1处于所述执行状态时，若检测到所述机车自动驾驶控制中心2的主动退出控制指令信息时，则切换至所述主动退出状态；若检测到所述制动控制模块14输出的通信故障信息或硬件故障信息时，则切换至所述异常退出状态；参见图4；
S323：当所述制动系统1处于所述主动退出状态时，若检测到所述制动控制模块14输出的制动控制器13的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回到运转位信息时，则切换至所述待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值；参见图4；
S324：当所述制动系统1处于所述异常退出状态时，若检测到所述制动控制模块14输出的制动控制器13的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息时，则切换至所述待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值；参见图4。
S4：所述制动控制模块14解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据所述运行标志和所述第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸16工作，并将制动系统1状态信息发送至所述制动显示模块15。
在本申请实施例中，所述S4步骤中，具体包括：
S41：所述制动控制模块14解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值；
S42：根据所述自动驾驶运行标志，判断所述第一目标压力值和所述第二目标压力值的大小；
S43：当所述自动驾驶运行标志为自动驾驶投入运行标志时，以所述第一目标压力值和所述第二目标压力值中的较大值作为所述实际目标压力值；当所述自动驾驶运行标志为退出运行标志时，以所述第二目标压力值作为所述实际目标压力值；
S44：根据所述实际目标压力值，所述制动控制模块14控制制动缸16工作，并将采集的制动系统1状态信息发送至所述制动显示模块14。
本申请实施例提供的上述自动驾驶方法，利用本申请实施例所提供的机车制动系统，通过模块化的方法，将新增的自动驾驶功能封装处理，对外仅仅输出自动驾驶运行标志和第一目标压力值，对原有制动系统的正常运行不产生额外影响，具有高解耦性，可兼容未进行硬件升级的原制动系统，具有高适配性，通过状态机实现自动驾驶所有功能逻辑的控制，状态模式切换简单清晰，提高了制动系统自动驾驶的可行性、可靠性和稳定性，且提高了机车制动系统的自动化水平，降低了机车乘务员的劳动程度，减小人力成本，更加科学合理的施加制动力。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (12)
- 一种实现自动驾驶的机车制动系统，其特征在于，包括通信模块以及通过所述通信模块连接的自动驾驶模块、制动控制器、制动控制模块和制动显示模块；所述制动显示模块用于输出制动系统的状态信息；所述制动控制器用于根据所述状态信息输出制动力闸位信息；所述自动驾驶模块通过所述通信模块与机车自动驾驶控制中心连接，用于与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值；所述制动控制模块用于解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据所述自动驾驶运行标志和所述第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸工作，并将采集的制动系统状态信息发送至所述制动显示模块。
- 根据权利要求1所述的机车制动系统，其特征在于，所述自动驾驶模块由一个状态机构成，用于与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息，根据所述数据信息，控制所述制动系统的不同状态进行切换，根据切换结果，输出所述自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。
- 根据权利要求2所述的机车制动系统，其特征在于，所述自动驾驶模块与所述机车自动驾驶控制中心交互的数据信息包括但不限于自动驾驶控制指令信息和主动退出控制指令信息。
- 根据权利要求2所述的机车制动系统，其特征在于，所述自动驾驶模块检测所述制动控制模块输出的数据信息包括但不限于通信故障信息、硬件 故障信息、所述制动控制器的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回到运转位信息和所述制动控制器的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息。
- 根据权利要求2所述的机车制动系统，其特征在于，所述自动驾驶运行标志包括：自动驾驶投入运行标志和自动驾驶退出运行标志。
- 根据权利要求5所述的机车制动系统，其特征在于，所述制动控制模块，还用于：当所述自动驾驶模块输出所述自动驾驶投入运行标志时，以所述第一目标压力值和所述第二目标压力值中的较大值作为所述实际目标压力值；当所述自动驾驶模块输出所述自动驾驶退出运行标志时，以所述第二目标压力值作为所述实际目标压力值。
- 一种自动驾驶方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的机车制动系统，包括如下步骤：S1：制动显示模块输出制动系统的状态信息；S2：根据所述状态信息，制动控制器输出制动力闸位信息；S3：自动驾驶模块与机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测制动控制模块输出的数据信息，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值；S4：所述制动控制模块解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值，并根据所述自动驾驶运行标志和所述第一目标压力值，输出制动缸实际目标压力值，控制制动缸工作，并将采集的制动系统状态信息发送至所述制动显示模块。
- 根据权利要求7所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述S3步骤中， 具体包括：S31：所述自动驾驶模块的状态机与所述机车自动驾驶控制中心进行数据信息交互及检测所述制动控制模块输出的数据信息；S32：根据所述S31步骤的数据信息，控制所述制动系统的不同状态进行切换；S33：根据所述S32步骤的切换结果，输出自动驾驶运行标志和制动缸第一目标压力值。
- 根据权利要求8所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述S32步骤中制动系统的不同状态，具体包括：待机状态、执行状态、主动退出状态和异常退出状态。
- 根据权利要求9所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述S33步骤中自动驾驶运行标志包括：自动驾驶投入运行标志和自动驾驶退出运行标志。
- 根据权利要求10所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述S32步骤中，具体包括：S321：当所述制动系统处于所述待机状态时，若检测到所述机车自动驾驶控制中心的自动驾驶控制指令信息时，则切换至所述执行状态，输出自动驾驶投入运行标志和制动缸第一目标压力值；S322：当所述制动系统处于所述执行状态时，若检测到所述机车自动驾驶控制中心的主动退出控制指令信息时，则切换至所述主动退出状态；若检测到所述制动控制模块输出的通信故障信息或硬件故障信息时，则切换至所述异常退出状态；S323：当所述制动系统处于所述主动退出状态时，若检测到所述制动控制模块输出的制动控制器的自动制动手柄和单独制动手柄均离开运转位后回 到运转位信息时，则切换至所述待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值；S324：当所述制动系统处于所述异常退出状态时，若检测到所述制动控制模块输出的制动控制器的自动制动手柄置抑制位后回到运转位和单独制动手柄离开运转位后回到运转位信息时，则切换至所述待机状态，并输出自动驾驶退出运行标志和制动缸第一目标压力值。
- 根据权利要求10所述的自动驾驶方法，其特征在于，所述S4步骤中，具体包括：S41：所述制动控制模块解析所述制动力闸位信息，获取制动缸第二目标压力值；S42：根据所述自动驾驶运行标志，判断所述第一目标压力值和所述第二目标压力值的大小；S43：当所述自动驾驶运行标志为所述自动驾驶投入运行标志时，以所述第一目标压力值和所述第二目标压力值中的较大值作为所述实际目标压力值；当所述自动驾驶运行标志为自动驾驶退出运行标志时，以所述第二目标压力值作为所述实际目标压力值；S44：根据所述实际目标压力值，所述制动控制模块控制制动缸工作，并将采集的制动系统状态信息发送至所述制动显示模块。
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