车体可分离列车电气插自动控制系统及方法

技术领域

本发明涉及列车自动控制技术领域，尤其涉及一种车体可分离列车电气插自动控制系统及方法。

背景技术

区别于当前整体式轨道车辆车体，基于车体和底盘可分离的轨道车辆特性，为了保证车体和底盘分离时实现自动化，当需要实现车体的自动更换时，电气插的自动分离是前提。目前的电气插控制方案需要再列车上增加额外设备。因此如何在不增加额外设备的情况下，实现车体可分离列车电气插的自动控制，成为亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种车体可分离列车电气插自动控制系统及方法。

第一方面，本发明提供一种车体可分离列车电气插自动控制系统，包括：

电路控制模块，用于基于接收到的控制指令，控制所述电路控制模块中的气动推动子模块移动，对车体可分离列车的电气插进行对接或分离，所述控制指令包括对接指令或分离指令；

气路控制模块，用于从所述车体可分离列车的总风缸中获取压缩空气，并将所述压缩空气输出至所述气动推动子模块。

可选地，所述电路控制模块中还包括：

无线网络子模块，用于接收地面发送的所述控制指令并发送给车辆控制单元VCU；

VCU，用于接收所述无线网络子模块发送的所述控制指令并发送给第一远程输入输出模块RIOM；

第一RIOM，用于接收所述VCU发送的所述控制指令，并基于所述控制指令，控制所述电路控制模块中的气动推动子模块移动；

第二RIOM，用于监测所述车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。

可选地，所述第一RIOM的上游设有零速继电器，所述零速继电器在所述车体可分离列车静止的情况下闭合。

可选地，所述电路控制模块中还包括：

对接行程开关，在所述车体可分离列车的电气插的对接完成时闭合；

分离行程开关，在所述车体可分离列车的电气插的分离完成时闭合；

所述第二RIOM基于对所述对接行程开关或所述分离行程开关的闭合状态进行监测，确定所述车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。

可选地，所述车体可分离列车的电气插包括车体电气插和底盘电气插，所述电路控制模块和所述气路控制模块位于所述底盘电气插中。

可选地，所述车体电气插上设有对接矫正孔，所述底盘电气插上设有对接矫正杆，所述对接矫正孔和所述对接矫正杆用于所述车体可分离列车的电气插进行对接时的对接矫正。

可选地，所述电路控制模块中还包括：

连杆子模块，所述连杆子模块与所述气动推动子模块连接，且所述连杆子模块与所述对接矫正杆连接；

所述连杆子模块用于基于所述气动推动子模块的移动，控制所述对接矫正杆与所述对接矫正孔进行对接。

可选地，所述气路控制模块中还包括：

防漏子模块，用于防止所述气路控制模块中发生漏气；

压力控制子模块，用于控制所述压缩空气的压力；

其中，所述防漏子模块执行于所述压力控制子模块之前。

第二方面，本发明还提供一种车体可分离列车电气插自动控制方法，包括：

在车体可分离列车静止的情况下，基于地面发送的控制指令，对所述车体可分离列车的电气插进行对接或分离，所述控制指令包括对接指令或分离指令。

可选地，所述方法还包括：

在所述基于地面发送的控制指令，对所述车体可分离列车的电气插进行对接或分离之后，监测所述车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。

本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统及方法，通过根据车体可分离列车既有的设备设计电路控制模块和气路控制模块，根据接收的控制指令对车体可分离列车的电气插进行控制，无需增加额外设备实现车体可分离列车电气插的自动控制，降低了列车控制的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统的结构示例图；

图2是本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统的设备布置示例图；

图3是本发明提供的车体可分离列车电气插的结构示例图；

图4是本发明提供的气路控制模块进行气路控制的流程示意图；

图5是本发明提供的电路控制模块的控制电路示例图；

图6是本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制方法的流程示例图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统的结构示例图，如图1所示，该系统包括：

电路控制模块100，用于基于接收到的控制指令，控制电路控制模块中的气动推动子模块移动，对车体可分离列车的电气插进行对接或分离，控制指令包括对接指令或分离指令。

具体地，电路控制模块100可以接收地面(例如控制中心或场段车调室)发送的控制指令控制该电路控制模块内的气动推动子模块移动，从而对车体可分离列车的电气插进行对接或分离，具体动作可以根据控制指令是对接指令还是分离指令确定。气动推动子模块可以根据压缩空气的吸入或排出进行移动，进而对车体可分离列车的电气插进行对接或分离。电路控制模块可以根据车体可分离列车上既有的列车控制和管理系统(TrainControl and Management System，TCMS)设计。

气路控制模块110，用于从车体可分离列车的总风缸中获取压缩空气，并将压缩空气输出至气动推动子模块。

具体地，气路控制模块110可以从车体可分离列车的总风缸中获取压缩空气，然后将压缩空气输出至电路控制模块100中的气动推动子模块。气路控制模块110也可以通过排出气动推动模块中的压缩空气，从而使气动推动模块下降。气路控制模块110的设计相当于在车体可分离列车的总风缸设置了一条新的分支，无需增加额外设备。

可选地，车体可分离列车的电气插可以包括车体电气插和底盘电气插，电路控制模块100和气路控制模块110可以位于底盘电气插中。车体电气插中包括电气插母头，底盘电气插中包括电气插公头，电气插的对接或分离实际上是电气插公头与母头的对接或分离。

本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统，通过根据车体可分离列车既有的设备设计电路控制模块和气路控制模块，根据接收的控制指令对车体可分离列车的电气插进行控制，无需增加额外设备实现车体可分离列车电气插的自动控制，降低了列车控制的成本。

可选地，电路控制模块100中还包括：

无线网络子模块，用于接收地面发送的控制指令并发送给车辆控制单元(VehicleControl Unit，VCU)；

VCU，用于接收无线网络子模块发送的控制指令并发送给第一远程输入输出模块(Remote Input/Output Module，RIOM)；

第一RIOM，用于接收VCU发送的控制指令，并基于控制指令，控制电路控制模块中的气动推动子模块移动；

第二RIOM，用于监测车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。

具体地，上述无线网络子模块、VCU、第一RIOM和第二RIOM均为车体可分离列车上既有的TCMS系统中的设备。

可选地，电路控制模块中还包括：

对接行程开关，在车体可分离列车的电气插的对接完成时闭合；

分离行程开关，在车体可分离列车的电气插的分离完成时闭合；

第二RIOM基于对对接行程开关或分离行程开关的闭合状态进行监测，确定车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。

具体地，第二RIOM在监测车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成时，可以通过对对接行程开关或分离行程开关的闭合状态进行监测，从而确定车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。对接行程开关可以在车体可分离列车的电气插的对接完成时闭合，分离行程开关可以在车体可分离列车的电气插的分离完成时闭合。

可选地，第一RIOM的上游设有零速继电器，零速继电器在车体可分离列车静止的情况下闭合。

具体地，第一RIOM的上游设有零速继电器，零速继电器可以在车体可分离列车静止的情况下闭合，即只有在列车静止的情况下，第一RIOM才能接收到控制指令，保证了只有在列车静止的情况下才可以进行电气插控制。

可选地，车体电气插上设有对接矫正孔，底盘电气插上设有对接矫正杆，对接矫正孔和对接矫正杆用于车体可分离列车的电气插进行对接时的对接矫正。

具体地，车体电气插上设有对接矫正孔，底盘电气插上设有对接矫正杆，在进行电气插对接时，可以通过将对接矫正孔和对接矫正杆对接来实现电气插进行对接时的对接矫正。

对接矫正孔和对接矫正杆可以设计为锥形柱，例如圆锥形或棱锥形，对接矫正孔和对接矫正杆也可以设计为其他可以用于对接矫正的形状，本发明对此不做具体限定。

可选地，电路控制模块100中还包括：

连杆子模块，连杆子模块与气动推动子模块连接，且连杆子模块与对接矫正杆连接；

连杆子模块用于基于气动推动子模块的移动，控制对接矫正杆与对接矫正孔进行对接。

具体地，电路控制模块110中设有连杆子模块，连杆子模块与气动推动子模块相连，由气动推动子模块驱动从而移动。

压缩空气被吸入时，气动推动子模块上升，驱动连杆子模块上升；压缩空气被排出时，气压减小，气动推动子模块下降，驱动连杆子模块下降。

连杆子模块还与对接矫正杆相连，对接矫正杆可以跟随连杆子模块的移动而移动，从而与对接矫正孔完成对接。

可选地，气路控制模块中还包括：

防漏子模块，用于防止气路控制模块中发生漏气；

压力控制子模块，用于控制压缩空气的压力；

其中，防漏子模块执行于压力控制子模块之前。

具体地，在从列车的总风缸中获取压缩空气后，可以在气路控制模块的气路中设置防漏子模块和压力控制子模块。

防漏子模块的功能可以通过在气路中设置截断球阀实现，防漏子模块可以防止管路或者电气插漏气影响总风缸压力，进而影响列车制动用风和空簧压力等。

压力控制子模块的功能可以通过在气路中设置减压阀实现，压力控制子模块可以控制压力适应电气插的使用场景，从减压阀排出的压缩空气通往电气插的气动推动装置，来配合控制命令动作。其中减压阀可以设置在截断球阀的下游。

以下通过具体应用场景对本发明提供的系统进行举例说明。

图2为本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统的设备布置示例图，如图2所示，本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制系统包括：VCU、以太网组网(Ethernet Consist Network，ECN)、RIOM、无线网络；风源和气路控制；2对低压电气插(110V)和2对高压电气插(750V)。

图3为本发明提供的车体可分离列车电气插的结构示例图，如图3所示，电气插设计分为车体和底盘2部分，车体部分安装电气插插座，底盘部分安装电气插插头。

(1)电气插自动对接时，为了防止有插孔对接不准的情况，设计对接矫正，在电气插车体部分设计锥形孔，底盘部分设计锥形柱，实现对中定位；连杆机构前后、左右摆动，来配合对接矫正孔的位移，实现电气插公头和母头对正。

(2)收到对接指令(高电平)，底盘电气插部分对接是通过气动推动装置上升，推动连杆机构的上移，从而带动公头上移，电气插对接，当对接到位之后，车体电气插部分触发连杆机构安装的对接行程开关，行程开关闭合，反馈给车辆。

收到分离指令(高电平)，气动推动装置下降，推动连杆机构的下降，从而带动公头下降，电气插分离，分离到位后，连杆机构触发分离行程开关，行程开关闭合，反馈给车辆。

图4为本发明提供的气路控制模块进行气路控制的流程示意图，如图4所示，控制电气插对接和分离的压缩空气来自于总风缸(车辆既有设备)，从总风缸引出一个支路，在支路上游增加一个截断球阀防止管路或者电气插漏气影响总风缸压力，进而影响列车制动用风和空簧压力等。截断球阀下游配置一个减压阀，使控制压力适应电气插的使用场景，从减压阀排出的压缩空气通往电气插的气动推动装置，来配合控制命令动作。

图5为本发明提供的电路控制模块的控制电路示例图，如图5所示，此自动化电路设计使用了既有的TCMS系统和无线网络，通过无线网络将地面对接分离指令发送至车辆VCU，VCU控制RIOM输出对接和分离指令。

对接和分离的具体流程如下：

A1、电气插对接控制：DC110V电源经过电气插断路器(-F01)，电流经过零速继电器(-K01)的A1/A2触点，当VCU收到对指令控制RIOM输出指令，RIOM的1/2点位导通，对接列车线为DC110V，电气插1-4的1点位并联到列车线，控制气缸推动装置上移，实现电气插自动对接。零速继电器保证了只有在零速状态时RIOM才可以控制对列车线得电，即只有列车在静止状态才能执行对接指令。

A2、对接状态监测：电气插中设置了对接行程开关(K01)，对接到位时K01闭合，DC110V经过电气插断路器(F01)到电气插监测供电线，电气插1-4的K01并联到电气插监测供电线，当对接到位时K01闭合，RIOM监测到高电平，即可认为电气插处于插到位状态。

B1、电气插分离控制：DC110V电源经过电气插断路器(-F01)，电流经过零速继电器(-K01)的A1/A2触点，当VCU收到分离指令控制RIOM输出指令，RIOM的3/4点位导通，分离列车线为DC110V，电气插1-4的2点位并联到列车线，控制气缸推动装置下移，实现电气插自动分离。零速继电器保证了只有在零速状态时RIOM才可以控制分离列车线得电，即只有列车在静止状态才能执行分离指令。

B2、分离状态监测：电气插中设置了分离行程开关(K02)，分离到位时K02闭合，DC110V经过电气插断路器(F01)到电气插监测供电线，电气插1-4的K02并联到电气插监测供电线，当分离到位时K02闭合，RIOM监测到高电平，即可认为电气插处于分离到位状态。

图6为本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制方法的流程示例图，如图6所示，该方法包括如下步骤：

步骤600、在车体可分离列车静止的情况下，基于地面发送的控制指令，对车体可分离列车的电气插进行对接或分离，控制指令包括对接指令或分离指令。

具体地，在车体可分离列车静止的情况下，可以基于地面(例如控制中心或场段车调室)发送的控制指令，利用列车既有的设备对车体可分离列车的电气插进行对接或分离，具体动作可以根据控制指令是对接指令还是分离指令确定。

本发明提供的车体可分离列车电气插自动控制方法，通过列车既有的设备，根据接收的控制指令对车体可分离列车的电气插进行控制，无需增加额外设备实现车体可分离列车电气插的自动控制，降低了列车控制的成本。

可选地，该方法还包括：

在基于地面发送的控制指令，对车体可分离列车的电气插进行对接或分离之后，监测车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成。

具体地，在根据地面发送的控制指令，对车体可分离列车的电气插进行对接或分离之后，还可以对车体可分离列车的电气插的对接或分离是否完成进行监测，从而可以确定车体可分离列车的电气插控制完成时的时间节点。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。