沈文跃
江苏园上园智能科技有限公司 江苏 常州 213001
摘要：随着科学技术水平的逐步提高，自动化技术被广泛应用于各个领域，在机车自动驾驶动机控制设计中，自动化技术发挥着其重要作用。在机车自动驾驶制动机控制设计系统中灵活合理地应用自动化技术有助于降低成本、提高机车效率，促进机车的稳定性、安全性明显改善，为人们出行提供良好保障。在列车自动驾驶（ATO）系统中，制动机作为执行部件，制动机控制技术会影响列车的加速、减速等运行状态的规划控制，影响列车的运行安全，通过在现有机车上的运用研究，表明该控制技术满足自动驾驶对制动机的要求。本文首先对制动机控制设计进行了概述，其次对机车自动驾驶制动机控制设计进行了全面细致地论述，希望可以促进我国自动化技术的应用范围进一步扩大，同时改善机车控制系统的性能和功能。
关键词：机车自动驾驶；制动机；控制设计
引言
目前国内自动驾驶系统的主要应用在地势相对平缓、载重较轻、制动方式单一的城市轨道中，而重载铁路运输中的复杂路段（如长大上下坡、隧道、桥梁等）和制动方式的组合使用，进一步加大控制难度。自动驾驶系统在重载铁路上的应用，制动机作为自动驾驶系统的执行环节，影响到列车的加速、减速等运行状态的规划控制、重载列车的运行效率，因此合理的制动机自动驾驶控制设计才能满足目前重载列车自动驾驶要求。
1制动机控制设计原理
ATO系统是一个具有重复性、多场景运行特征的复杂非线性受控系统，在CTCS-3级列控系统基础上，通过车载设置ATO单元实现自动驾驶功能，通过地面设置专用的精确定位应答器实现精确定位，通过优化既有地面设备实现站台门控制、站间数据发送和列车运行计划处理。ATO系统由地面设备提供系统自动运行所需的相关数据，车载ATO设备根据地面设备提供的列车运行计划、站间数据自动调整驾驶策略，控制列车自动加速、巡航、惰行、减速和停车，实现自动按图行车。行车调度指挥系统根据实际运营情况，以日班计划为依据，结合动车组性能，对列车运行信息进行调整，形成列车运行计划。列车运行计划发生调整时，地面设备实时向车载ATO设备发送调整后的列车运行计划。地面设备根据列车位置、列车车次号、运行图等信息周期性通过GPRS无线通信向车载设备发送列车运行计划。列车运行计划应覆盖运行前方2个车站，包含列车到发股道、列车到发时刻、列车通过等信息。
2机车自动驾驶制动机控制设计
2.1制动机进入自动驾驶模块设计
制动机作为整个机车执行部件，制动机的可靠性至关重要，制动机须有严格的进入条件，才能保证制动机可控。在实际的运用过程中，机车在有速度和无速度的情况下均可以实现自动驾驶，而制动机在有速度和无速度的情况下，较大区别是制动控制器所处的位置不同，所以在有速度和无速度的情况下对制动控制器的位置要求应有所不同，同时确保制动机处于本机模式、制动机无故障、制动机BCU与ATO设备握手指令等条件满足后，制动机触发自动驾驶握手有效指令，发送给ATO。ATO设备接收制动机BCU自动驾驶握手有效指令后，ATO通过制动显示屏按键触发自动驾驶自动指令，当制动机获取ATO设备自动驾驶自动指令后，制动机进入自动驾驶模式，制动机完全受控于ATO设备的控制指令。
2.2制动机退出自动驾驶模块设计
机车休眠分为人工休眠和自动休眠两种模式，人工休眠由司机本地按压休眠按钮执行，完全由司机负责完成所有必须的休眠操作；自动休眠由信号系统和网络控制系统联合自动完成。机车在自动休眠条件下，信号系统将会给网络控制系统发送休眠请求指令，网络控制系统根据该指令执行休眠自检、总风预充、断负载及断高压等操作，并汇报执行结果。于此同时，信号系统给地面维护系统发送“下载机车维护信息”的提示。
休眠必须在规定的时间内完成车辆断电操作，休眠后车辆需保证车载信号系统中的唤醒模块一直有电。
2.3车门信号系统
在机车运行过程中，信号系统为主要内容，能够有效控制机车的运行，保证机车在运行过程中的安全性，从而提高运输效率，实现行车信息的传递。信号系统利用无线通信技术设计移动闭塞系统，实现全自动化运行。信号系统包括ATC和ATS，车载ATC对ATO和ATP进行控制，保护机车自动驾驶。信号系统为机车自动运行过程中的大脑，对系统提供相应的行动指令，所以，要对数据结构进行完善，创建多模式场景。通过调度人员发起机车场景模式，比如，自动进站停车、自动开关门、唤醒、自动折返、休眠、自动发车等。在机车模式等级不断降低的过程中，车载ATC对机车自动限速，在对机车进行定位时，通过机车限速并且排路，这个时候为有保护人工驾驶模式，使机车高速运行。在驾驶模式为PM模式时，雷车为人工开始模式，此时，要求司机驾驶机车低速运行。
2.4集中化行车控制平台设计
针对当前高速铁路各信息系统未实现信息完全共享，造成信息不对称、计划调整不及时的问题，提高信息采集、处理的准确性和及时性，研发能够集成防灾、供电、车辆、CTC、列控等相关系统信息的集中化行车控制平台，在各专业系统自主独立运行的同时，实现各种行车信息互通共享，实时采集设备状态和外部环境信息，据实形成行车限制信息，即时形成行车指令发送至ATO系统，ATO系统根据行车限制要求自动采取降速、停车等控制措施，从而减少人工判断、传递、执行等环节，实现“机控”保安全。将行车限制信息反馈至CTC的机运行计划系统，根据设备条件和现场实际对机车运行计划进行自动调整，下达至ATO系统控制机车运行。
2.5综合监控设计
综合监控也可以称为ISCS系统，通过车内信息与无线电通道进行交流，车内所触发事件显示在ISCS终端，比如，乘客紧急通讯时候所触发报警，从而能够根据报警信号对车门进行控制。在调试综合监控系统中，要对其他系统接口问题进行重视，自身程序调试没有错误之后对通讯方、信号方信息交流进行仔细的检查。全自动开始地铁车辆基地的主要功能为列车运行、检查、整备、定期检修、停车、清洁，使正线对于机车运营控制权从车站在全自动运行区域中延伸。所以，要求功能包括自动出入场、休眠列车、自动唤醒等，具备自动洗车、洗车库库门联动、停车列检库库门等功能。
2.5软件设计
制动机程序采用C语言和ST语言程序组成，完成数据采集和实时处理。BCU设备上电，开始对MVB程序初始化，接收ATO数据，对ATO数据进行解密，解密成功后，将解密后的数据发送给应用程序；若解密不成功，重新读取数据。应用程序对读取的数据进行解析，经过滤波处理，按照制动机自动驾驶进入和退出控制要求，进行逻辑运算，输出逻辑控制指令，控制制动机缓解和制动，同时将控制指令数据经过加密处理后发送给ATO设备。
结束语
综上所述，随着高速铁路ATO系统、CTC系统、旅服系统、自然灾害和异物侵限监测系统等新技术、新设备不断投入运用，高速铁路智能化、自动化、。集中化程度迅速提升，而CTC系统与其他专业系统缺乏信息集成共享，需要进一步完善集中化行车控制平台，自动汇集相关行车信息，自动生成列车运行计划，优化列车运行计划调整策略，提升高速铁路列车运行质量。
参考文献
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