【技术实现步骤摘要】
全场景运行的机车智能驾驶系统及其机车智能驾驶方法
[0001]本专利技术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。
技术介绍
[0002]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。
技术实现思路
[0003]本专利技术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...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚敬，梅文庆，刘勇，江帆，李铁兵，朱龙，李凯，杨宜萍，张征方，罗源，崔友久，周文伟，熊朝坤，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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