无司机室动力车的虚拟操纵方法及装置与流程

1.本发明涉及机车控制技术领域，具体涉及一种无司机室动力车的虚拟操纵方法及装置。


背景技术：

2.动车组通常包括设置在两端的有司机室动力车和设置在中间的无司机室动力车和/或拖车，整列动车组的多种功能(例如动力模式切换、列车运行方向)的控制和实现由任意端有司机室动力车的司机室执行。中间节动力车未设置司机室，这对列车的控制功能造成一定的限制。例如，当无司机室动力车处于非编组状态时，无司机室动力车不能对本节动力车进行控制，进而导致单节动力车无法独立测试及运行控制。
3.基于此，现有技术仍存在进一步改进的空间。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种无司机室动力车的虚拟操纵方法及装置，以解决无司机室动力车的控制能力受限的问题。
5.根据本发明的一个方面，提出一种无司机室动力车的虚拟操纵方法，所述无司机室动力车配置有虚拟操作界面，所述虚拟操作界面上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键，所述方法包括：
6.基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；
7.基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；
8.基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。
9.根据本发明的一个实施例，所述无司机动力车执行的所述动作包括以下的一个或多个：所述无司机动力车的动力模式切换、所述无司机动力车的运行方向控制、所述无司机动力车的维护测试。
10.根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：基于列车通信网络的车辆节点数量为1，确定所述无司机室动力车处于非编组状态。
11.根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
12.基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述无司机室动力车所在节点作为列车通信网络的主节点；
13.基于所述无司机室动力车从编组内无其余动力车占用状态切换为编组内有其余动力车占用状态，使得所述无司机室动力车所在节点从主节点切换为从节点。
14.根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
15.基于所述无司机室动力车处于编组状态以及动车组的全部司机室均处于非占用
状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；
16.基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；
17.基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述动车组执行相应的动作。
18.根据本发明的一个实施例，所述动车组执行的所述动作包括以下的一个或多个：动车组动力模式切换、动车组运行方向控制、动车组动力测试、动力车自负载。
19.根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
20.基于所述虚拟电钥匙处于激活状态，使得所述无司机室动力车所在节点作为列车通信网络的主节点。
21.根据本发明的一个实施例，所述无司机室动力车包括中央控制单元，所述方法还包括：
22.所述中央控制单元判断自身动力车类型；
23.基于自身动力车为无司机室动力车，所述中央控制单元接收所述虚拟指令，并将所述虚拟指令发送给所述动车组。
24.根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：
25.基于所述无司机室动力车处于编组状态以及动车组的司机室处于占用状态，使得所述虚拟电钥匙和多个所述虚拟操作按键处于不可操作状态。
26.根据本发明的另一方面，提出一种无司机室动力车的虚拟操纵装置，包括：
27.虚拟操作界面，其上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键；
28.获取部，获取所述无司机室动力车的编组状态、动车组全部司机室占用状态以及用户对所述虚拟电钥匙和多个所述虚拟操作按键的操作；
29.控制部，配置为：
30.基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；
31.基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；
32.基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。
33.在根据本发明的实施例的无司机室动力车的虚拟操纵方法中，当无司机室动力车处于非编组状态时，可以通过对虚拟操作界面进行操纵来使得无司机室动力车执行相应的动作和实现相应的功能，大幅提高无司机室动力车的各项操纵性能。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
35.图1示出根据本发明实施例的无司机室动力车的虚拟操纵方法的流程图；
36.图2示出根据本发明实施例的虚拟操作界面的示意图；
37.图3示出根据本发明实施例的信号通信流程图；
38.图4示出根据本发明实施例的无司机室动力车作为主控车的示意图；
39.图5示出根据本发明实施例的设置本车为无司机室动力车的流程图；
40.图6示出根据本发明实施例的无司机室动力车的虚拟操纵装置的示意图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
42.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
43.图1示出根据本发明实施例的无司机室动力车的虚拟操纵方法的流程图，其中所述无司机室动力车配置有虚拟操作界面，所述虚拟操作界面上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
44.步骤s1，基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；
45.步骤s2，基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；
46.步骤s3，基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。
47.在一些实施例中，可以基于列车通信网络的车辆节点数量为1，确定所述无司机室动力车处于非编组状态。可以基于硬线编码来确定当前动力车是否为无司机室动力车。在本发明的实施例中，“处于可操作状态”可以表示，虚拟电钥匙可以响应于用户对其的操作而被激活，或者虚拟操作按钮可以响应于用户对其的操作而发送虚拟指令。当虚拟电钥匙被激活后，多个虚拟操作按钮才处于可操作状态。相反地，“处于不可操作状态”则表示，即便用户对虚拟电钥匙进行操作，虚拟电钥匙也不会被激活，或者即便用户对虚拟操作按钮进行操作，虚拟操作按钮也不会发送虚拟指令。
48.在一些实施例中，所述无司机动力车执行的所述动作包括以下的一个或多个：所述无司机动力车的动力模式切换、所述无司机动力车的运行方向控制、所述无司机动力车的维护测试。从而，在非编组状态下，通过在无司机室动力车内设置虚拟操纵界面及虚拟操纵部件，解决了单节动力车无法独立测试及运行控制的问题。
49.图2示出根据本发明实施例的虚拟操作界面的示意图，如图2所示，虚拟操作界面可以为显示屏，其上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键，这些虚拟操作按键例如可以包括：与起机相关的“起动”键、与机控相关的“投入”键和“隔离”键、与动力模式相关的“内燃模式”键和“电力模式”键、与方向相关的“前进”键、“中立”键和“后退”键以及与手柄级位相关的指示键。用户可以通过触摸、点击等方式来操作虚拟电钥匙和多个虚拟操作按键。
50.在一些实施例中，所述方法还包括：基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述无司机室动力车所在节点作为列车通信网络的主节点，从而无司机室动力车可以在
非编组状态下具备对自身功能进行控制的能力。
51.在一些实施例中，所述方法还包括：基于所述无司机室动力车从编组内无其余动力车占用状态切换为编组内有其余动力车占用状态，使得所述无司机室动力车所在节点从主节点切换为从节点。从而在编组状态下，通过降低无司机室动力车的编组主控权限，实现首尾端有司机室动力车对其的协同控制。
52.在一些实施例中，所述方法还包括：
53.基于所述无司机室动力车处于编组状态以及动车组的全部司机室均处于非占用状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；
54.基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；
55.基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述动车组执行相应的动作。
56.可以基于全部司机室的钥匙均未插入，确定全部司机室均处于非占用状态。可以基于所述虚拟电钥匙处于激活状态，使得所述无司机室动力车所在节点作为列车通信网络的主节点。从而可以在无司机室动力车处于编组状态以及动车组的全部司机室均处于非占用状态的情况下，使得无司机室动力车作为整个动车组的主控端来对动车组进行控制，进一步扩展无司机室动力车的控制范围，使得动车组的控制方式更加多样灵活。
57.在一些实施例中，所述动车组执行的所述动作包括以下的一个或多个：动车组动力模式切换、动车组运行方向控制、动车组动力测试、动力车自负载。
58.在一些实施例中，所述无司机室动力车包括中央控制单元，所述方法还包括：
59.所述中央控制单元判断自身动力车类型；
60.基于自身动力车为无司机室动力车，所述中央控制单元接收所述虚拟指令，并将所述虚拟指令发送给所述动车组。
61.这样可以在确保虚拟指令来自无司机室动力车之后再将其发送给动车组，避免干扰信号的影响。
62.在一些实施例中，所述方法还包括：基于所述无司机室动力车处于编组状态以及动车组的司机室处于占用状态，使得所述虚拟电钥匙和多个所述虚拟操作按键处于不可操作状态。当无司机室动力车处于编组状态以及动车组的司机室处于占用状态时，无司机室动力车应当作为从控端，通过将虚拟电钥匙和虚拟操作按键设为不可操作状态，避免产生与主控信号冲突的控制信号。
63.图3示出根据本发明实施例的信号通信流程图，如图3所示，无司机室动力车的微机显示屏可以采集相应的信号并通过例如eth(以太网)+mvb(多功能车辆总线)的通信方式将信号传送给中央控制单元。中央控制单元负责接收虚拟指令信号，并对信号进行有效性校验。之后再通过指令信号进行无司机室动力车的控制，并通过wtb(绞线式列车总线)通信将指令传送给整列动车组。
64.微机显示屏负责信号采集，如整列动车组有其他动力车处于司机室占用状态时，虚拟电钥匙禁止激活，同时其余所有虚拟指令操作信号处于禁止使能状态。如整列动车组无钥匙占用，允许通过显示屏激活虚拟电钥匙信号。当虚拟电钥匙信号激活后，虚拟指令操作信号允许使能。其中，虚拟起机信号为脉冲信号，虚拟电钥匙、虚拟机控开关、虚拟动力模
式开关、虚拟方向、虚拟手柄级位均为电平信号。
65.微机显示屏收到虚拟操作指令后，通过eth+mvb的方式将指令传送给中央控制单元。当虚拟钥匙激活后，会默认自动发送虚拟机控开关闭合位、虚拟动力模式开关内燃动力位、虚拟方向中立位、虚拟手柄级位0位。同时，每个虚拟指令发送时，会伴随发送相应指令的有效位，确保信号传输准确，防止因通信干扰导致虚拟信号错误发送。
66.中央控制单元负责接收来自微机显示屏的虚拟指令信号。中央控制单元判断自身动力车类型，若为带司机室动力车，则不采信显示屏的虚拟指令信号。若为不带司机室动力车，则接收微机显示屏的虚拟指令信号。同时经过逻辑处理操纵动力车实现自负载、整列动车组内电模式切换、动力测试等功能。
67.现有无司机动力车在编组过程中通常采用硬线贯串的连接方式，微机通过硬线指令满足机车整列的操纵功能，如果单节车未进行编组情况下将无法完成本节车的功能验证。本发明对此进行了改进，在本发明的实施例中，动车组采用wtb网络的通信方式完成列车级网络控制功能，当无司机室动力车进行编组匹配时，通过设计贯穿连接器，并配置wtb网络通信线及硬线的组合编码规则对该动力车进行类型、动力源、编组地址的识别。
68.具体规则如下：
69.设置wtb网络通信网关及双路冗余的wtb列车贯穿线，通过uic协议进行网络初运行配置，动态识别出各节动力车的编组地址、主从控节点。通过硬线组合编码实现有无司机室判定，内燃动力、电力动力的类型识别。
70.当动车组未联挂时，单节无司机室动力车通过硬线配置结合车号设置进行无司机室动力车识别，同时结合wtb初运行后的车辆节点数量为1进行综合判断，确定当前动力车为单节。满足条件后可虚拟激活无司机室动力车为受限制主控节点，受限制主控节点可实现单节动力车动力模式切换、方向变化、维护测试等功能。
71.如果无司机室动力车处于受限制主控节点时列车其余司机室占用发生变化，微机会自动控制本节车退出钥匙占用，所有功能恢复为缺省状态，当列车重新完成钥匙节点主控占用后，听从占用端的主控节点进行测试及运行操纵。
72.当动车组完成联挂后，有司机室动力车钥匙节点占用有效时，无司机室动力车无法进行激活虚拟钥匙操作，保障整列车不因为钥匙冲突造成主控竞争影响操纵。
73.图4示出在一个实施例中内电双源动力集中动车组wtb节点地址序列示意图，在列车编组中，微机每次上电后，动车组应完成一次tcn(列车通信网络)初运行过程，微机中央控制单元能够识别到是否为wtb主设备、与主设备的方向是同向还是反向、节点地址、节点数量、底节点地址。
74.每当tcn初运行完成后，微机中央控制单元基于tcn初运行结果，并识别其他操作指令，实现节点索引、节点识别、主控车识别和列车方向识别。其中有且只有一个司机室电钥匙信号激活，被激活的动力车为主控车。其他动力车则为编组中的从控车，接受主控车的控制指令，并反馈状态信息等。司机室电钥匙信号激活条件是电钥匙信号由上升沿触发且高电平保持。图4中，微机中央控制单元可通过微机显示屏虚拟钥匙占用信号，动态实时地控制无司机室内燃动力车成为主控车。
75.图5示出微机中央控制单元主控制程序中设置本车为无司机室动力车的软件流程图。如图5所示，可以基于以下条件来确定允许通过显示屏设置本车为无司机室动力车：ccu
(中央控制单元)为主设备(而非冗余设置的副设备)、硬线信号指示为无司机室动力车、柴油机当前状态为停止状态、整列受电弓状态为降下状态、机车速度为零。也就是说，在确定本车为无司机室动力车、不产生动力(不起柴油机、不得电)以及机车速度为零的情况下，允许将本车设置为无司机室动力车。避免在机车运用过程中不安全地进行设置。
76.当微机中央控制单元按照图5中方法设置成功本动力车型号后，会自动将动力车型号状态存至铁电区域，保证之后每次微机重新上电可直接读取到本动力车型号。同时，如微机判断到铁电存储的动力车型号状态与动力车型号硬线信号不一致时，会自动通过微机显示屏提示司机“本车ccu动力车标识设置错误”。如微机判断主ccu与从ccu铁电存储的动力车型号状态不一致时，会自动通过微机显示屏提示司机“本车ccu动力车标识不一致”。
77.图6示出根据本发明实施例的无司机室动力车的虚拟操纵装置10的示意图，如图6所示，虚拟操纵装置10包括：
78.虚拟操作界面12，其上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键；
79.获取部14，获取所述无司机室动力车的编组状态、动车组全部司机室占用状态以及用户对所述虚拟电钥匙和多个所述虚拟操作按键的操作；
80.控制部16，与获取部14通信连接并配置为：
81.基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；
82.基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；
83.基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。
84.本发明的动车组可以为内电双源动力集中动车组，其可以在铁路电力区段与内燃区段混合的线路区间运行。该动车组采用内电分置式设计结构，整列编组内包括电力动力车、拖车、内燃动力车，电力动力车和内燃动力车分别配置在动车组的两端。在任意端司机室内，乘务员可以选择内燃模式或电力模式分别激活对应的内燃动力车或电力动力车发挥牵引功率，实现内电双源互控。同时，整列动车组具备多网融合、数据贯通的特点，在内燃动力车、拖车、电力动力车上均可实时监控全列任意节动拖车的状态数据。该内电双源动力集中动车组适用于高原地区高海拔高运行环境，通过对动力车进行编组配置，可以解决在采用单一动力模式时，单节内燃动力车或电力动力车存在功率无法满足高海拔大坡道爬坡能力的问题。当然，在其他实施例中，也可以采用其他形式的动车组。
85.综上所述，本发明针对现有无司机室动力车操纵的不足，提出了一种全新的虚拟操纵策略，逐一解决了现有方案的各项缺点，大幅提高了无司机室动力车的各项操纵性能，降低了编组复杂度。具体体现在以下几方面：
86.1、本发明针对无司机室动力车处于非编组状态时，无司机室动力车不能对本节动力车进行控制，进而导致单节动力车无法独立测试及运行控制的问题，提出了一种虚拟操纵方法，在非编组状态下，通过在无司机室动力车内设置虚拟操纵界面及虚拟操纵部件，解决了单节动力车无法独立测试及运行控制的问题；在编组状态下，通过降低无司机室动力车的编组主控权限，实现首尾端有司机室动力车对其的协同控制。
87.2、本发明的无司机室动力车具备重联编组控制功能，可以灵活地在全列动车组中
进行车型识别、权限判定，进而完成协同控制。解决了既有轨道车辆多重动力无法混合操纵的问题。
88.3、本发明的无司机室动力车具备在编组状态下受限制的主节点功能，实现了无司机室动力车作为主节点的控制功能，同时在其他主节点占用的情况下直接平稳快速降级为从节点，能够最大程度上在保证安全操作的前提下实现无司机室动力车各项测试验证工作。
89.4、本发明针对多动力源组合问题，提出了一种具备内燃动力或电力动力的选配功能，解决了单一动力配置无法满足大坡道功率需求的问题。
90.通过本发明的技术方案，司机可通过微机显示屏虚拟操纵无司机室动力车，实现动力车单机与整列的功能测试验证，减少操作人员工作量，提高动力车的可操作性，大幅提升动车组编组灵活性，能够满足无司机室的单节电力动力车或内燃动力车重联编组、预发车测试、单机虚拟操纵等功能。
91.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无司机室动力车的虚拟操纵方法，其特征在于，所述无司机室动力车配置有虚拟操作界面，所述虚拟操作界面上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键，所述方法包括：基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无司机动力车执行的所述动作包括以下的一个或多个：所述无司机动力车的动力模式切换、所述无司机动力车的运行方向控制、所述无司机动力车的维护测试。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于列车通信网络的车辆节点数量为1，确定所述无司机室动力车处于非编组状态。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述无司机室动力车所在节点作为列车通信网络的主节点；基于所述无司机室动力车从编组内无其余动力车占用状态切换为编组内有其余动力车占用状态，使得所述无司机室动力车所在节点从主节点切换为从节点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述无司机室动力车处于编组状态以及动车组的全部司机室均处于非占用状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述动车组执行相应的动作。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述动车组执行的所述动作包括以下的一个或多个：动车组动力模式切换、动车组运行方向控制、动车组动力测试、动力车自负载。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述虚拟电钥匙处于激活状态，使得所述无司机室动力车所在节点作为列车通信网络的主节点。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无司机室动力车包括中央控制单元，所述方法还包括：所述中央控制单元判断自身动力车类型；基于自身动力车为无司机室动力车，所述中央控制单元接收所述虚拟指令，并将所述虚拟指令发送给所述动车组。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述无司机室动力车处于编组状态以及动车组的司机室处于占用状态，使得所述虚拟电钥匙和多个所述虚拟操作按键处于不可操作状态。10.一种无司机室动力车的虚拟操纵装置，其特征在于，包括：虚拟操作界面，其上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键；
获取部，获取所述无司机室动力车的编组状态、动车组全部司机室占用状态以及用户对所述虚拟电钥匙和多个所述虚拟操作按键的操作；控制部，配置为：基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。

技术总结
本发明公开了一种无司机室动力车的虚拟操纵方法及装置，所述无司机室动力车配置有虚拟操作界面，所述虚拟操作界面上设有虚拟电钥匙以及多个虚拟操作按键，所述方法包括：基于所述无司机室动力车处于非编组状态，使得所述虚拟电钥匙处于可操作状态；基于用户对所述虚拟电钥匙的操作，使得所述虚拟电钥匙处于激活状态，进而使得多个所述虚拟操作按键处于可操作状态；基于用户对多个所述虚拟操作按键的操作而发送虚拟指令，使得所述无司机室动力车执行相应的动作。本发明能够提高无司机室动力车的各项操纵性能，在非编组状态下，解决单节动力车无法独立测试及运行控制的问题；在编组状态下，实现协同控制。实现协同控制。实现协同控制。


技术研发人员：赵刚 杨曦亮 董骏骐 徐朝林 徐国策 贾峰 赵鑫 张东坡
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：2023.01.17
技术公布日：2023/5/5