一種調(diào)車機無人駕駛控制裝置

王琪

摘 要：本文講述了一種調(diào)車機無人駕駛控制裝置的原理與構(gòu)成，該裝置是在機車原有的手操控制回路的基礎(chǔ)上加裝輔助控制系統(tǒng)。遠程遙控器完全模擬司機控制臺的實際操作，并且遙控系統(tǒng)和司機室操作臺系統(tǒng)均可以獨立使用。

關(guān)鍵詞：調(diào)車機無人駕駛；無線控制系統(tǒng)；雙模機車回路控制系統(tǒng)

中圖分類號：U469 文獻標識碼：A

在日常調(diào)車作業(yè)中，調(diào)車指揮人與司機通過無線電臺聯(lián)絡(luò)確認運行條件，司機在車上確認進路和信號，存在產(chǎn)生誤判、誤認的安全隱患；調(diào)車長在地面發(fā)現(xiàn)的隱患通知司機停車時，司機由聽到指令到執(zhí)行停車有延時，增加了安全風險。調(diào)車機無人駕駛控制裝置，實現(xiàn)調(diào)車機的無人駕駛與控制，進一步提升調(diào)車機作業(yè)水平，是對現(xiàn)有調(diào)車作業(yè)方式的有效補充。系統(tǒng)包括無線接收器（中控箱），動作執(zhí)行器（繼電器箱）和制動管路以及遠程遙控器。

1.裝置工作原理

調(diào)車作業(yè)人員通過便攜式控制器（OCU）向機車發(fā)出前進、后退、停止、鳴笛等調(diào)車作業(yè)指令，作業(yè)指令通過攜式控制器（OCU）內(nèi)部發(fā)射機編碼后，發(fā)射無線電頻率信號。

安裝在機車上的微處理控制單元（MCU）通過無線電與便攜式控制器（OCU）建立通信聯(lián)系，接收無線電指令，并對指令進行解碼，并結(jié)合傳感器電路采集機車運行參數(shù)（如機車速度、柴油機轉(zhuǎn)速、制動系統(tǒng)壓力值等）進行邏輯運算，向中繼器和氣動箱輸出控制機車各執(zhí)行機構(gòu)的信號（如機車前進與后退涉及的制動、緩解、喇叭、燈光等信號），同時對執(zhí)行機構(gòu)反饋的信號進行比較，實現(xiàn)閉環(huán)控制，并具備異常狀態(tài)下的停車功能；微處理控制單元（MCU）將機車控制狀態(tài)、運行參數(shù)、異常故障等數(shù)據(jù)發(fā)送給便攜式控制器進行信息顯示與聲光提示，同時將數(shù)據(jù)進行存儲以便實現(xiàn)故障診斷與遠程維護管理。

2.裝置主要構(gòu)成

2.1便攜式控制器（OCU）

便攜式控制器（OCU）是專門設(shè)計的遠程控制單元。便攜式控制器（OCU）采用雙處理器結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代化集成電路電子技術(shù)，含一個射頻收發(fā)器，提供窄帶和12.5 kHz寬帶選項。便攜式控制器（OCU）配有一個內(nèi)置天線，遠程控制操作范圍為1600m的視線操作。如便攜式控制器（OCU）超出操作范圍，安裝在機車上的微處理控制單元（MCU）會自動進行緊急剎車制動操作，保證機車調(diào)車作業(yè)業(yè)務(wù)的安全運行。便攜式控制器（OCU）通過操作各操作開關(guān)（獨立制動、速度選擇、列車制動、鳴笛、燈光、電源開關(guān)等），發(fā)出操作信號。主、副CPU對接收到的操作信號進行邏輯運算處理，處理后的結(jié)果經(jīng)過無線電發(fā)射允許模塊允許后，傳輸給超高頻無線電接口模塊。超高頻無線電接口模塊將接收的操作信號進行調(diào)制，并通過無線電模塊發(fā)射。便攜式控制器（OCU）工作原理如下，如圖1所示。

2.2微處理控制單元（MCU）

便攜式控制器（OCU）與車載微處理控制單元（MCU）通過紅外進行配對連接，建立通信鏈路后，便攜式控制器（OCU）通過射頻（RF）鏈路發(fā)送信號至車載微處理控制單元（MCU）。車載微處理控制單元（MCU）天線獲取便攜式控制器（OCU）發(fā)射的無線電信號后，傳至接收器。如便攜式控制器（OCU）的射頻RF頻率與車載微處理控制單元（MCU）接收器正好匹配，并通過所有數(shù)據(jù)測試，則信號繼續(xù)傳輸至車載微處理控制單元（MCU） 解碼器進行處理。車載微處理控制單元（MCU）電腦將便攜式控制器（OCU）所傳輸?shù)腞F信號的地址碼與其自身的地址碼相比較。如果信號地址碼與車載微處理控制單元（MCU）電腦地址碼不匹配，則忽略。如果地址碼正確，車載微處理控制單元（MCU）電腦會對信息進行處理并將控制系統(tǒng)內(nèi)相應(yīng)的控制、輔助和氣動功能裝置通電或斷電。微處理控制單元（MCU）工作原理如下，如圖2所示。

2.3中繼器

中繼器與微處理控制單元（MCU）連接通信，接收來自微處理控制單元（MCU）控制信息，輸出機車的電氣控制信號，如機車前進，后退；油門控制信號，撒沙，喇叭等信號，同時各控制信號的狀態(tài)反饋給微處理控制單元（MCU），實現(xiàn)機車控制系統(tǒng)的冗余控制，保障機車的安全運行。中繼器是微處理控制單元（MCU）與機車之間的主要控制接口，遠程控制時，需進行禁用手動控制模式。

2.4大閘和小閘氣動箱

大閘和小閘氣動箱是調(diào)節(jié)大閘和小閘的制動系統(tǒng)的氣體壓力，達到制動的目的，同時通過壓力傳感器，將將壓力值實時反饋給微處理控制單元（MCU），實現(xiàn)機車制動系統(tǒng)的閉環(huán)控制。大閘和小閘氣動箱是與微處理控制單元（MCU）連接通信，并由微處理控制單元（MCU）控制。當大閘和小閘氣動箱接入機車氣動系統(tǒng)時，通過微處理控制單元（MCU）的控制，實現(xiàn)機車喇叭、警鈴、自動和獨立剎車系統(tǒng)的遠程控制。大閘和小閘氣動箱工作原理如圖3所示。

2.5傳感器電路

傳感器電路是采集機車的運行參數(shù)（機車速度，機車柴油機轉(zhuǎn)速，制動系統(tǒng)壓力值等），并將采集到的機車運行參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸給微處理控制單元（MCU）的設(shè)備。微處理控制單元（MCU）對從傳感器電路接收到的機車運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行運算及處理，實現(xiàn)機車遠程控制的閉環(huán)控制。

3.試驗效果

該裝置已在沈陽鐵路局鞍山車務(wù)段得到試驗應(yīng)用。該技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了調(diào)車作業(yè)效率，提高了調(diào)車作業(yè)管理的智能化水平，降低了作業(yè)安全風險，與傳統(tǒng)的司機調(diào)車作業(yè)模式相比，采用調(diào)車機無人駕駛控制裝置的調(diào)車作業(yè)在安全、效率等方面有著顯著優(yōu)勢。

參考文獻

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