【摘 要】
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货运重载具有“载重大,编组长”特点,列车运行中纵向冲动大,操作不当甚至会导致脱钩断钩;另外重载铁路线路距离长、运行环境变化较大,复杂路段和制动方式的组合使用加大了控车难度,控车模式基本为人工控车模式,一般需要多个司机长时间驾驶,劳动强度大。目前城轨和高铁领域自动驾驶应用已较为广泛,但在货运列车领域,自动驾驶尚处于起步阶段。研究适用于货运重载铁路的列车辅助驾驶系统,以自动化的控制系统替代人工操作,既
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货运重载具有“载重大,编组长”特点,列车运行中纵向冲动大,操作不当甚至会导致脱钩断钩;另外重载铁路线路距离长、运行环境变化较大,复杂路段和制动方式的组合使用加大了控车难度,控车模式基本为人工控车模式,一般需要多个司机长时间驾驶,劳动强度大。目前城轨和高铁领域自动驾驶应用已较为广泛,但在货运列车领域,自动驾驶尚处于起步阶段。研究适用于货运重载铁路的列车辅助驾驶系统,以自动化的控制系统替代人工操作,既适应了发展铁路智能化装备的需求,又可以提升列车安全性、平稳性、准点性和节能性,对于扩展我国铁路自动驾驶技术的应用领域具有重要意义。论文根据建立的重载列车多质点模型及列车运行相关模型,利用隐式平衡迭代数值积分法求解纵向动力学方程,运用面向对象编程技术、网络通信技术、数据库技术等设计完成重载列车辅助驾驶系统。系统通过接收货运列车现有车载设备的数据,获得列车运行与机车工作的状态信息,在有司机值守、不影响LKJ系统和机车运行安全的情况下,司机仅实施启车前/停车后及其它有限干预操作,辅助驾驶系统代替司机进行牵引、制动操作,实现自动控制列车运行的功能。系统主要包括基础数据解析处理模块、车钩力估算模块、系统逻辑模块、人机交互模块、数据通信模块,基础数据解析处理模块完成对辅助驾驶系统从列车运行监控记录装置、列尾装置、列车控制和管理系统等设备读取原始数据,同时对原始数据进行分析和处理;车钩力估算模块根据建立的重载列车多质点模型和车钩缓冲器模型,利用数值迭代算法估算列车运行时的车钩力;系统逻辑模块是系统的核心,将系统工作状态分为预备状态、指导状态、辅助驾驶状态,可完成对列车的辅助控车和辅助指导司机控车;人机交互模块实现列车运行关键信息的显示;系统通信模块主要实现辅助驾驶系统与LKJ、与机车控制系统、与列尾装置、与空气制动系统的通信。论文基于机车辅助驾驶系统架构方案设计软件功能结构,设计通信协议,搭建系统数据库,完成了辅助驾驶系统的开发,并在实验条件下对辅助驾驶系统进行仿真验证。辅助驾驶系统覆盖了货运重载列车主要运营场景,初步仿真结果表明系统基本能实现零速起车-停车到零的辅助驾驶,对货运列车自动驾驶研究具有一定的参考价值。
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