智能机车司机控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机车控制技术领域，具体为一种智能机车司机控制装置。
【背景技术】
[0002] 随着能源问题的日益突出，能够实现节能操纵优化的机车的优势愈加显著，越来 越多的专家学者致力于机车节能操纵优化系统的研究，世界上的发达国家均在大力推进 机车节能优化操纵系统的推广应用，例如美国通用电气公司成功研制了列车运行优化系统 Trip化timizer，并申请了专利"用于列车的形成优化系统及方法"，它可基于不同机车的 组成和行驶路线，在满足列车运行时间要求的条件下最优化全程驾驶计划，取得良好的运 行与节能效果；德国克诺尔集团研制了 "驾驶员辅助系统"，该系统能够有效控制列车运行 时间，减少机车不必要制动及因此造成的机车和货车的磨损，同时可协助收集和分析列车 司机操作数据，W改善列车操作性能和整体列车运行效益。另外，国内的科研单位和企业也 一直在进行节能操纵优化系统的研制，例如北京交控科技有限公司申请了专利"一种自动 驾驶的控制系统及方法"，其中的控制系统包括：曲线合成单元、反馈单元、控制器和优化单 元，实现了自适应的自动驾驶控制，便于对车载控制器的控制，提高控制效果；哈尔滨市科 技通用机电有限公司申请了专利"列车驾驶辅助系统"，其中介绍了通过通信总线采集机车 运行的数字量及开关量、模拟量信息，用机车运行速度预测模型和所采集的数据信息预测 机车节能运行速度，并将数据实时显示在显示装置上，供机车司机进行查看。
[0003] 但是上述现有技术中没有考虑我国复杂的客货混跑状况，也未考虑我国机车行驶 线路的复杂性和部分调度信息的临时变化等情况，因此当上述现有技术应用于我国的机车 上，很可能需要频繁的进行手动驾驶和自动驾驶之间切换，进而无法实现机车的操纵优化， 从而不利于节能W及降低司机的工作强度。另外，国内现行的机车运行优化控制系统通 常W指导性建议为主，不能有效降低机车驾驶司机的工作强度W及达到精确合理的优化控 制。
【发明内容】
[0004] 本发明针对W上问题的提出，而研制一种智能机车司机控制装置。 阳0化]本发明的技术手段如下：
[0006]一种智能机车司机控制装置，所述机车包括列车运行监控记录装置、列车控制管 理系统、司机控制器和列车控制系统，所述装置包括智能司机控制器和手自动切换器；所述 智能司机控制器与所述列车运行监控记录装置、列车控制管理系统和司机控制器相连接； 所述智能司机控制器从列车运行监控记录装置和列车控制管理系统获取机车既定信息和 运行信息，W及实时监听所述司机控制器输出的手动操纵档位序列；所述机车既定信息和 运行信息至少包括机车运行的线路信息、机车性能特征信息、机车临时调度信息和机车运 行状态信息；所述智能司机控制器根据获取的机车既定信息和运行信息、W及监听到的手 动操纵档位序列经过优化计算和自动控制得到自动操纵档位序列；所述手自动切换器连接 所述司机控制器和所述智能司机控制器，用于实现机车在手动驾驶模式和自动驾驶模式之 间切换，并当所述机车处于手动驾驶模式下时，将所述司机控制器输出的手动操纵档位序 列输出给所述列车控制系统，当所述机车处于自动驾驶模式下时，将所述智能司机控制器 输出的自动操纵档位序列输出给所述列车控制系统；
[0007] 进一步地，所述智能司机控制器得到的自动操纵档位序列的格式与所述司机控制 器输出的手动操纵档位序列的格式相同；
[0008] 进一步地，所述智能司机控制器与列车运行监控记录装置、列车控制管理系统之 间通过CAN总线或串口总线相连接；所述手自动转换器具有继电器阵列；
[0009] 进一步地，所述智能司机控制器包括优化计算单元和人机交互单元；所述优化计 算单元首先根据机车运行的线路信息、监听到的手动操纵档位序列和机车性能特征信息生 成行程预规划基准曲线，然后根据机车临时调度信息和机车运行状态信息计算得出自动操 纵档位序列；所述人机交互单元用于显示机车运行状态信息、告警信息和故障信息，W及接 收司机输入的机车操纵指令信息和对机车操纵动作的确认信息并进行显示。
[0010] 由于采用了上述技术方案，本发明提供的智能机车司机控制装置，能够结合现有 的车载系统和设备如列车运行监控记录装置和列车控制管理系统，根据从列车运行监控记 录装置和列车控制管理系统获取到的机车既定信息和运行信息如机车运行的线路信息、机 车性能特征信息、机车临时调度信息和机车运行状态信息等，输出机车的自动优化操纵序 列，进而能够实现对机车的精确合理的自动驾驶控制，同时有效降低机车驾驶司机的工作 强度。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明所述装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0012] 如图1所示的一种智能机车司机控制装置，所述机车包括列车运行监控记录装 置、列车控制管理系统、司机控制器和列车控制系统，所述装置包括智能司机控制器和手自 动切换器；所述智能司机控制器与所述列车运行监控记录装置、列车控制管理系统和司机 控制器相连接；所述智能司机控制器从列车运行监控记录装置和列车控制管理系统获取机 车既定信息和运行信息，W及实时监听所述司机控制器输出的手动操纵档位序列；所述机 车既定信息和运行信息至少包括机车运行的线路信息、机车性能特征信息、机车临时调度 信息和机车运行状态信息；所述智能司机控制器根据获取的机车既定信息和运行信息、W 及监听到的手动操纵档位序列经过优化计算和自动控制得到自动操纵档位序列；所述手自 动切换器连接所述司机控制器和所述智能司机控制器，用于实现机车在手动驾驶模式和自 动驾驶模式之间切换，并当所述机车处于手动驾驶模式下时，将所述司机控制器输出的手 动操纵档位序列输出给所述列车控制系统，当所述机车处于自动驾驶模式下时，将所述智 能司机控制器输出的自动操纵档位序列输出给所述列车控制系统；进一步地，所述智能司 机控制器得到的自动操纵档位序列的格式与所述司机控制器输出的手动操纵档位序列的 格式相同；进一步地，所述智能司机控制器与列车运行监控记录装置、列车控制管理系统之 间通过CAN总线或串口总线相连接；所述手自动转换器具有继电器阵列；进一步地，所述智 能司机控制器包括优化计算单元和人机交互单元；所述优化计算单元首先根据机车运行的 线路信息、监听到的手动操纵档位序列和机车性能特征信息生成行程预规划基准曲线，然 后根据机车临时调度信息和机车运行状态信息计算得出自动操纵档位序列；所述人机交互 单元用于显示机车运行状态信息、告警信息和故障信息，W及接收司机输入的机车操纵指 令信息和对机车操纵动作的确认信息并进行显示。
[0013] 本发明所述智能司机控制器通过优化计算单元根据获取的机车既定信息和运行 信息、W及监听到的手动操纵档位序列进行优化计算和自动控制得到自动操纵档位序列；
[0014] 所述优化计算单元的优化计算过程和自动控制过程具体如下：
[0015] ①基于获取到的机车运行的线路信息和监听到的手动操纵档位序列利用序列模 式挖掘算法进行挖掘，得到对应不同类型路段的手动操纵档位序列；
[0016] ②W机车牵引计算模型为基础，W机车消耗的燃油量最少和机车运行时间最短为 多个优化目标，W机车性能特征信息为基本条件，W路段限定条件、操纵限定条件和速度限 定条件为优化约束条件，利用多目标优化算法计算出在不同类型路段条件下，能够实现上 述优化目标的自动操纵档位序列和机车运行速度序列，进而基于计算出的自动操纵档位序 列和机车运行速度序列生成行程预规划基准曲线；所述行程预规划基准曲线直观指明线路 的公里标信息与自动操纵档位序列之间的对应关系，W及线路的公里标信息与机车运行速 度序列之间的对应关系；
[0017] ③基于生成的行程预规划基准曲线，根据获取的机车临时调度信息和机车运行状 态信息，采用自动控制算法对行程预规划基准曲线中不同类型路段的自动操纵档位序列和 机车运行速度序列进行自动调整，得到更新后的自动操纵档位序列，具体地，在机车运行到 线路某一位置时（机车运行位置由公里标指定），当当前的机车运行速度与相应的机车运 行速度序列中的机车运行速度发生偏离时，自动调整自动操作档位序列中的操纵档位使得 当前的机车运行速度与相应的机车运行速度序列中的机车运行