司机控制器及列车控制系统的制作方法

1.本技术涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种司机控制器及列车控制系统。


背景技术：

2.列车自动驾驶技术最早在城市轨道交通领域发展，现已经非常成熟，成为轨道交通列车自动控制系统的标准配置。在高铁领域中，基于动车组运行的自动驾驶系统已经实现规模化应用。在借鉴高铁自动驾驶关键技术的基础上，货运列车自动驾驶技术也在快速发展。
3.目前，货运列车运行还无法脱离司机的值守实现完全的无人化，在很多情况下仍然需要司机来操作驾驶。因此，在列车行驶过程中就会涉及人工驾驶和自动驾驶两种工作模式的切换。切换工作模式是使用司机控制器手柄进行的。在自动驾驶模式时，司机控制器手柄处于零位，需要切换为人工驾驶时，司机通过移动司机控制器手柄，使之脱离零位，然后进入人工驾驶模式。
4.但是，自动驾驶模式切换到人工驾驶模式时，司机控制器手柄脱离零位后的档位与切换前自动驾驶模式的档位不一致，因此，列车控制系统中进行档位切换的缓冲时间较长，并且如果档位突变过大还会对系统造成冲击损害。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种司机控制器及列车控制系统，解决了上述列车控制系统中进行档位切换的缓冲时间较长，并且如果档位突变过大还会对系统造成冲击损害的问题。
6.本技术实施例一方面提供一种司机控制器，包括：
7.控制模块，用于与列车驾驶系统通信连接，以获取列车驾驶系统当前的自动档位信息，并根据自动档位信息生成控制信号；
8.执行模块，执行模块包括控制器手柄和执行电机；执行电机与控制器手柄电连接；
9.执行电机与控制模块通信连接，以接收控制信号，并控制控制器手柄移动到相同的手动档位上。
10.在一种可行的实现方式中，控制模块包括通讯单元和控制单元；
11.通讯单元，用于与列车驾驶系统通信连接，以获取列车驾驶系统的工作模式和自动档位信息；其中，工作模式为：自动驾驶模式或人工驾驶模式；
12.控制单元与通讯单元电连接，以获取通讯单元上的自动档位信息，并将自动档位信息生成控制信号；
13.控制单元还与执行电机通信连接，以发送控制信号到执行电机上。
14.在一种可行的实现方式中，控制器手柄还用于发送接触信号给执行电机；
15.执行电机还用于与列车驾驶系统通信连接，以将接触信号生成人工驾驶信号并发送给列车驾驶系统；
16.列车驾驶系统接收接触信号，并自动将自动驾驶模式切换为人工驾驶模式。
17.在一种可行的实现方式中，执行电机还用于获取控制器手柄当前的手动档位信息，以根据手动档位信息生成输出信号；
18.通讯单元还用于接收输出信号，以对比输出信号中的手动档位信息与控制信号中的自动档位信息是否一致，若不一致，则发出报警信息。
19.在一种可行的实现方式中，通讯单元还用将报警信息生成报警信号，并发送给列车驾驶系统；
20.列车驾驶系统还用于接收报警信号，并自动将自动驾驶模式切换为人工驾驶模式。
21.本技术实施另一方面提供一种列车控制系统，包括如上述任意一种的司机控制器，还包括列车驾驶系统；
22.列车驾驶系统，用于与司机控制器通信连接，以发送列车驾驶系统当前的自动档位信息至司机控制器。
23.在一种可行的实现方式中，列车驾驶系统还包括自动驾驶系统；
24.自动驾驶系统，用于生成列车行进信息，列车驾驶系统根据列车行进信息，判断列车是否具备进入自动驾驶模式的条件，若列车具备进入自动驾驶模式的条件，则进行提示。
25.在一种可行的实现方式中，列车行进信息中包括：列车前进方向和牵引等级，或，列车前进方向和制动等级。
26.在一种可行的实现方式中，列车驾驶系统包括显示单元；
27.显示单元用于与自动驾驶系统通信连接，以在列车具备自动驾驶模式的条件时，显示自动驾驶模式选择项和人工驾驶模式选择项供司机选择。
28.由上述内容可知，本技术实施例一方面提供了一种司机控制器，包括：控制模块，用于与列车驾驶系统通信连接，以获取列车驾驶系统当前的自动档位信息，并根据自动档位信息生成控制信号；执行模块，执行模块包括控制器手柄和执行电机；执行电机与控制器手柄电连接；执行电机与控制模块通信连接，以接收控制信号，并控制控制器手柄移动到相同的手动档位上。本技术中，手动档位通过控制信号的信息传递，以及执行电机的移动控制，可以一直跟随自动档位变化。在自动驾驶切换为人工驾驶时，手动档位可以直接跟随到人工驾驶后的档位，不用再从手动档位的零位置开始进行调整，减短了档位切换的缓冲时间，且避免了档位突变过大对系统造成冲击损害。本技术实施例一方面提供了一种列车控制系统，包括如上述司机控制器和列车驾驶系统，以实现自动驾驶和人工驾驶的平顺切换。
附图说明
29.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明实施的实施例，并与说明书一起用于解释本发明实施例的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施的一些实施例，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。
30.图1是本技术实施例示出的司机控制器的系统结构示意图；
31.图2是本技术另一实施例示出的司机控制器的系统结构示意图；
32.图3是本技术实施例示出的列车控制系统的示意图；
33.图4是本技术另一实施例示出的列车控制系统的示意图；
34.图5是本技术又一实施例示出的列车控制系统的示意图。
35.附图标记说明：
36.100-司机控制器；200-列车驾驶系统；
37.110-控制模块；120-执行模块；210-自动驾驶系统；220-显示单元；
38.111-通讯单元；112-控制单元；121-控制器手柄；122-执行电机。
具体实施方式
39.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明实施例将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明实施例的实施方式的充分理解。
40.现有的列车行驶过程中涉及人工驾驶和自动驾驶两种工作模式的切换。切换工作模式是使用司机控制器手柄进行的。在自动驾驶模式时，司机控制器手柄处于零位，需要切换为人工驾驶时，司机通过移动司机控制器手柄，使之脱离零位，然后进入人工驾驶模式。但是，自动驾驶模式切换到人工驾驶模式时，司机控制器手柄脱离零位后的档位与切换前自动驾驶模式的档位不一致，因此，列车控制系统中进行档位切换的缓冲时间较长，并且如果档位突变过大还会对系统造成冲击损害。
41.本技术实施例为解决上述列车控制系统中进行档位切换的缓冲时间较长，并且如果档位突变过大还会对系统造成冲击损害的问题，提供一种司机控制器。图1是本技术实施例示出的司机控制器的系统结构示意图，参照图1所示，包括：控制模块110，用于与列车驾驶系统200通信连接，以获取列车驾驶系统200当前的自动档位信息，并根据自动档位信息生成控制信号。可以理解的是，自动档位信息应包含：列车在自动行驶过程中，自动档位的牵引等级或者制动等级。例如牵引一级，牵引三级，制动一级，制动三级。自动档位为牵引等级时，电机为列车提供牵引力，列车为加速或均速状态；自动档位为制动等级时，电机为列车提供制动力，列车为减速状态。
42.执行模块120，执行模块110包括控制器手柄121和执行电机122；执行电机122与控制器手柄121电连接。执行电机122与控制模块110通信连接，以接收控制信号，并控制控制器手柄121移动到相同的手动档位上。
43.具体的，在申请实施例中，执行电机122可以根据控制信号中的自动档位信息，将控制器手柄移动到与自动档位相同的手动档位上。例如，在自动驾驶过程中，自动档位为牵引三级，控制模块110获取到包含自动档位为牵引三级的信息，并生成控制信号，执行电机122接收到控制信号后，根据自动档位为牵引三级的信息，将控制器手柄121移动到手动档位的牵引三级。
44.如果自动档位发生变化，如自动档位从牵引三级变为牵引五级，则控制信号中包含了自动档位为牵引五级的信息，则执行电机122再将控制器手柄121移动到手动档位的牵引五级，这样可以保证自动驾驶过程中，控制器手柄121所在的手动档位始终与自动档位保持一致。
45.在列车行驶时，如果将自动驾驶切换为人工驾驶时，此时，由于手动档位一直跟随
自动档位变化，在切换时，手动档位可以直接跟随到人工驾驶后的档位，不用再从手动档位的零位置开始进行调整，避免了档位切换的缓冲时间长，且档位突变过大对系统造成冲击损害。
46.由上述内容可知，本技术实施例一方面提供了一种司机控制器100，包括：控制模块110，用于与列车驾驶系统200通信连接，以获取列车驾驶系统200当前的自动档位信息，并根据自动档位信息生成控制信号；执行模块120，执行模块120包括控制器手柄121和执行电机122；执行电机122与控制器手柄121电连接；执行电机122与控制模块110通信连接，以接收控制信号，并控制控制器手柄121移动到相同的手动档位上。本技术中，手动档位通过控制信号的信息传递，以及执行电机122的移动控制，可以一直跟随自动档位变化。在自动驾驶切换为人工驾驶时，手动档位可以直接跟随到人工驾驶后的档位，不用再从手动档位的零位置开始进行调整，减短了档位切换的缓冲时间，且避免了档位突变过大对列车驾驶系统200造成冲击损害。
47.图2是本技术另一实施例示出的司机控制器的系统结构示意图，参照图2所示，在本技术一些实施例中，控制模块110包括通讯单元111和控制单元112。
48.通讯单元111，用于与列车驾驶系统200通信连接，以获取列车驾驶系统200的工作模式和自动档位信息；其中，工作模式为：自动驾驶模式或人工驾驶模式。可以理解的是，当列车驾驶系统200的工作模式为自动驾驶模式时，才能获取相应的自动档位信息。当列车驾驶系统200的工作模式为人工驾驶模式时，此时不能获取到自动档位信息。控制器手柄121在手动驾驶模式下，由司机进行控制即可。
49.控制单元112与通讯单元111电连接，以获取通讯单元111上的自动档位信息，并将自动档位信息生成控制信号；控制单元112还与执行电机122通信连接，以发送控制信号到执行电机122上。
50.在本技术实施例中，设置通讯单元111和控制单元112，分别连接列车驾驶系统200和执行模块120，便于将信息转换为控制信号，并且将列车驾驶系统200和执行模块120之间的通信关系进行区分，如，通讯单元111在从列车驾驶系统200中获取自动档位信息前，还需确定列车驾驶系统200的工作模式，在通讯单元111内完成确定工作模式并获取自动档位信息，可以简化控制单元112的控制方式，使得控制信号的生成及传递更稳定。
51.继续参照图2所示，控制器手柄121还用于发送接触信号给执行电机122；执行电机122还用于与列车驾驶系统200通信连接，以将接触信号生成人工驾驶信号并发送给列车驾驶系统200；列车驾驶系统200接收接触信号，并自动将自动驾驶模式切换为人工驾驶模式。
52.接触信号为司机手动接触控制器手柄121。常规的自动驾驶模式与人工驾驶模式切换一般在列车驾驶系统200中进行选择或更改，当司机直接接触控制器手柄121时，说明司机遇到紧急情况，来不及在列车驾驶系统200中选择人工驾驶模式再进行切换。因此，由执行电机122将接触信号传递给列车驾驶系统200，列车驾驶系统200可以根据接触信号判断列车当前的行进情况需要由人工决定，因此快速切换为人工驾驶模式。通过这种方式可以节省工作模式切换的时间，便于应急处理。
53.同时，在司机身体误触控制器手柄121的情况下，即使工作模式由自动驾驶模式切换为人工驾驶模式，也不会造成档位突变，因为当前的手动档位一直根据在前的自动档位进行移动，所以即使司机误触制器手柄121，使得工作模式切换为人工驾驶模式，也不会影
响列车当前的行进状态。
54.继续参照图2所示，在本技术一些实施例中，执行电机122还用于获取控制器手柄121当前的手动档位信息，以根据手动档位信息生成输出信号。换句话说，当控制器手柄121由执行电机122控制移动后，会根据当前所在的手动档位信息生成输出信号，输出信号与控制信号的类型相同，输出信号用于反馈出执行电机122对控制信号执行效果，以确定司机控制器100是否出现故障。
55.通讯单元111还用于接收输出信号，以对比输出信号中的手动档位信息与控制信号中的自动档位信息是否一致，若不一致，则发出报警信息。例如，控制信号中带有的自动档位信息为牵引四级，输出信号中带有的手动档位信息也为牵引四级，说明司机控制器100无问题，工作情况正常；如果，控制信号中带有的自动档位信息为牵引四级，输出信号中带有的手动档位信息为牵引三级，说明司机控制器100中存在故障，手动档位不能跟随自动档位移动，失去应有的效果，应发出警报，立即停止司机控制器100的使用。
56.继续参照图2所示，在本技术一些实施例中，通讯单元111还用将报警信息生成报警信号，并发送给列车驾驶系统200；列车驾驶系统200还用于接收报警信号，并自动将自动驾驶模式切换为人工驾驶模式。在上述实施例的基础上，在司机控制器100确认出现故障时，可能存在较多的故障因素，导致的结果是，控制器手柄121移动后的手动档位与自动驾驶模式下的自动档位不一致，因此，还是会出现在工作模式切换时档位不能平滑过渡的问题，并且由于故障位置不能确定，在此情况下，由人工驾驶列车才可以降低故障造成的风险。
57.在本技术一些实施例中，列车驾驶系统200根据报警信号，立即将工作模式切换为人工驾驶模式，可以尽快避免故障对列车行驶造成影响，提高列车行驶的安全性。
58.本技术另一方面提供一种列车控制系统，图3是本技术实施例示出的列车控制系统的示意图，包括如上述实施例中的任意一种的司机控制器100，还包括列车驾驶系统200；
59.列车驾驶系统200，用于与司机控制器100通信连接，以发送列车驾驶系统200当前的自动档位信息至司机控制器100。本技术中的列车控制系统由列车驾驶系统200控制列车的工作模式，由司机控制器100来确保手动驾驶时的档位过渡平顺。
60.图4是本技术另一实施例示出的列车控制系统的示意图，列车驾驶系统200还包括自动驾驶系统210；自动驾驶系统210，用于生成列车行进信息，列车驾驶系统200根据列车行进信息，判断列车是否具备进入自动驾驶模式的条件，若列车具备进入自动驾驶模式的条件，则进行提示。
61.具体的，在本技术一些实施例中，列车行进信息中包括：列车前进方向和牵引等级，或，列车前进方向和制动等级。自动驾驶系统210可以自行根据列车行进信息判断列车是否可以进入自动驾驶模式，并进行提示。例如当前较长距离内的路段平稳，无异常，列车速度变化也符合自动驾驶模式的要求，此时就可以提示司机是否进入自动驾驶模式。可以理解的是，进入自动驾驶模式的条件可以在自动驾驶系统210中进行设置，除上述的列车前进方向、牵引等级、制动等级外，还可以设置多种限制条件，满足全部或部分条件后，才可以允许列车进入自动驾驶模式。
62.图5是本技术又一实施例示出的列车控制系统的示意图，列车驾驶系统200包括显示单元220；显示单元220用于与自动驾驶系统210通信连接，以在列车具备自动驾驶模式的
条件时，显示自动驾驶模式选择项和人工驾驶模式选择项供司机选择。
63.显示单元220可以使司机直观得获取各类信息，并且实现人机交互，司机在列车正常行驶的状态下，可以通过显示单元220选择是否进入自动驾驶模式，同理，还可以通过显示单元对自动驾驶系统210进行相应的参数设置、条件设置等操作。
64.由上述内容可知，本技术实施例一方面提供了一种司机控制器，包括：控制模块，用于与列车驾驶系统通信连接，以获取列车驾驶系统当前的自动档位信息，并根据自动档位信息生成控制信号；执行模块，执行模块包括控制器手柄和执行电机；执行电机与控制器手柄电连接；执行电机与控制模块通信连接，以接收控制信号，并控制控制器手柄移动到相同的手动档位上。本技术中，手动档位通过控制信号的信息传递，以及执行电机的移动控制，可以一直跟随自动档位变化。在自动驾驶切换为人工驾驶时，手动档位可以直接跟随到人工驾驶后的档位，不用再从手动档位的零位置开始进行调整，减短了档位切换的缓冲时间，且避免了档位突变过大对系统造成冲击损害。本技术实施例一方面提供了一种列车控制系统，包括如上述司机控制器和列车驾驶系统，以实现自动驾驶和人工驾驶的平顺切换。
65.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
66.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

技术特征：
1.一种司机控制器，其特征在于，包括：控制模块(110)，用于与列车驾驶系统(200)通信连接，以获取所述列车驾驶系统(200)当前的自动档位信息，并根据所述自动档位信息生成控制信号；执行模块(120)，所述执行模块(110)包括控制器手柄(121)和执行电机(122)；所述执行电机(122)与所述控制器手柄(121)电连接；所述执行电机(122)与所述控制模块(110)通信连接，以接收所述控制信号，并控制所述控制器手柄(121)移动到相同的手动档位上。2.根据权利要求1所述的司机控制器，其特征在于，所述控制模块(110)包括通讯单元(111)和控制单元(112)；所述通讯单元(111)，用于与所述列车驾驶系统(200)通信连接，以获取所述列车驾驶系统(200)的工作模式和所述自动档位信息；其中，所述工作模式为：自动驾驶模式或人工驾驶模式；所述控制单元(112)与所述通讯单元(111)电连接，以获取所述通讯单元(111)上的所述自动档位信息，并将所述自动档位信息生成所述控制信号；所述控制单元(112)还与所述执行电机(122)通信连接，以发送所述控制信号到所述执行电机(122)上。3.根据权利要求2所述的司机控制器，其特征在于，所述控制器手柄(121)还用于发送接触信号给所述执行电机(122)；所述执行电机(122)还用于与所述列车驾驶系统(200)通信连接，以将所述接触信号生成人工驾驶信号并发送给所述列车驾驶系统(200)；所述列车驾驶系统(200)接收所述接触信号，并自动将自动驾驶模式切换为人工驾驶模式。4.根据权利要求2所述的司机控制器，其特征在于，所述执行电机(122)还用于获取所述控制器手柄(121)当前的手动档位信息，以根据所述手动档位信息生成输出信号；所述通讯单元(111)还用于接收所述输出信号，以对比所述输出信号中的所述手动档位信息与所述控制信号中的所述自动档位信息是否一致，若不一致，则发出报警信息。5.根据权利要求4所述的司机控制器，其特征在于，所述通讯单元(111)还用将所述报警信息生成报警信号，并发送给所述列车驾驶系统(200)；所述列车驾驶系统(200)还用于接收所述报警信号，并自动将自动驾驶模式切换为人工驾驶模式。6.一种列车控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-5中任意一种所述的司机控制器(100)，还包括列车驾驶系统(200)；所述列车驾驶系统(200)，用于与所述司机控制器(100)通信连接，以发送所述列车驾驶系统(200)当前的自动档位信息至所述司机控制器(100)。7.根据权利要求6所述的列车控制系统，其特征在于，所述列车驾驶系统(200)还包括自动驾驶系统(210)；所述自动驾驶系统(210)，用于生成列车行进信息，所述列车驾驶系统(200)根据所述列车行进信息，判断列车是否具备进入自动驾驶模式的条件，若列车具备进入所述自动驾驶模式的条件，则进行提示。
8.根据权利要求7所述的列车控制系统，其特征在于，所述列车行进信息中包括：列车前进方向和牵引等级，或，列车前进方向和制动等级。9.根据权利要求6所述的列车控制系统，其特征在于，所述列车驾驶系统(200)包括显示单元(220)；所述显示单元(220)用于与所述自动驾驶系统(210)通信连接，以在列车具备所述自动驾驶模式的条件时，显示自动驾驶模式选择项和人工驾驶模式选择项供司机选择。

技术总结
本申请涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种司机控制器及列车控制系统，司机控制器包括：控制模块，用于获取列车驾驶系统当前的自动档位信息，并生成控制信号；执行模块，包括控制器手柄和执行电机；执行电机接收控制信号，并控制控制器手柄移动到相同的手动档位上。本申请中，手动档位可以一直跟随自动档位变化。在自动驾驶切换为人工驾驶时，手动档位可以直接跟随到人工驾驶后的档位，不用再从手动档位的零位置开始进行调整，减短了档位切换的缓冲时间，且避免了档位突变过大对系统造成冲击损害。本申请的列车控制系统，包括上述司机控制器和列车驾驶系统，实现了自动驾驶和人工驾驶的平顺切换。的平顺切换。的平顺切换。


技术研发人员：宋新勇 李卿 魏国庆
受保护的技术使用者：西安开天铁路电气股份有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/5/25