专利名称：基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路车辆的自动调速系统。
背景技术：
铁路是国民经济的大动脉，铁路车辆自动调速系统是铁路编组站实现自动化的重 要手段之一。它主要是解决铁路货运驼峰编组场，特别是中小编组场，分解作业车辆溜放时 的调速问题。自上世纪九十年代以来，该系统在许多地方应用都取得了良好调速的效果。该 系统自动化程度非常高，完全替代了铁鞋、手间等落后的人工作业，同时大大地提高了货运 效率，从而提高了经济效益和社会效益。驼峰车辆溜放的过程，是一个运动规律十分复杂，随机变量甚多，无绝对固定规则 可遵循的动态过程。为了实现这一作业过程的实时自动化控制，以往一直采用的计算机控 制调速设备对勾车进行“点式打靶”调速实验。首先，要求精确地测定勾车的重量、阻力、速 度、股道空闲长度以及风速、风向等资料；然后，计算机按“打靶方程”计算出的勾车通过调 速设备应达到的精确的目标出口速度值，控制减速器对勾车进行实时调速。但是因为在这 个系统中实际遇到的情况是千变万化的，不论测得的数据还是方程的求解，理论和实际往 往千差万别，要求各个控制环节都做到千准万确是不可能的，而任何测得的数据有错漏，或 任何控制环节有误差，都会导致整个控制系统最终调速的失败。因此，按“精确控制”理论 构建的调速设备“点式打靶”目的制动自动化控制系统，经过长期、多次、反复试验，都达不 到预期运营效果。
实用新型内容本实用新型的目的是解决目前应用“精确控制”理论构建的铁路自动减速设备对 勾车进行自动调速时，存在调速结果差、不准确的问题，提供了一种基于遗传算法的铁路车 辆的自动调速系统。基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，它包括测重设备、第一测速设备、控制 箱、测重计算机、控制计算机、驱动电源及减速装置；第一测速设备由N个第一测速传感器 组成，减速装置由N个减速设备组成，其中N为正整数；测重设备的信号输出端连接控制箱的重量信号输入端，第一测速设备中的N个第 一测速传感器的信号输出端分别连接控制箱的N个第一速度信号输入端，控制箱的重量信 号输出端连接测重计算机的重量信号输入端，测重计算机的信号输出端连接控制计算机的 信号输入端，控制计算机的驱动信号输出端连接控制箱的控制驱动量输入端，控制箱的电 源驱动信号输出端连接驱动电源的信号输入端，驱动电源有N个信号输出端，所述N个信号 输出端中的每一个信号输出端分别与一个减速设备的信号输入端相连接。本实用新型的自动调速系统，基于模糊控制理论构建而成，能够对勾车溜放连续 进行实时调速控制，调速精度高。
图1为实施方式一的结构示意图；图2为实施方式二的结构示意图；图3为实施方 式四的结构示意图；图4为实施方式五的结构示意图；图5为实施方式六的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式的基于遗传算法的铁路 车辆的自动调速系统，它包括测重设备1、第一测速设备2、控制箱3、测重计算机4、控制计 算机5、驱动电源6及减速装置7 ；第一测速设备2由N个第一测速传感器组成，减速装置7 由N个减速设备组成，其中N为正整数，N为股道数量；测重设备1的信号输出端连接控制箱3的重量信号输入端，第一测速设备2中的 N个第一测速传感器的信号输出端分别连接控制箱3的N个第一速度信号输入端，控制箱3 的重量信号输出端连接测重计算机(4)的重量信号输入端，测重计算机4的信号输出端连 接控制计算机5的信号输入端，控制计算机5的驱动信号输出端连接控制箱3的控制驱动 量输入端，控制箱3的电源驱动信号输出端连接驱动电源6的信号输入端，驱动电源6有N 个信号输出端，所述N个信号输出端中的每一个信号输出端分别与一个减速设备的信号输 入端相连接。所述测重设备1，用于获得车辆的总重量信号，并将所述总重量信号发送给控制箱 3 ；所述车辆包括多节连挂在一起的车厢；所述第一测速设备2，用于获得车辆调速前的速度信号，并将所述速度信号发送给 控制箱3 ；所述控制箱3，用于对接收到的总重量信号及速度信号进行模_数转换，并将转换 后的总重量信号及速度信号发送给测重计算机4 ；还用于接收来自控制计算机5的控制驱 动量V，并根据所述控制驱动量V输出电源驱动信号给驱动电源6 ；所述测重计算机4，用于根据接收到的总重量信号及速度信号计算并获得每节车 厢的平均重量及车厢的数量，并将计算获得的每节车厢的平均重量、车厢的数量以及速度 信号发送给控制计算机5 ；所述控制计算机5，用于根据接收到的每节车厢的平均重量、车厢的数量及速度信 号，利用模糊控制理论获得控制驱动量V，并将所述控制驱动量V输出给控制箱3 ；所述驱动电源6，用于根据接收到的电源驱动信号控制减速装置7的运行；所述减速装置7，用于在驱动电源6控制下启动或停止。所述减速装置7启动后对 车辆进行减速，停止时，减速结束。本实用新型的自动调速系统，基于模糊控制理论构建而成，能够对勾车溜放连续 进行实时调速控制，调速精度高。本实施方式的工作过程为在编组场的驼峰上设置测重设备1，在驼峰至股道区之间的每一条股道的入口处 设置一个第一测速传感器，并在每一条股道上设置一个减速装置7 ；首先利用测重设备1获得车辆的总重量信号，并将该总重量信号发送至控制箱3 ； 然后令车辆自驼峰上向下溜放，当车辆经过某一条股道的入口时，利用位于该入口处的第 一测速设备2获得车辆当前的速度信号，并将该速度信号发送至控制箱3 ；[0022]控制箱3对接收到的总重量信号和速度信号进行模_数转换，然后将转换后的总 重量信号和速度信号发送给测重计算机4 ；测重计算机4根据接收到的总重量信号和速度信号进行计算，获得每节车厢的平 均重量、车厢的数量，然后将计算获得的每节车厢的平均重量、车厢的数量以及速度信号发 送给控制计算机5 ；控制计算机5根据每节车厢的平均重量、车厢的数量以及速度信号，利用模糊控 制理论获得控制驱动量V，并将所述控制驱动量V输出给控制箱3 ；控制箱3根据所述控制驱动量V输出电源驱动信号给驱动电源6，然后驱动电源6 根据接收到的电源驱动信号控制位于该条股道上的减速装置7启动，进而实现对车辆进行 减速。
具体实施方式
二 结合图2说明本实施方式，与实施方式一不同的是，本实施方式 的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，它还包括第二测速设备8，所述第二测速设备 8由N个第二测速传感器组成，第二测速设备8的N个第二测速传感器的信号输出端连接控 制箱3的N个第二速度信号输入端。所述第二测速设备8，用于获得车辆调速后的速度信号，并将所述调速后的速度信 号发送给控制箱3 ；所述控制箱3，还用于对接收到的调速后的速度信号进行模_数转换，并将转换后 的调速后的速度信号发送给测重计算机4 ；所述测重计算机4，还用于将接收到的调速后的速度信号转发给控制计算机5 ；所述控制计算机5，还用于根据遗传算法以及接收到的调速后的速度信号，对模糊 控制理论中的模糊控制参数表进行优化，并用优化后的模糊控制参数表替换模糊控制理论 中的模糊控制参数表；在本实施方式中，股道区最后各控制点的出口处加装第二测速传感器，作为整个 系统出口速度监测点，根据它对系统控制结果做出评估，同时也作为系统反馈信息。本实施方式的工作过程为在编组场的驼峰上设置测重设备1，在驼峰至股道区之间的每一条股道的入口处 设置一个第一测速传感器，并在每一条股道上设置多个现场液压减速顶，在每一条股道的 出口处安装一个第二测速传感器；首先利用测重设备1获得车辆的总重量信号，并将该总重量信号发送至控制箱3 ； 然后令车辆自驼峰上向下溜放，当车辆经过某一条股道的入口时，利用位于该入口处的第 一测速传感器获得车辆当前的速度信号，并将该速度信号发送至控制箱3 ；控制箱3对接收到的总重量信号和速度信号进行模_数转换，然后将转换后的总 重量信号和速度信号发送给测重计算机4 ；测重计算机4根据接收到的总重量信号和速度信号进行计算，获得每节车厢的平 均重量和车厢的数量，然后将计算获得的每节车厢的平均重量、车厢的数量以及速度信号 发送给控制计算机5 ；控制计算机5根据每节车厢的平均重量、车厢的数量以及速度信号，利用模糊控 制理论获得控制驱动量V，并将所述控制驱动量V输出给控制箱3 ；控制箱3根据所述控制驱动量V输出电源驱动信号给驱动电源6，然后驱动电源6根据接收到的电源驱动信号控制减速装置7对车辆进行减速；减速装置7还将现场液压减 速顶的实际启动数量数据输出给控制箱3 ；当车辆经过该条股道的出口时，利用位于该出口处的第二测速传感器获得车辆调 速后的速度信号，并将该调速后的速度信号发送至控制箱3 ；控制箱3对接收到的调速后的速度信号进行模_数转换，并将转换后的调速后的 速度信号发送给测重计算机4 ；测重计算机4将接收到的调速后的速度信号转发给控制计算机5 ；控制计算机5根据遗传算法以及接收到的调速后的速度信号，对模糊控制理论中 的模糊控制参数表进行优化，并用优化后的模糊控制参数表替换模糊控制理论中的模糊控 制参数表；具体实施方式
三与实施方式一或二不同的是，本实施方式的基于遗传算法的铁 路车辆的自动调速系统中，每个减速设备由多个现场液压减速顶组成；所述多个现场液压 减速顶的信号输入端并联在一起作为该减速设备的信号输入端与驱动电源6的信号输出 端相连。
具体实施方式
四结合图3说明本实施方式，与实施方式三不同的是，本实施方式 的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统中，所述多个现场液压减速顶的信号输出端并 联在一起作为该减速设备的信号输出端与控制箱3的减速顶启动数量信号输入端相连，控 制箱3的减速顶启动数量信号输出端连接控制计算机5的减速顶启动数量信号输入端。
具体实施方式
五结合图4说明本实施方式，与实施方式一至四不同的是，本实施 方式的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，它还包括手动控制台9，手动控制台9的 信号输出端连接控制计算机5的手动控制信号输入端。所述手动控制台9用于通过人工手动控制向控制计算机5输出手动控制信号；控制计算机5，还用于根据接收到的手动控制信号输出控制驱动量V给控制箱3。本实施方式通过手动控制台9向控制箱3输出手动控制信号，然后控制箱3输出 电源驱动信号给驱动电源6，再由驱动电源6根据接收到的电源驱动信号控制减速装置7的 运行，从而实现了对车辆的人工手动调速控制。
具体实施方式
六结合图5说明本实施方式，与实施方式一至五不同的是，本实施 方式的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统中，所述控制箱(3)包括AD转换模块3-1、 CPU3-2、输出模块3-4、放大模块3-5以及电源；AD转换模块3_1上设置有重量信号输入端 和N个第一速度信号输入端，AD转换模块3-1的信号输出端连接CPU3-2的信号输入端， CPU3-2的信号输出端作为控制箱3的信号输出端，输出模块3-4的信号输入端作为控制箱 3的控制驱动量输入端，输出模块3-4的信号输出端连接放大模块3-5的信号输入端，放大 模块3-5的信号输出端作为控制箱3的电源驱动信号输出端，电源的供电输出端分别与AD 转换模块3-1的供电输入端、CPU3-2的供电输入端、输出模块3-4的供电输入端及放大模 块3-5的供电输入端相连。所述AD转换模块3-1，用于对接收到的各个信号进行模-数转换，并将转换后的各 个信号发送给CPU3-2 ；所述CPU3-2，用于接收AD转换模块3_1输出的各个信号，并将所述各个信号转发 至测重计算机4 ；[0052]所述输出模块3-4，用于接收来自控制计算机5的控制驱动量V，并将所述控制驱 动量V发送给放大模块3-5;所述放大模块3-5，用于对所述控制驱动量V进行放大，然后将放大后的控制驱动 量V转发至驱动电源6;所述电源，用于向AD转换模块3-1、CPU3-2和输出模块3_4及放大模块3_5提供 工作电源。
具体实施方式
七结合图3说明本实施方式，与实施方式六不同的是，本实施方式 的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统中，所述AD转换模块3-1上还设置有N个第二 速度信号输入端。
具体实施方式
八结合图3说明本实施方式，与实施方式六或七不同的是，本实施 方式的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统中，所述控制箱3还包括输入模块3-3，输 入模块3-3上设有N个信号输入端，每个减速设备由多个现场液压减速顶组成，所述多个现 场液压减速顶的信号输出端并联在一起作为该减速设备的信号输出端与输入模块3-3的 减速顶启动数量信号输入端相连，输入模块3-3的信号输出端作为控制箱3的减速顶启动 数量信号输出端，电源的供电输出端还与输入模块3-3的的供电输入端相连。所述输入模块3-3，用于接收减速装置7输出的现场液压减速顶的启动数量数据， 并将所述现场液压减速顶的启动数量数据发送给控制计算机5。
权利要求基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于它包括测重设备(1)、第一测速设备(2)、控制箱(3)、测重计算机(4)、控制计算机(5)、驱动电源(6)及减速装置(7)；第一测速设备(2)由N个第一测速传感器组成，减速装置(7)由N个减速设备组成，其中N为正整数；测重设备(1)的信号输出端连接控制箱(3)的重量信号输入端，第一测速设备(2)中的N个第一测速传感器的信号输出端分别连接控制箱(3)的N个第一速度信号输入端，控制箱(3)的重量信号输出端连接测重计算机(4)的重量信号输入端，测重计算机(4)的信号输出端连接控制计算机(5)的信号输入端，控制计算机(5)的驱动信号输出端连接控制箱(3)的控制驱动量输入端，控制箱(3)的电源驱动信号输出端连接驱动电源(6)的信号输入端，驱动电源(6)有N个信号输出端，所述N个信号输出端中的每一个信号输出端分别与一个减速设备的信号输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于它 还包括第二测速设备(8)，所述第二测速设备(8)由N个第二测速传感器组成，第二测速设 备(8)的N个第二测速传感器的信号输出端连接控制箱(3)的N个第二速度信号输入端。
3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于每 个减速设备由多个现场液压减速顶组成；所述多个现场液压减速顶的信号输入端并联在一 起作为该减速设备的信号输入端与驱动电源(6)的信号输出端相连。
4.根据权利要求3所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于所 述多个现场液压减速顶的信号输出端并联在一起作为该减速设备的信号输出端与控制箱 (3 )的减速顶启动数量信号输入端相连，控制箱(3 )的减速顶启动数量信号输出端连接控制 计算机(5)的减速顶启动数量信号输入端。
5.根据权利要求1所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于它 还包括手动控制台(9)，手动控制台(9)的信号输出端连接控制计算机(5)的手动控制信号 输入端。
6.根据权利要求1所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于所 述控制箱(3 )包括AD转换模块(3-1)、CPU (3-2 )、输出模块(3-4 )、放大模块(3-5 )以及电 源；AD转换模块(3-1)上设置有重量信号输入端和N个第一速度信号输入端，AD转换模块 (3-1)的信号输出端连接CPU (3-2)的信号输入端，CPU (3-2)的信号输出端作为控制箱 (3)的信号输出端，输出模块(3-4)的信号输入端作为控制箱(3)的控制驱动量输入端，输 出模块(3-4)的信号输出端连接放大模块(3-5)的信号输入端，放大模块(3-5)的信号输出 端作为控制箱(3)的电源驱动信号输出端，电源的供电输出端分别与AD转换模块(3-1)的 供电输入端、CPU (3-2)的供电输入端、输出模块(3-4)的供电输入端及放大模块(3-5)的 供电输入端相连。
7.根据权利要求6所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在于所 述AD转换模块(3-1)上还设置有N个第二速度信号输入端。
8.根据根据权利要求6所述的基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，其特征在 于所述控制箱(3 )还包括输入模块(3-3 )，输入模块(3-3 )上设有N个信号输入端，每个减 速设备由多个现场液压减速顶组成，所述多个现场液压减速顶的信号输出端并联在一起作 为该减速设备的信号输出端与输入模块(3-3)的减速顶启动数量信号输入端相连，输入模块(3-3)的信号输出端作为控制箱(3)的减速顶启动数量信号输出端，电源的供电输出端 还与输入模块(3-3)的的供电输入端相连。
专利摘要基于遗传算法的铁路车辆的自动调速系统，涉及铁路自动调速领域，解决了应用“精确控制”理论构建的铁路自动减速设备对勾车进行自动调速时，存在调速结果差、不准确的问题。所述自动调速系统包括测重设备、第一测速设备、控制箱、测重计算机、控制计算机、驱动电源及减速装置；当车辆从驼峰上向下溜放时，测重计算机通过测重设备和第一测速设备计算出每节车厢的重量和车厢数量，将此信息传递给控制计算机，控制计算机据此再结合测速设备所测速度，通过驱动电源对调速设备进行控制，由调速设备对车辆车轮制动，从而达到对车辆调速的目的。本实用新型可应用于铁路车辆调速领域。
文档编号B61L1/02GK201721465SQ20102022467
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者姬云东 申请人:姬云东