一种实现列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法与流程

1.本发明属于轨道车辆连接器技术领域，尤其是涉及一种实现列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法。


背景技术：

2.轨道列车相邻两节车厢需要通过车钩连接，当列车处于有弯道线路进行连挂时，两个车钩未对中，列车连挂无法实现，需要乘务员下车辅助连挂。
3.目前的列车曲线连挂均采用人工判断，手动操作方式，具体为：列车停下后，人工判断，如两车钩相对位置不在可连挂范围，需用收紧带将车钩拉至连挂范围内，再进行连挂，效率极低，并且人在车下作业，有安全隐患。
4.随着轨道列车行业的发展，特别是无人驾驶列车、灵活编组列车的发展，经常需要进行列车连挂，列车连挂效率直接影响车辆运行效率。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决传统轨道列车连挂时需要人工辅助连挂，效率低，有安全隐患的问题。从而提供一种实现列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法，实现列车曲线自动连挂，连挂效率高，安全性高。
6.为实现上述发明目的，本发明提供一种实现列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法，实现列车曲线自动连挂的装置包括车钩、调节装置、激光雷达和处理主机；调节装置在车辆前端的横梁两侧各设置一个，调节装置包括驱动电机、电动绞盘和钢缆；驱动电机连接电动绞盘，电动绞盘内的钢缆固定连接在车钩前端两侧；激光雷达安装在车钩中部的下侧位置，激光雷达、驱动电机分别通过线缆连接到处理主机，激光雷达采集车钩前方轨道点云数据并传输给处理主机；处理主机用于接收到激光雷达的轨道点云数据后对数据进行处理，判断车钩与轨道是否平行，若不平行，计算得出车钩的调整角度和方向，并输出控制信号给驱动电机，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动；车钩与轨道若平行，激光雷达采集对向车钩中心点信息，处理主机用于根据对向车钩中心点信息，判断两车钩中心线偏差是否在误差允许
±3°
范围内，若超出误差允许范围，两个处理主机各自计算得出车钩的调整角度和方向，输出控制信号给驱动电机，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动；两车钩中心线偏差在误差允许范围内后，主动连挂车辆的处理主机用于发出连挂指令并控制主动连挂车辆向被动连挂车辆移动，实现自动连挂。
7.进一步地，车钩前部设有两个固定锚点，钢缆连接在固定锚点上，用于带动车钩转动。
8.本发明还提供一种采用列车曲线自动连挂装置的自动连挂方法，包括如下步骤：步骤1：两辆对接车辆行驶至车钩相距1到2米范围内；步骤2：两辆对接车辆处理主机各自下达自动连挂指令；
步骤3：激光雷达信息采集：激光雷达收到处理主机发出的连挂指令，采集车钩前方轨道点云数据，通过以太网传输给处理主机；步骤4：数据处理：处理主机接收到激光雷达的轨道点云数据后，通过软件对数据进行处理，判断车钩与轨道是否平行，若不平行，计算得出车钩的调整角度和方向，并执行步骤5，若平行，执行步骤6；步骤5：处理主机输出控制信号给调节装置的驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动，同时进行步骤3和步骤4，车钩与轨道平行后执行步骤6；步骤6：激光雷达采集对向车钩中心点信息；步骤7：处理主机接收采集到的对向车钩中心点信息，并判断两车钩中心线偏差是否在误差允许
±3°
范围内，若超出误差允许范围，两个处理主机各自计算得出车钩的调整角度和方向，并执行步骤8，若在误差允许范围内，执行步骤9；步骤8：处理主机输出控制信号给驱动电机，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动，同时进行步骤6和步骤7，两车钩中心线偏差在误差允许范围内后，车钩停止动作，主动连挂车辆处理主机发出连挂指令；步骤9：主动连挂车辆向被动连挂车辆移动，车辆自动连挂；步骤10：车辆连挂完成后，处理主机自动退出自动连挂模式。
9.本发明列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法，列车曲线自动连挂的装置结构简单，只需要在现有的列车端部增加驱动电机和电动绞盘，并连接到处理主机，不需要更改现有结构，成本低，操作简单。列车曲线自动连挂方法，完全由系统自动判断，并将车钩自动调整至可连挂范围，车辆得到指示后可直接进行连挂，极大地提高了连挂效率和安全性。
附图说明
10.图1为本发明结构正视图；图2为本发明结构俯视图；图3为本发明结构侧视图；图4为两辆对接车辆车钩初始状态示意图；图5为两辆对接车辆与轨道平行示意图；图6为两辆对接车辆车钩中心线重合示意图；图7为自动连挂工作流程图；其中：1、车钩；2、调节装置；3、激光雷达；4、钢缆；5、横梁；6、轨道。
具体实施方式
11.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种实现列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法做进一步详细的描述。
12.参照图1至3，自动连挂装置包括车钩1、调节装置2、激光雷达3和处理主机，车辆前端的横梁5两侧位置设置调节装置2，调节装置2包括驱动电机、电动绞盘和钢缆4，驱动电机连接电动绞盘，电动绞盘的钢缆4连接车钩前部两个固定锚点，驱动电机带动电动绞盘旋转，拉动钢缆4，带动车钩前部左右旋转，调整车钩的角度。
13.激光雷达3安装在车钩1中部的下侧位置，采集车钩1前方轨道点云数据或者相对车钩1的位置信息。
14.激光雷达3、驱动电机分别通过线缆连接到处理主机。激光雷达3采集数据传输给处理主机，处理主机对激光雷达3采集的数据进行处理并判断车钩1需要往哪个方向转动，处理主机输出控制信号给驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆4带动车钩1转动。
15.参照图1至图6，处理主机用于接收到激光雷达3的轨道点云数据后对数据进行处理，判断车钩1与轨道6是否平行，若不平行，计算得出车钩1的调整角度和方向，并输出控制信号给驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆4带动车钩1转动。车钩1与轨道6若平行，激光雷达3采集对向车钩中心点信息，处理主机用于根据对向车钩中心点信息，判断两车钩中心线偏差是否在误差允许
±3°
范围内，若超出误差允许范围，两个处理主机各自计算得出车钩的调整角度和方向，输出控制信号给驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆4带动车钩1转动。两车钩中心线偏差在误差允许范围内后，主动连挂车辆处理主机用于发出连挂指令并控制主动连挂车辆向被动连挂车辆移动，实现自动连挂。
16.参照图4至图7，本发明列车曲线自动连挂装置的连挂方法采用如下步骤：步骤1：两辆对接车辆行驶至车钩相距1到2米范围内；步骤2：两辆对接车辆处理主机各自下达自动连挂指令；步骤3：激光雷达信息采集：两辆对接车辆激光雷达收到各自处理主机发出的连挂指令，采集车钩前方轨道点云数据，通过以太网传输给处理主机；步骤4：数据处理：每个处理主机接收到激光雷达的轨道点云数据后，通过软件对数据进行处理，判断车钩与轨道是否平行，若不平行，计算得出车钩的调整角度和方向，并执行步骤5，若平行，执行步骤6；步骤5：每个处理主机输出控制信号给驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动，同时进行步骤3和步骤4，车钩与轨道平行后执行步骤6；步骤6：每个车辆激光雷达采集对向车钩中心点信息；步骤7：每个车辆处理主机接收对向车钩中心点信息，并判断两车钩中心线偏差是否在误差允许
±3°
范围内，若超出误差允许范围，每个处理主机计算得出车钩的调整角度和方向，并执行步骤8，若在误差允许范围内，执行步骤9；步骤8：处理主机输出控制信号给驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动，同时进行步骤6和步骤7，两车钩中心线偏差在误差允许范围内后，车钩停止动作，主动连挂车辆处理主机发出连挂指令；步骤9：主动连挂车辆向被动连挂车辆移动，车辆自动连挂；步骤10：车辆连挂完成后，主动连挂车辆处理主机自动退出自动连挂模式，处理主机关闭传感器、关闭驱动电机后进入待机模式。

技术特征：
1.一种列车曲线自动连挂装置，包括车钩（1），其特征在于，还包括调节装置、激光雷达（3）和处理主机，所述调节装置在车辆前端的横梁两侧各设置一个，所述调节装置包括驱动电机、电动绞盘和钢缆（4），所述驱动电机连接电动绞盘，电动绞盘内的钢缆（4）固定连接在车钩（1）前端两侧；所述激光雷达（3）安装在车钩中部的下侧位置，激光雷达（3）、驱动电机分别通过线缆连接到处理主机，激光雷达（3）采集车钩前方轨道点云数据并传输给处理主机；处理主机用于接收到激光雷达（3）的轨道点云数据后对数据进行处理，判断车钩（1）与轨道是否平行，若不平行，计算得出车钩（1）的调整角度和方向，并输出控制信号给驱动电机，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆（4）带动车钩（1）转动；车钩与轨道若平行，激光雷达（3）采集对向车钩中心点信息，处理主机用于根据对向车钩中心点信息，判断两车钩中心线偏差是否在误差允许
±3°
范围内，若超出误差允许范围，两个处理主机各自计算得出车钩（1）的调整角度和方向，输出控制信号给驱动电机，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆（4）带动车钩转动，两车钩（1）中心线偏差在误差允许范围内后，主动连挂车辆处理主机用于发出连挂指令并控制主动连挂车辆向被动连挂车辆移动，实现自动连挂。2.根据权利要求1所述的一种列车曲线自动连挂装置，其特征在于：所述车钩（1）前部设有两个固定锚点，钢缆（4）连接在固定锚点上。3.一种采用权利要求1所述的列车曲线自动连挂装置的自动连挂方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：两辆对接车辆行驶至车钩相距1到2米范围内；步骤2：两辆对接车辆处理主机各自下达自动连挂指令；步骤3：激光雷达信息采集：激光雷达收到处理主机发出的连挂指令，采集车钩前方轨道点云数据，通过以太网传输给处理主机；步骤4：数据处理：处理主机接收到激光雷达的轨道点云数据后，对数据进行处理，判断车钩与轨道是否平行，若不平行，计算得出车钩的调整角度和方向，并执行步骤5，若平行，执行步骤6；步骤5：处理主机输出控制信号给调节装置的驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动，同时进行步骤3和步骤4，车钩与轨道平行后执行步骤6；步骤6：激光雷达采集对向车钩中心点信息；步骤7：处理主机接收采集到的对向车钩中心点信息，并判断两车钩中心线偏差是否在误差允许
±3°
范围内，若超出误差允许范围，两个处理主机各自计算得出车钩的调整角度和方向，并执行步骤8，若在误差允许范围内，执行步骤9；步骤8：处理主机输出控制信号给驱动电机和电动绞盘，控制驱动电机转动，驱动电机带动电动绞盘，电动绞盘通过钢缆带动车钩转动，同时进行步骤6和步骤7，两车钩中心线偏差在误差允许范围内后，车钩停止动作，主动连挂车辆处理主机发出连挂指令；步骤9：主动连挂车辆向被动连挂车辆移动，车辆自动连挂；步骤10：车辆连挂完成后，处理主机自动退出自动连挂模式。

技术总结
本发明属于轨道车辆连接器技术领域，提供一种实现列车曲线自动连挂的装置和自动连挂方法，包括车钩、调节装置、激光雷达和处理主机，调节装置在车辆前端的横梁两侧各设置一个，调节装置包括驱动电机、电动绞盘和钢缆，驱动电机连接电动绞盘，电动绞盘内的钢缆固定连接在车钩前端两侧；激光雷达安装在在车钩中部的下侧位置，激光雷达、驱动电机分别通过线缆连接到处理主机，控制车钩转到要求的角度后自动连挂。本发明列车曲线自动连挂的装置结构简单，成本低，操作简单；曲线自动连挂，极大地提高了连挂效率和安全性。高了连挂效率和安全性。高了连挂效率和安全性。


技术研发人员：聂波 张云峰 马青春 王壬炎
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/4/20