[发明专利]一种基于调度信号的货运机车自动操纵实时优化控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于调度信号的货运机车自动操纵实时优化控制系统，属于机车车辆控制技术领域。

背景技术

随着各国专家学者对于机车节能操纵优化系统的研究，鉴于机车主动节能操纵优化的诸多优势，世界发达国家均大力推进机车节能优化操纵系统的推广应用。美国通用电气公司成功研制了列车运行优化系统Trip Optimizer，并申请专利“用于列车的形成优化系统及方法”（申请号200780000072.4），它可基于不同机车的组成和行驶路线，对燃油消耗进行优化，从而满足列车运行时间要求的最优化的全程驾驶计划，取得良好的节油效果。德国克诺尔集团研制了驾驶员辅助系统，该系统在帮助机车工程师减少燃油消耗的同时，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，以改善列车操作性能和整体列车运行效益。后台软件设备可协助收集和分析列车司机操作数据库，以改善列车操作性能和整体列车运行效益。德国铁路公司最先批量在客运电力和内燃机车上安装了列车节能驾驶操纵技术系统。该系统能够帮助司机在操纵过程中根据实际状况进行合理操作，在驾驶室的显示屏上直观反映能耗并且提示应当采取的改进措施，同时计算机系统对所有数据进行处理储存，据此对司机驾驶操纵和能耗情况做出科学分析。日本在列车优化操纵方面取得了长足的进步，其新干线系列列车采用速度模式曲线自动控制方式(ATC)，多年来以运行安全、正点、精确定位停车、操纵平稳、乘车舒适和节能而闻名世界。东京工业大学教授K.Mori提出自律分布系统(ATC)大大提高了系统的健壮性，被率先应用在日本列车自动控制系统中，实现了列车的高速有效控制和管理。

国内众多科研单位也开展了机车节能操纵研究应用方面的尝试。北京交通大学于1989年研制了一套以单片机为主从结构的机车优化操纵的微机指导系统，以优化原理与模糊控制理论为基础，离线优化计算和在线模糊控制相结合，并在北京型内燃机车上进行实验。实验结果表明，该系统提高了列车正点率、节省了燃油消耗。1995年，结合国家“八五”重点科技攻关项目“减轻重载列车与线路相互作用及优化操纵的研究”，西南交通大学研制了新型车载微机系统“列车优化操纵指导装置”，采用了离线寻优建立优化操纵运行数据库再结合在线实时调整的方法。该系统也曾在两台DF4型电传动内燃机车上的试用，效果良好。2004年，南昌铁路局和郑州天威自动化设备有限公司合作，自主创新研制了“JZD－1型机车操纵指导系统”，用于机车节能优化操纵指导，取得了良好效果。此外，北京交通大学、北京交控科技有限公司、成都畅通机车车辆技术开发有限公司、中国电子科技集团公司第三十二研究所等单位也分别就机车优化操纵进行了相关研究，取得了一定的专利成果。

然而，国外的运行优化系统未考虑我国复杂的客货混跑状况，也未考虑入铁路信号的临时变化等内容，国内现行的运行优化系统主要以“指导”为主，需要确保司机连续监测显示屏并能按照监视屏做出相应操作，不利于降低司机的劳动强度和达到精确合理的控制目的。

发明内容

基于上述问题，本发明公开了一种基于调度信号的货运机车运行操纵优化控制系统，该控制系统结合机车现有运行监控装置，根据列车性能特征、运行状况、线路状况等方面的信息，通过车载优化器单元优化计算机车基准目标运行曲线，并根据调度信息实时优化当前目标曲线，用于自适应控制机车的实时运行。

本发明采用的技术方案为：