一种空轨车辆远程控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及空中轨道车辆控制技术领域，尤其涉及一种空轨车辆远程控制系统及控制方法。


背景技术：

2.空轨车辆(空中轨道列车)是悬挂式单轨交通系统，其轨道在列车上方。空轨通过将地面交通移至空中，可以克服传统轨道交通系统存在的问他，缓解城市交通压力。针对于空轨车辆的远程控制现有技术中研究较少，多数方案均是针对于铁路机车(如铁路调车机车、工矿作业机车)等的远程遥控，该类方案主要通过便携式遥控器实现，由作业人员现场进行遥控作业，不仅控制智能化程度以及效率低，且控制作业范围有限，不适用于较长线路车辆的远程行车和作业控制，且还易于存在因不符合操作规程造成事故的风险。
3.有从业者提出通过车地无线网通信的方式实现空轨车辆的远程操控，即空轨车辆与地面控制站通过车地无线网络连接，通过该车地无线网络传输向空轨车辆发送的走行控制指令，以控制车辆走行，但是该类方案会存在以下问题：
4.1、由于对空轨车辆的控制仅为走形控制，通过车地无线网络发送的均为空轨走行控制信号，而空轨车辆在运行过程中还需要装卸吊具作业，因而上述远程操控方案就不具备空轨车辆的远程吊具装卸功能，吊具装卸仍需要在空轨车辆装卸现场进行作业，仍然无法实现控制中心的空轨一体化作业；
5.2、由于是直接通过车地无线网络将控制指令传输给空轨车辆，所传输的控制指令中很可能会存在不符合操作规程的指令，而空轨车辆按照该类不符合操作规程的指令动作，会影响车辆的行车和作业安全。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、智能化程度以及控制效率高、安全可靠的空轨车辆远程控制系统及控制方法。
7.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
8.一种空轨车辆远程控制系统，包括依次连接的控制信号接入模块、信号调理模块、plc模块以及逻辑检查处理模块，所述plc模块的输入端还与远程交互端连接，所述控制信号接入模块接入对被控空轨车辆行车以及装卸吊具的控制信号，经所述信号调理模块进行信号调理后，输出调理后控制信号，所述plc模块分别接入远程交互端接收到的控制信号以及所述调理后控制信号，进行数据转换处理后发送给所述逻辑检查处理模块，由所述逻辑检查处理模块根据被控空轨车辆反馈的车辆状态对接收到的控制数据进行逻辑检查，将通过检查后的控制信号输出给被控空轨车辆的控制设备，以控制车辆行车和装卸作业。
9.进一步的，所述控制信号接入模块分别与司控器、用于控制启停与模式切换的控制开关以及用于控制装卸吊具的控制操作部件连接。
10.进一步的，所述控制信号接入模块为连接器件，所述连接器件的输入端设置有多个用于连接主令器件的接口端。
11.进一步的，还包括与所述逻辑检查处理模块连接的报警模块，以用于当检查出存在不符合预设需求的控制信号时发出报警信号。
12.进一步的，所述信号调理模块为电流放大部件。
13.进一步的，还包括分别与所述plc模块、被控空轨车辆连接的显示模块，以用于接收所述plc模块输出的控制信号和/或被控空轨车辆的状态数据进行显示。
14.一种空轨车辆远程控制方法，步骤包括：
15.s1.接入对被控空轨车辆行车以及装卸吊具的控制信号；
16.s2.控制plc模块采集接入远程交互端接收到的控制信号以及所述调理后控制信号，按照预设格式进行字节转换以及数据包组包后，输出控制信号数据包；
17.s3.对所述控制信号数据包进行解析，并对解析后控制信号根据被控空轨车辆反馈的车辆状态进行逻辑检查，保留其中符合预设操作要求的控制信号；
18.s4.将保留的所述符合预设操作要求的控制信号发送给被控空轨车辆的控制设备，以控制车辆行车和装卸作业。
19.进一步的，所述步骤s2中进行数据包组包时，如果控制信号为开关量信号且为电平信号则直接按位状态组包，如果控制信号为开关量信号且为脉冲信号，则在保持预设电平持续预设时间后转换电平再进行组包，如果控制信号为模拟量信号，则将模拟量换算后再进行组包。
20.进一步的，所述控制信号包括司控器、控制开关、控制操作器件输出的开关量信号，以及司控器、控制操作部件输出的电压模拟量信号。
21.进一步的，司控器的开关量信号包括司控器中启动开关、控制操作位以及换向操作位的任意一种或多种的开关信号；控制开关的开关量信号包括模式切换开关、休眠唤醒开关、急停开关、紧急制动开关及备用开关中任意一种或多种的开关信号；控制操作部件的开关量信号包括装卸吊具方向开关和/或装卸指令开关的开关信号，所述电压模拟量信号包括司控器牵引制动力、控制操作部件升降调速的信号。
22.进一步的，所述步骤s4后还包括接收所述plc模块输出的控制信号和/或被控空轨车辆的状态数据，并将接收到的数据按照所需形式进行显示。
23.与现有技术相比，本发明的优点在于：
24.1、本发明空轨车辆远程控制系统及控制方法，可以传输远程控制端的操纵控制信号，向被控空轨车辆发出行车和装卸作业指令，不仅能够实现空轨车辆的走行控制，还可以控制空轨车辆吊具进行装卸作业，实现了对空轨车辆在非全自动驾驶模式下行车和装卸作业的一体化控制，能够极大的方便运输吊装作业，有效降低实现成本。
25.2、本发明空轨车辆远程控制系统及控制方法，通过根据空轨车辆反馈的状态，对控制信号进行复杂逻辑的操作合法合规判断和防护控制处理，对于采集到的不符合操作规程的控制信号，不向空轨车辆发出，可以屏蔽不符合操作规范的控制信号，大大提高行车和作业的安全可靠性，确保空轨车辆的行车和装卸作业安全。
26.3、本发明空轨车辆远程控制系统及控制方法，通过设置信号调理模块对控制信号进行调理，使其可以满足开关器件的导通电流要求，可以避免由于长时间使用后因开关触
点氧化导通电流不足等引起的远程控制失效问题，从而进一步提高系统整体可靠性。
附图说明
27.图1是本实施例空轨车辆远程控制系统的结构示意图。
28.图2是本实施例中实现控制信号预处理的原理示意图。
29.图3是本实施例空轨车辆远程控制方法的实现流程示意图。
30.图4是本发明具体实施例中plc的采集处理实现流程示意图。
31.图5是本发明具体应用实施例中工控计算机的处理流程示意图。
32.图例说明：1、控制信号接入模块；2、信号调理模块；3、plc模块；4、逻辑检查处理模块。
具体实施方式
33.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
34.如图1所示，本实施例空轨车辆远程控制系统包括依次连接的控制信号接入模块1、信号调理模块2、plc模块3以及逻辑检查处理模块4，plc模块3的输入端还与远程交互端连接，控制信号接入模块1接入对被控空轨车辆行车以及装卸吊具的控制信号，经信号调理模块2进行信号调理后，输出调理后控制信号，plc模块3分别接入远程交互端接收到的控制信号以及调理后控制信号，进行数据转换处理后发送给逻辑检查处理模块4，由逻辑检查处理模块4根据被控空轨车辆反馈的车辆状态对接收到的控制数据进行逻辑检查，将通过检查后的控制信号输出给被控空轨车辆的控制设备，以控制车辆行车和装卸作业。
35.本实施例通过上述远程控制系统，可以传输远程控制端的操纵控制信号，向被控空轨车辆发出行车和装卸作业指令，不仅能够实现空轨车辆的走行控制，还可以控制空轨车辆吊具进行装卸作业，实现了对空轨车辆在非全自动驾驶模式下行车和装卸作业的一体化控制，能够极大的方便运输吊装作业，有效降低实现成本，同时发送给空轨车辆的控制信号均经过了逻辑检查，还可以屏蔽不符合操作规范的控制信号，确保空轨车辆的行车和装卸作业安全而降低风险。
36.本实施例中主令器件具体包括司控器、用于控制启停与模式切换的控制开关以及用于控制装卸吊具的控制操作部件(如控制操作杆等)，则控制信号接入模块1需要采集并传输的主令器件控制信号包括司机控制器、控制开关、控制操作杆输出的开关信号，以及司机控制器、控制操作杆输出的电压模拟量信号。
37.本实施例中，控制信号接入模块1为连接器件，连接器件的输入端设置有多个用于连接主令器件的接口端，即司控器、控制开关以及控制操作部件各主令器件通过连接器进行连接，以接入司控器、控制开关以及控制操作部件的控制信号。
38.本实施例中还包括直流电源部件以分别为信号调理模块、plc模块3、远程交互模块以及主令器件等提供功率和信号直流电。采集各主令器件的控制信号时，通过接入直流电源部件以构成采集回路来采集开关信号，同时由该直流电源部件同时向与直流电源连接的各设备内置电位器供电从而实现电压模拟量信号采样。基于部件供电电压等级要求和操作安全性要求，本实施例具体选用dc24v低压直流电源模块。
39.本实施例中，信号调理模块2具体为电流放大部件，以用于开关器件回路中的电流，使其满足开关器件的导通电流要求，可以避免由于长时间使用后因开关触点氧化导通电流不足等引起的远程控制失效问题，从而进一步提高系统整体可靠性。
40.如图2所示，本实施例中控制信号接入模块1接入主令器件的控制信号经过信号调理模块2调理后，接入plc模块3的相应输入采集端口，其中dc24v开关量信号包括司机控制器中钥匙、控制手柄位、换向手柄位、警惕等信号，控制开关包括模式切换开关、休眠唤醒开关、急停开关、紧急制动开关及备用开关，控制操作部件包括装卸吊具方向开关、装卸指令按钮开关等，上述开关量信号调理后接入plc的相应di(数字量输入)端口；司机控制器牵引制动力、控制操作杆升降调速等模拟量信号接入dc0v～dc10v电压模拟量端。上述开关量信号以及模拟量信号均由plc采样至内存。
41.本实施例中，还包括与逻辑检查处理模块4连接的报警模块，以用于当检查出存在不符合预设需求的控制信号时发出报警信号，以使得当检查出存在不符合预设需求(如不符合操作规范)的控制信号时能够及时进行报警提示。
42.在具体应用实施例中，逻辑检查处理模块4可采用工控计算机实现，即由工控计算机接入plc模块3输出的控制信号进行逻辑检查与判断，最终将检查后的控制信号发送给空轨车辆的控制设备。plc模块3的cpu模块通过以太网接口与工控计算机建立网络通信，且配置具备断线重连功能，如断线重连超过设定次数将由工控计算机声光报警提示；plc模块3的cpu运行程序将主令器件信号值和远程交互端的控制信号数据字节汇总，根据预设格式进行字节转换以及数据包组包，通过以太网接口发送至工控计算机。工控计算机软件接收到plc发来的操纵控制信号字节数据后先行解析，根据车辆控制与防护等的应用要求，进行控制信号逻辑检查和判断，将符合操作规程的正常控制信号进行保留，对于不符合操作规程的控制信号则进行拦截，避免该类非法操作指令传输至车辆，同时通过工控计算机软件界面和音响进行声光报警并记录；工控计算机接入网络交换机，通过地面通信网络和安全通信协议，建立与车辆系统的通信链路。
43.上述控制信号逻辑检查包括但并不限于：
①
车辆非零速下不允许吊具装卸操作；
②
牵引位时不允许吊具装卸操作；
③
非遥控模式下不允许休眠唤醒。具体的逻辑检查条件可以根据实际的防护需求配置。
44.本实施例通过根据空轨车辆反馈的状态，对控制信号进行复杂逻辑的操作合法合规判断和防护控制处理，对于采集到的不符合操作规程的控制信号，不向空轨车辆发出(如超速时不再发出牵引级位指令、走行的同时不允许发出装卸指令等等)，可以大大提高行车和作业的安全可靠性。
45.本实施例中，还包括分别与plc模块3、被控空轨车辆连接的显示模块，以用于接收plc模块3输出的控制信号、被控空轨车辆的状态数据进行显示。在具体应用实施例中，该显示模块也可以采用工控计算机实现，即由工控计算机实现对控制信号的逻辑检查基础上，还可以接收plc模块3输出的控制信号、被控空轨车辆的状态数据进行各类所需形式的显示，以便于用户直观的获取控制信号、被控空轨车辆的状态。例如，工控计算机软件将接收到的plc发来的操纵控制信号字节数据通过与车辆系统间的通信链路发送至车辆系统执行，该通信链路具备链路层检查功能，工控计算机软件实时监测并显示与车辆系统间通信链路状态，通信链路故障时进行声光报警提示；工控计算机软件同时通过人机界面以图形、
数字的形式在显示器显示其接收并解析得到的plc发来的操纵控制信号。
46.在具体应用实施例中，远程交互端采用触摸屏实现，以用于实现除远程控制台上主令器件控制电信号外其它控制信号字节数据的生成和传输，例如提供控制信号人机界面和控制信号生成。主令器件连接器由主令器件外部信号插座和对应的安装板构成，以用于实现与台面主令器件间的机械接口和电气连接。信号调理模块2由信号调理电路板以及对应的安装板构成，主要用于增大开关器件回路中的电流，使其满足开关器件的导通电流要求。控制信号通过串行通信接口(如rs485)接入plc相应通信接口，将其数据字节放入内存。plc采样经过调理的主令器件控制电信号并转换为字节数据，与获取到的触摸屏控制字节数据一同传输至工控计算机进行处理。工控计算机则建立与车辆间的通信链路，将从plc获取的主令器件控制信号字节数据和触摸屏控制字节数据经控制逻辑检查处理后传输至车辆，同时显示车辆反馈的空轨车辆及吊具状态信息和现场行车、装卸作业视频图像。由网络交换机作为地面通信网络和cctv的接入交换机，以实现与车辆间的网络传输和数据交互。
47.如图3所示，本实施例空轨车辆远程控制方法的步骤包括：
48.s1.接入对被控空轨车辆行车以及装卸吊具的控制信号；
49.s2.控制plc模块3采集接入远程交互端接收到的控制信号以及调理后控制信号，按照预设格式进行字节转换以及数据包组包后，输出控制信号数据包；
50.s3.对控制信号数据包进行解析，并对解析后控制信号根据被控空轨车辆反馈的车辆状态进行逻辑检查，保留其中符合预设操作要求的控制信号；
51.s4.将保留的符合预设操作要求的控制信号发送给被控空轨车辆的控制设备，以控制车辆行车和装卸作业。
52.上述主令器件的控制信号包括司控器、控制开关、控制操作器件输出的开关量信号，以及司控器、控制操作部件输出的电压模拟量信号。司控器的开关量信号包括司控器中启动开关、控制操作位以及换向操作位等的开关信号；控制开关的开关量信号包括模式切换开关、休眠唤醒开关、急停开关、紧急制动开关及备用开关等的开关信号；控制操作部件的开关量信号包括装卸吊具方向开关、装卸指令开关等的开关信号，电压模拟量信号包括司控器牵引制动力、控制操作部件升降调速等的信号。
53.本实施例步骤s2中进行数据包组包时，如果控制信号为开关量信号且为电平信号则直接按位状态组包，如果控制信号为开关量信号且为脉冲信号，则在保持预设电平持续预设时间后转换电平再进行组包，如果控制信号为模拟量信号，则将模拟量换算后再进行组包。
54.开关量信号按应用可以分为电平信号和脉冲信号，本实施例在数据包组包过程中，plc程序根据开关量信号类型进行不同处理，对于电平信号直接按位状态组包，对于脉冲信号则保持高电平持续预设时间后置低电平后再进行组包，例如在采到高电平后位状态强制保持1持续2s后置0。如图4所示，plc模块3进行控制信号的采集处理时，通过打开串口接收触摸屏的交互数据、写入寄存器的开关量以及写入寄存器的模拟量，如果为交互数据，且满足预设持续时长(如2s)，则将该开关量保持1持续2s后置0然后按通信协议组包写入发送缓存，如果是写入寄存器的开关量且为脉冲信号，且采样到高电平1，则将该开关量保持1持续2s后置0然后按通信协议组包写入发送缓存，如果为模拟量则进行换算后按通信协议组包写入发送缓存。plc模块3同时通过网口连接工控计算机，实时监测与工控计算机之间
的连接状态，在连接成功时持续将控制数据包发送给工控计算机。
55.本实施例中步骤s4后还包括接收plc模块3输出的控制信号以及被控空轨车辆的状态数据，并将接收到的数据按照所需形式进行显示。具体通过工控计算机与车辆系统间的通信链路动态获取车辆系统状态信息数据包，通过视频传输用网口接入cctv视频监控系统接收行车和作业现场视频信号，当工控计算机软件接收到车辆系统状态信息数据包后进行解析后，同时将车辆状态数据(如行车状态数据、吊具状态数据等)通过人机界面以图形、数字等形式在显示器进行动态显示，以及通过视频窗口界面显示cctv视频监控系统的空轨车辆行车和装卸作业现场实时视频信号。通过通信链路获取空轨车辆系统的实时状态并显示，且可以传输实时视频信号并通过显示器显示空轨车辆的现场视频监控画面，可以实时、直观的反馈空轨车辆行车和吊具装卸作业的现场场景，使得可以实现更为直观、精确的操控，且便于扩展。
56.如图5所示，本实施例中工控计算机进行控制信号处理与传输时，通过打开plc网口并启动侦听，如果plc连接成功，则接收plc发送的控制信号数据包并进行解析，对解析得到的控制信号进行逻辑检查，将不符合操作规范的控制信号清除并进行报警提示，符合操作规范的控制信号则写入发送车辆缓存中以待发送给被控空轨车辆；工控计算机同时打开与车辆通信网络端口，实时监测链路连接状态，在链接连接成功时，持续发送控制数据给车辆并持续接收车辆状态数据；工控计算机同时还通过界面动态显示操纵控制与车辆状态。
57.本发明可以在空轨运输系统中不满足自动运行条件的情况下，实现空轨车辆的远程控制，不仅可以控制空轨车辆开展行车任务，还可以远程控制空轨车辆开展装卸任务，同时保证空轨集疏运输的整体安全可靠性。
58.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。