轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统、方法及车辆与流程

1.本发明涉及轨道车辆方向控制技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统、方法及车辆。

背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.轨道交通车辆通常设有前后两个司机室，具备双向行驶功能，以便于实现车辆的前进和后退，方便车辆改变行驶方向；前后两端的司机室都配备有司机室占有控制电路，能够在车辆被激活后，确定受控司机室，也即确定车辆行驶方向。
4.为了保证轨道交通车辆的运行安全性，同一时刻只允许一个司机室被占有，车辆只有一个运行方向，并且运行方向在行驶过程中不能随意切换。
5.现有的轨道交通车辆往往由驾驶人员操作司机控制器的方向手柄，通过手柄的机械结构来保证方向不会发生变化；但是，随着全自动驾驶车辆的不断增多，车辆运行方向的控制在没有人员参与的情况下需要更高的可靠性来保证列车安全；全自动驾驶车辆没有机械结构来锁定方向，因此在全自动驾驶过程中可能出现方向变化的问题进而影响车辆的安全运行。
6.现有技术公开的车辆方向控制方式，往往采用单一的电控器件或者采用软件方法实现方向控制，但是可靠性不高，一旦硬件或软件出现故障，则将影响车辆的安全运行。

技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提出了一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统、方法及车辆，分别通过硬件和软件实现车辆运行方向的自锁和互锁，双重保证运行方向的唯一性和正确性，克服了在全自动驾驶过程中方向变化影响车辆运行的问题，提高车辆运行效率和安全性。
8.根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，包括：分别设置在第一端司机室和第二端司机室中的方向控制单元；所述方向控制单元包括：并联连接的前向指令激活支路和后向指令激活支路；
9.所述前向指令激活支路包括：串联连接的司机室占有继电器(k01)常开触点、前向继电器(k03)常开触点、后向指令继电器(k06)常闭触点、零速继电器(k02)常开触点和前向指令继电器(k05)线圈；
10.所述后向指令激活支路包括：与司机室占有继电器(k01)常开触点串联连接的后向继电器(k04)常开触点、前向指令继电器(k05)常闭触点、零速继电器(k02)常开触点和后向指令继电器(k06)线圈。
11.根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，包括：
12.司机室占有继电器(k01)常开触点在所在司机室被占有时闭合；
13.零速状态下，如果此时司机控制室方向手柄为前向或者atc的信号输出方向为前向，则前向继电器(k03)常开触点闭合，后向继电器(k04)常开触点保持断开，零速继电器(k02)常开触点闭合；从而前向指令继电器(k05)线圈得电，前向指令继电器(k05)常开触点闭合，前向指令继电器(k05)常闭触点断开，以实现前向指令激活支路接通的同时，后向指令激活支路断开；
14.零速状态下，如果此时司机控制室方向手柄为后向或者atc的信号输出方向为后向，则后向继电器(k04)常开触点闭合，前向继电器(k03)常开触点保持断开，零速继电器(k02)常开触点闭合；从而后向指令继电器(k06)线圈得电，后向指令继电器(k06)常开触点闭合，后向指令继电器(k06)常闭触点断开，以实现后向指令激活支路接通的同时，前向指令激活支路断开。
15.根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种轨道交通车辆，包括上述的轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，或者，采用上述的轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，进行车辆运行方向控制。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.(1)本发明的前向指令激活支路和后向指令激活支路均能够通过继电器控制实现自锁，保证一个方向指令激活后，另一个方向指令继电器即使得电也不会影响车辆的正常运行。
18.(2)本发明通过前向指令激活支路和后向指令激活支路的互锁，能够保证车辆行驶方向的唯一性，同时第一端司机室和第二端司机室中的方向控制单元交叉互连，即第一端司机室的前向与第二端司机室的后向互连，第一端司机室的后向与第二端司机室的前向互连，从而保证车辆行驶方向的一致性和不变性。
19.(3)本发明通过tcms采集控制器手柄方向或atc信号输出的方向，并将其与列车线状态进行对比，判断是否一致，一致情况下按照车辆丢失后的方向进行锁定，保证车辆行驶方向不会改变；不一致时发出告警，能够充分保证车辆的运行安全。
20.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.图1为本发明实施例中轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统结构示意图；
具体实施方式
22.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
23.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设
备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.tcms是列车控制和管理系统train control and management system的英文简写。tcms就是通过网络(一般是铁路专用网络tcn、worldfip、longworks等)将列车的各种控制设备连接起来，设立主控设备，进行同一控制和信息共享。
26.atc是automatic train control的缩写，atc系统就是列车自动控制系统(automatic train control，简称atc)。
27.实施例一
28.在一个或多个实施方式中，公开了一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，参照图1，具体包括：分别设置在第一端司机室和第二端司机室中的方向控制单元；方向控制单元包括：并联连接的前向指令激活支路和后向指令激活支路；
29.其中，前向指令激活支路包括：串联连接的司机室占有继电器(k01)常开触点、前向继电器(k03)常开触点、后向指令继电器(k06)常闭触点、零速继电器(k02)常开触点和前向指令继电器(k05)线圈；
30.后向指令激活支路包括：与司机室占有继电器(k01)常开触点串联连接的后向继电器(k04)常开触点、前向指令继电器(k05)常闭触点、零速继电器(k02)常开触点和后向指令继电器(k06)线圈。
31.本实施例中，方向控制单元只有所在的司机室被占用时才有效；下面以第一端司机室被占用为例进行说明；
32.司机室占用继电器(k01)常开触点在其所在的司机室被占用时闭合，若第一端司机室被占用后，如果此时司机控制室方向手柄为前向或者atc的信号输出方向为前向，则零速状态下，位于该端的方向控制单元中，前向继电器(k03)常开触点闭合，后向继电器(k04)常开触点保持断开，零速继电器(k02)常开触点闭合；
33.从而前向指令继电器(k05)线圈得电，前向指令继电器(k05)常开触点闭合，旁路掉与其并联的后向指令继电器(k06)常闭触点和零速继电器(k02)常开触点，实现前向指令激活支路的自锁；同时，后向继电器(k04)常开触点和前向指令继电器(k05)常闭触点断开，从而后向指令继电器(k06)线圈不得电，其常开触点保持断开，实现了前向指令激活支路接通的同时，切断后向指令激活支路，保证了车辆行驶方向为第一端司机室的前向。
34.而与第一端司机室的前向指令激活支路相连接的第二端司机室的后向指令激活支路中，继电器(k06)线圈得电，其常开触点闭合，此时第二端司机室的后向指令激活支路得电，同样保证了车辆行驶方向为第二端司机室的后向，实现两端车辆行驶方向的统一。
35.若第一端司机室被占用后，如果此时司机控制室方向手柄为后向或者atc的信号输出方向为后向，则零速状态下，位于该端的方向控制单元中，则后向继电器(k04)常开触点闭合，前向继电器(k03)常开触点保持断开，零速继电器(k02)常开触点闭合；从而后向指令继电器(k06)线圈得电，后向指令继电器(k06)常开触点闭合，后向指令继电器(k06)常闭触点断开，以实现后向指令激活支路接通的同时，前向指令激活支路断开；保证了车辆行驶方向为第一端司机室的后向。
36.而与第一端司机室的后向指令激活支路相连接的第二端司机室的前向指令激活
支路中，继电器(k05)线圈得电，其常开触点闭合，此时第二端司机室的前向指令激活支路得电，同样保证了车辆行驶方向为第二端司机室的前向，实现两端车辆行驶方向的统一。
37.本实施例中，司机在某一端司机室内投入钥匙，则说明该端司机室被占用，该端司机室内的司机室占用继电器(k01)常开触点闭合；
38.在手动操作模式下，如果监测到司机控制器手柄的方向为前向；或者，在自动操作模式下，atc输出了前向形式的信号，则前向继电器(k03)的常开触点闭合；车辆在零速状态下，零速继电器(k02)常开触点闭合。
39.而列车线在司机室投入钥匙，且司机控制器手柄转向，或者atc输出车辆运行方向信号时，列车线上得电。第一端司机室和第二端司机室的司机室占用继电器(k01)均与列车线连接。
40.本实施例中，在手动操作模式下，如果检测到司机控制器手柄的方向为前向或后向，且列车线上得电，说明两者状态一致；在自动操作模式下，如果atc输出了车辆前向或后向运行的信号，且列车线上得电，说明两者状态一致。
41.如果一致，在车辆非零速状态下，将车辆运行方向按照丢失零速时的方向进行锁定，并向牵引制动系统发送锁定后的方向，运行过程中出现方向列车线异常也不会改变。
42.如果不一致，则在零速后封锁牵引，并在车辆人机界面hmi(全自动车辆同时在地面车辆调显示屏)进行弹窗提示，由工作人员确定方向，确认后解除牵引封锁，允许再次启动车辆。
43.本实施例通过硬件控制和软件控制相结合的方式，确保了车辆运行方向的准确性和可靠性，保证车辆在一次运行过程中仅能够沿一个方向运行，确保行车安全。
44.实施例二
45.在一个或多个实施方式中，公开了一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，具体包括如下过程：
46.(1)司机室占有继电器(k01)常开触点在所在司机室被占有时闭合；
47.(2)若第一端司机室被占用后，如果此时司机控制室方向手柄为前向或者atc的信号输出方向为前向，则零速状态下，位于该端的方向控制单元中，前向继电器(k03)常开触点闭合，后向继电器(k04)常开触点保持断开，零速继电器(k02)常开触点闭合；
48.从而前向指令继电器(k05)线圈得电，前向指令继电器(k05)常开触点闭合，旁路掉与其并联的后向指令继电器(k06)常闭触点和零速继电器(k02)常开触点，实现前向指令激活支路的自锁；同时，后向继电器(k04)常开触点和前向指令继电器(k05)常闭触点断开，从而后向指令继电器(k06)线圈不得电，其常开触点保持断开，实现了前向指令激活支路接通的同时，切断后向指令激活支路，保证了车辆行驶方向为第一端司机室的前向。
49.(3)若第一端司机室被占用后，如果此时司机控制室方向手柄为后向或者atc的信号输出方向为后向，则零速状态下，位于该端的方向控制单元中，则后向继电器(k04)常开触点闭合，前向继电器(k03)常开触点保持断开，零速继电器(k02)常开触点闭合；从而后向指令继电器(k06)线圈得电，后向指令继电器(k06)常开触点闭合，后向指令继电器(k06)常闭触点断开，以实现后向指令激活支路接通的同时，前向指令激活支路断开；保证了车辆行驶方向为第一端司机室的后向。
50.作为更进一步地实施方案，可以通过tcms采集司控器手柄方向和信号输出的方
向，同时采集方向列车线状态，判断司控器手柄方向或信号输出的方向，与方向列车线状态是否一致，若一致，按照丢失后的方向进行车辆运行方向锁定，向牵引制动系统发送锁定后的方向，运行过程中保持该方向不变；若不一致，零速后封锁牵引制动系统，并发送告警信号。
51.上述过程的具体实现方式已经在实施例一中进行了说明，此处不再详述。
52.实施例三
53.在一个或多个实施方式中，公开了一种轨道交通车辆，包括实施例一中所述的轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，或者，采用实施例二中所述的轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，进行车辆运行方向控制。
54.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，包括：分别设置在第一端司机室和第二端司机室中的方向控制单元；所述方向控制单元包括：并联连接的前向指令激活支路和后向指令激活支路；所述前向指令激活支路包括：串联连接的司机室占有继电器常开触点、前向继电器常开触点、后向指令继电器常闭触点、零速继电器常开触点和前向指令继电器线圈；所述后向指令激活支路包括：与司机室占有继电器常开触点串联连接的后向继电器常开触点、前向指令继电器常闭触点、零速继电器常开触点和后向指令继电器线圈。2.如权利要求1所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，所述前向指令激活支路中，后向指令继电器常闭触点串联零速继电器常开触点的旁路并联前向指令继电器常开触点。3.如权利要求1所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，所述后向指令激活支路中，前向指令继电器常闭触点串联零速继电器常开触点的旁路并联后向指令继电器常开触点。4.如权利要求1所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，所述第一端司机室中方向控制单元的前向指令激活支路，与第二端司机室中方向控制单元的后向指令激活支路连接；所述第一端司机室中方向控制单元的后向指令激活支路，与第二端司机室中方向控制单元的前向指令激活支路连接。5.如权利要求1所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，所述司机室占有继电器常开触点在所在司机室被占有时闭合；零速状态下，如果此时司机控制室方向手柄为前向或者atc信号输出方向为前向，则前向继电器常开触点闭合，后向继电器常开触点保持断开，零速继电器常开触点闭合；从而前向指令继电器线圈得电，前向指令继电器常开触点闭合，前向指令继电器常闭触点断开，以实现前向指令激活支路接通的同时，后向指令激活支路断开。6.如权利要求1所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，所述司机室占有继电器常开触点在所在司机室被占有时闭合；零速状态下，如果此时司机控制室方向手柄为后向或者atc信号输出方向为后向，则后向继电器常开触点闭合，前向继电器常开触点保持断开，零速继电器常开触点闭合；从而后向指令继电器线圈得电，后向指令继电器常开触点闭合，后向指令继电器常闭触点断开，以实现后向指令激活支路接通的同时，前向指令激活支路断开。7.如权利要求1所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，其特征在于，还包括：tcms，tcms采集司机控制器手柄方向或atc信号输出的方向，并与列车线状态进行比较，若一致，按照零速丢失后的方向进行车辆运行方向锁定，向牵引制动系统发送锁定后的方向，运行过程中保持该方向不变；若不一致，零速后封锁牵引制动系统，并发送告警信号。8.一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，其特征在于，包括：司机室占有继电器常开触点在所在司机室被占有时闭合；零速状态下，如果此时司机控制室方向手柄为前向或者atc的信号输出方向为前向，则前向继电器常开触点闭合，后向继电器常开触点保持断开，零速继电器常开触点闭合；从而前向指令继电器线圈得电，前向指令继电器常开触点闭合，前向指令继电器常闭触点断开，以实现前向指令激活支路接通的同时，后向指令激活支路断开；
零速状态下，如果此时司机控制室方向手柄为后向或者atc的信号输出方向为后向，则后向继电器常开触点闭合，前向继电器常开触点保持断开，零速继电器常开触点闭合；从而后向指令继电器线圈得电，后向指令继电器常开触点闭合，后向指令继电器常闭触点断开，以实现后向指令激活支路接通的同时，前向指令激活支路断开。9.如权利要求8所述的一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，其特征在于，tcms采集司机控制器手柄方向或atc信号输出的方向，并与列车线状态进行比较，若一致，按照零速丢失后的方向进行车辆运行方向锁定，向牵引制动系统发送锁定后的方向，运行过程中保持该方向不变；若不一致，零速后封锁牵引制动系统，并发送告警信号。10.一种轨道交通车辆，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统，或者，采用权利要求8-9任一项所述的轨道交通车辆运行过程中的方向控制方法，进行车辆运行方向控制。

技术总结

本发明公开了一种轨道交通车辆运行过程中的方向控制系统、方法及车辆，包括：分别设置在第一端司机室和第二端司机室中的方向控制单元；方向控制单元包括并联连接的前向指令激活支路和后向指令激活支路；前向指令激活支路包括：串联连接的司机室占有继电器常开触点、前向继电器常开触点、后向指令继电器常闭触点、零速继电器常开触点和前向指令继电器线圈；后向指令激活支路包括：与司机室占有继电器常开触点串联连接的后向继电器常开触点、前向指令继电器常闭触点、零速继电器常开触点和后向指令继电器线圈。本发明的前向指令激活支路和后向指令激活支路均能够实现自锁，保证车辆运行方向的准确可靠。辆运行方向的准确可靠。辆运行方向的准确可靠。