一种适用于货运列车的自动挂车方法及装置
阅读说明：本技术 一种适用于货运列车的自动挂车方法及装置 (Automatic trailer method and device suitable for freight train ) 是由 张军涛 曹德宁 徐佳佳 张旭 孙建东 王宁 王一阁 欧国恩 于 2020-11-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种适用于货运列车的自动挂车方法及装置,该方法通过在机车前端安装测距传感器的方式,在机车接近存留车辆时,实时检测两者的相对距离,根据距离来控制列车运行速度,当机车与存留车辆间的相对距离小于设定阈值时,控制机车停车并进行连挂。与现有技术相比,本发明具有提高了站场作业的自动化水平和工作效率,降低了作业人员的劳动强度等优点。(The invention relates to an automatic trailer method and a device suitable for a freight train, wherein the method is characterized in that a distance measuring sensor is arranged at the front end of a locomotive, the relative distance between the locomotive and a reserved vehicle is detected in real time when the locomotive approaches the reserved vehicle, the running speed of the train is controlled according to the distance, and the locomotive is controlled to stop and be hung continuously when the relative distance between the locomotive and the reserved vehicle is smaller than a set threshold value. Compared with the prior art, the station yard operation automation system has the advantages of improving the automation level and the working efficiency of station yard operation, reducing the labor intensity of operators and the like.)
技术领域
本发明涉及货运机车的控制领域，尤其是涉及一种适用于货运列车的自动挂车方法及装置。
背景技术
目前自动驾驶技术在城市轨道交通领域里已经得到了广泛的应用，在干线铁路的应用上，国内外都进入了快速发展阶段。2016年，我国在珠三角城际铁路首次实现200km/h速度等级的列车自动驾驶。2019年，在京张高铁首次实现350km/h速度等级的列车自动驾驶，并开展示范应用。
在货运机车领域，由于货运列车动力集中、载重大、编组复杂多变，严重阻碍了自动驾驶技术的研究和应用。尤其是货运机车在出入库整备、站场调车、连挂摘解等作业中，设备自动化程度相对较低，仍需要较多的人工干预。作业人员劳动强度大，操纵失误可能威胁到人身安全和行车安全。
经过检索，中国专利公开号CN110877618A公开了一种铁路机车自动挂车控制系统及方法，具体公开了系统包括中央控制单元MPU；牵引控制单元TCU；制动控制单元BCU；微机显示屏DDU；机车速度采集模块；车钩状态检测模块；所述中央控制单元MPU与牵引控制单元TCU、制动控制单元BCU、微机显示屏DDU双向信号连接，且与机车速度采集模块、车钩状态检测模块单向信号连接。但是该现有技术存在前后车距离无法获知，只能来进一步降低速度来实现安全连挂，这样造成连挂效率低下，特别对于货运列车，如果不能很好地控制两者距离，会造成列车事故等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于货运列车的自动挂车方法及装置，提高了站场作业的自动化水平和工作效率，降低了作业人员的劳动强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种适用于货运列车的自动挂车方法，该方法通过在机车前端安装测距传感器的方式，在机车接近存留车辆时，实时检测两者的相对距离，根据距离来控制列车运行速度，当机车与存留车辆间的相对距离小于设定阈值时，控制机车停车并进行连挂。
作为优选的技术方案，该方法具体包括以下步骤：
步骤S1、挂车前，输入列车数据；
步骤S2、车载设备接收到移动授权后，控制机车自动发车，进入挂车线，并通过安装在机车前端的测距传感器实时检测机车与存留车辆的相对距离；
步骤S3、机车距离存留车辆L1米时，车载设备自动控制机车降速至V1的速度运行；机车距离存留车辆L2米时，车载设备自动控制机车降速至V2的速度运行；机车距离存留车辆L3米时，车载设备控制机车按V3速度连挂车辆车钩；
步骤S4、当机车与存留车辆间的相对距离S≤A1+A2时，车载设备控制机车停车，其中，A1为机车测距传感器与机车车钩中心的距离，A2为车辆端墙与车辆车钩中心的距离；
步骤S5、连挂后，车载设备控制机车试拉，确认是否连挂成功，若连挂失败时，车载设备控制机车后退一定距离，重新进行连挂。
作为优选的技术方案，所述的步骤S1的列车数据包括车辆类型、辆数和计长。
作为优选的技术方案，所述的步骤S2中的测距传感器采用多个异构的测距传感器。
作为优选的技术方案，所述的步骤S3中的L1为110，V1为15km/h。
作为优选的技术方案，所述的步骤S3中的L2为55，V2为10km/h。
作为优选的技术方案，所述的步骤S3中的L3为33，V3为3km/h。
作为优选的技术方案，所述的确认是否连挂成功具体为：
如果机车与存留车辆间的相对距离S>A1+A2+Δ时，车载设备判断连挂失败，其中，A1为机车测距传感器与机车车钩中心的距离，A2为车辆端墙与车辆车钩中心的距离，Δ为车钩缓冲器在拉伸状态的最大位移。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于所述适用于货运列车的自动挂车方法的装置，包括：
车载设备主机，安装在机车设备间，用于列车超速防护、列车自动驾驶、与轨旁控制中心无线通信、与显示器通信、采集测距传感器信息；
显示器，安装在机车司机室驾驶台，用于接收司机的信息输入、向司机提示控制信息或报警；
无线通信天线，安装在机车车顶，用于无线信息的传输；
测距传感器，安装在机车的车钩上方，用于检测机车与前方障碍物之间的距离。
作为优选的技术方案，所述的测距传感器为毫米波传感器或激光雷达传感器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过在机车前端安装测距传感器的方式，在机车接近存留车辆时，实时检测两者的相对距离，减少司机确认信号的时间，同时降低地面调车作业人员的劳动强度；
2、本发明采用多个异构的测距传感器，提高了系统的可用性和可靠性，防止单个传感器故障或受到干扰导致系统功能失效；
3、本发明通过判断机车与存留车辆之间相对距离，自动调整机车连挂的运行速度，自动检测是否连挂成功，提高站场挂车作业的自动化、智能化水平。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明列车连挂的示意图；
图3为本发明机车运行的示意图；
图4为本发明方法的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图4所示，本发明适用于货运列车的站场自动挂车的方法，包括：
步骤S1、挂车前，司机输入列车数据(包括车辆类型、辆数、计长等等)。
步骤S2、车载设备接收到轨旁控制中心的移动授权后，生成以信号机为目标点的控制模式曲线，并控制机车自动发车，进入挂车线。通过安装在机车前端的多个异构的测距传感器实时检测机车与存留车辆的相对距离。
步骤S3、车载设备根据机车与存留车辆的相对距离，实时调整控制模式曲线和机车的运行速度。机车距离存留车辆约110米时，车载设备自动控制机车降速至15km/h的速度运行。机车距离存留车辆约55米时，车载设备自动控制机车降速至10km/h的速度运行。机车距离存留车辆约33米时，车载设备控制机车按3km/h速度连挂车辆车钩。
步骤S4、当机车与存留车辆间的相对距离S≤A1+A2时，车载设备控制机车停车。其中，A1为机车测距传感器与机车车钩中心的距离，A2为车辆端墙与车辆车钩中心的距离。
步骤S5、连挂后，车载设备控制机车试拉，确认是否连挂成功。如果机车与存留车辆间的相对距离S>A1+A2+Δ时，车载设备判断连挂失败。其中，A1为机车测距传感器与机车车钩中心的距离，A2为车辆端墙与车辆车钩中心的距离，Δ为车钩缓冲器在拉伸状态的最大位移。连挂失败时，车载设备控制机车后退一定距离，控制机车再次以3km/h的速度进行连挂。
如图1和2所示，本发明适用于货运列车的自动挂车装置，由车载设备主机、显示器、无线通信天线、测距传感器组成。
车载设备主机安装在机车设备间，主要用于列车超速防护、列车自动驾驶、与轨旁控制中心无线通信、与显示器通信、采集测距传感器信息等。
显示器安装在机车司机室驾驶台，主要用于接收司机的信息输入、向司机提示控制信息或报警等。
无线通信天线安装在机车车顶，主要用于无线信息的传输。
测距传感器安装在机车的车钩上方，主要用于检测机车与前方障碍物之间的距离。
该装置应根据需求使用2个或以上异构的测距传感器(毫米波传感器、激光雷达传感器等等)。
机车测距传感器与机车车钩中心的距离A1和各类型车辆端墙与车辆车钩中心的距离A2为固定参数，通过数据库方式配置在车载主机中。车载主机根据司机输入的列车数据选择对应的参数参与后续计算。
如图3所示，说明本发明的技术方案。车载设备接收到来自轨旁控制中心的移动授权后，生成以信号机为目标点的控制模式曲线1。车载设备转入挂车工况，控制机车自动发车，进入挂车线。
机车距离存留车辆约110米时，车载设备生成以信号机为目标点的控制模式曲线2，并控制机车降速至15km/h的速度运行。
机车距离存留车辆约55米时，车载设备生成以信号机为目标点的控制模式曲线3，并控制机车降速至10km/h的速度运行。
机车距离存留车辆约33米时，车载设备生成以信号机为目标点的控制模式曲线4，并控制机车按3km/h速度连挂车辆车钩。
机车与存留车辆间的相对距离S≤A1+A2时，车载设备控制机车停车。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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