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一种智能列车系统

阅读:367发布:2020-05-15

专利汇可以提供一种智能列车系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供一种智能列车系统,所述智能列车系统中,旅客系统包括车内 环境控制 子系统、娱乐影音子系统、旅客信息服务子系统及行为分析子系统;列控系统包括调度指挥子系统、运输组织管理子系统、车载信息传输与通信子系统及信息与运营管理子系统; 制动 系统 包括制动设备管理子系统以及制动控制策略优化子系统; 转向架 包括轮对 轴箱 定位 装置、构架、悬挂系统及辅助装置;车体包括承载结构、附件安装结构、头车前部结构及 风 挡与车端缓冲设备;牵引系统包括牵引设备管理子系统及牵引控制策略优化子系统。本发明实施例提供的智能列车系统,通过根据列车智能化发展的要求,合理设置列车中各功能模 块 及结构模块,提高了列车的智能化 水 平。,下面是一种智能列车系统专利的具体信息内容。

1.一种智能列车系统,包括旅客系统、列控系统、制动系统、转向架、车体以及牵引系统,其特征在于,所述旅客系统包括车内环境控制子系统、娱乐影音子系统、旅客信息服务子系统以及行为分析子系统;所述列控系统包括调度指挥子系统、运输组织管理子系统、车载信息传输与通信子系统以及信息与运营管理子系统;所述制动系统包括制动设备管理子系统以及制动控制策略优化子系统;所述转向架包括轮对轴箱定位装置、构架、悬挂系统以及辅助装置;所述车体包括承载结构、附件安装结构、头车前部结构以及挡与车端缓冲设备;所述牵引系统包括牵引设备管理子系统以及牵引控制策略优化子系统。
2.根据权利要求1所述的智能列车系统,其特征在于,所述车内环境控制子系统用于根据环境变化自适应调节车内环境参数;所述娱乐影音子系统用于实现VR沉浸式娱乐和个性化娱乐内容推送;所述旅客信息服务子系统用于实现轨道交通多式联运与乘客无缝换乘以及室内位置信息精确引导;所述行为分析系统用于司机驾驶状态监控及乘客异动安全监控。
3.根据权利要求1所述的智能列车系统,其特征在于,所述调度指挥子系统用于实现列车组合导航定位、列车自动驾驶和智能调度;所述运输组织管理子系统用于实现智能化管理和调节列车运行,采用优化算法决策支持系统来保证网络运营的稳定性,以提升客运运能、货运运能和运输安全保障;所述车载信息传输与通信子系统用于应用车载以太网和车地传输,通过车地通信将信号发送至车载设备把一部分由地面设备实现的功能转移到车载设备,以及追踪列车交互数据;所述信息与运营管理子系统用于列车状态信息感知大数据与多终端的主动运维、故障预测与健康管理以及协同应急指挥。
4.根据权利要求1所述的智能列车系统,其特征在于,所述制动设备管理子系统用于制动气压智能监控以及制动盘与制动器磨耗管理;所述制动控制策略优化子系统用于实施及优化多列车群体协同制动控制策略、制动特性曲线以及制动节能控制策略。
5.根据权利要求1所述的智能列车系统,其特征在于,所述轮对轴箱定位装置用于轴承故障自动辨识与安全预警、主动轮对连接及控制、车轮及线路无损检测、自感知主动径向定位以及橡胶节点失效监测与预警;所述构架用于进行构架疲劳在线监控与预警、构架关键制造工艺获取以及构架结构设计;所述悬挂系统用于悬挂系统感知与智能控制;所述辅助装置用于防倾覆主动控制以及基于多数据融合的转向架综合安全监控。
6.根据权利要求1所述的智能列车系统,其特征在于,在所述承载结构方面,进行承载结构安全防护以及承载结构刚度设计和验证;在附件安装结构方面,进行导流罩降噪和设备舱设计;在所述头车前部结构方面,进行头车气动设计和头车流线型外观设计;在所述风挡与车端缓冲设备方面,使用车钩以及进行气密性与隔声降噪处理。
7.根据权利要求1所述的智能列车系统,其特征在于,所述牵引设备管理子系统用于牵引电机故障自诊断、受电弓异常检测以及弓网噪声主动控制;所述牵引控制策略优化子系统用于实施和优化多列车群体协同牵引控制策略、牵引特性曲线以及牵引节能控制策略。

说明书全文

一种智能列车系统

技术领域

[0001] 本发明涉及列车技术领域,具体涉及一种智能列车系统。

背景技术

[0002] 20世纪90年代以来,路在世界范围内再度全面振兴,高速铁路的发展就是其中最主要的标志之一。近代高速铁路核心的高速列车,在克服了高速带来的一系列技术难题之后,得到了迅猛发展。国际上高速列车的发展方向是在不断提高列车运行速度的同时,更加注重列车智能化的发展,现代高速列车的智能化是一项重要的技术指标,也是铁路现代化平的重要体现。
[0003] 高端技术推动我国轨道交通智能化发展。智能化、信息化、数字化技术的应用推广为轨道交通快速和可持续发展提供坚实的基础,成为我国轨道交通快速、健康、可持续发展的有保证。随着现代化不断深入,传统列车系统未能将现代高端技术充分运用至列车各个系统层面,致使传统列车系统渐渐不能满足对当代列车出行安全性、定制化和个性化服务等的需求。

发明内容

[0004] 为解决现有技术中的问题,本发明实施例提供一种智能列车系统,包括旅客系统、列控系统、制动系统、转向架、车体以及牵引系统,其中,所述旅客系统包括车内环境控制子系统、娱乐影音子系统、旅客信息服务子系统以及行为分析子系统;所述列控系统包括调度指挥子系统、运输组织管理子系统、车载信息传输与通信子系统以及信息与运营管理子系统;所述制动系统包括制动设备管理子系统以及制动控制策略优化子系统;所述转向架包括轮对轴箱定位装置、构架、悬挂系统以及辅助装置;所述车体包括承载结构、附件安装结构、头车前部结构以及挡与车端缓冲设备;所述牵引系统包括牵引设备管理子系统以及牵引控制策略优化子系统。
[0005] 进一步地,所述车内环境控制子系统用于根据环境变化自适应调节车内环境参数;所述娱乐影音子系统用于实现VR沉浸式娱乐和个性化娱乐内容推送;所述旅客信息服务子系统用于实现轨道交通多式联运与乘客无缝换乘以及室内位置信息精确引导;所述行为分析系统用于司机驾驶状态监控及乘客异动安全监控。
[0006] 进一步地,所述调度指挥子系统用于实现列车组合导航定位、列车自动驾驶和智能调度;所述运输组织管理子系统用于实现智能化管理和调节列车运行,采用优化算法决策支持系统来保证网络运营的稳定性,以提升客运运能、货运运能和运输安全保障;所述车载信息传输与通信子系统用于应用车载以太网和车地传输,通过车地通信将信号发送至车载设备把一部分由地面设备实现的功能转移到车载设备,以及追踪列车交互数据;所述信息与运营管理子系统用于列车状态信息感知大数据与多终端的主动运维、故障预测与健康管理以及协同应急指挥。
[0007] 进一步地,所述制动设备管理子系统用于制动气压智能监控以及制动盘与制动器磨耗管理;所述制动控制策略优化子系统用于实施及优化多列车群体协同制动控制策略、制动特性曲线以及制动节能控制策略。
[0008] 进一步地,所述轮对轴箱定位装置用于轴承故障自动辨识与安全预警、主动轮对连接及控制、车轮及线路无损检测、自感知主动径向定位以及橡胶节点失效监测与预警;所述构架用于进行构架疲劳在线监控与预警、构架关键制造工艺获取以及构架结构设计;所述悬挂系统用于悬挂系统感知与智能控制;所述辅助装置用于防倾覆主动控制以及基于多数据融合的转向架综合安全监控。
[0009] 进一步地,在所述承载结构方面,进行承载结构安全防护以及承载结构刚度设计和验证;在附件安装结构方面,进行导流罩降噪和设备舱设计;在所述头车前部结构方面,进行头车气动设计和头车流线型外观设计;在所述风挡与车端缓冲设备方面,使用车钩以及进行气密性与隔声降噪处理。
[0010] 进一步地,所述牵引设备管理子系统用于牵引电机故障自诊断、受电弓异常检测以及弓网噪声主动控制;所述牵引控制策略优化子系统用于实施和优化多列车群体协同牵引控制策略、牵引特性曲线以及牵引节能控制策略。
[0011] 本发明实施例提供的智能列车系统,通过根据列车智能化发展的要求,合理设置列车中旅客系统、列控系统、制动系统、转向架、车体以及牵引系统的功能模及结构模块,提高了列车的智能化水平。附图说明
[0012] 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。
[0013] 图1是本发明一实施例提供的智能列车系统的结构示意图;
[0014] 图2是本发明一实施例提供的智能列车系统的旅客系统的结构示意图;
[0015] 图3是本发明一实施例提供的智能列车系统的列控系统的结构示意图;
[0016] 图4是本发明一实施例提供的智能列车系统的制动系统的结构示意图;
[0017] 图5是本发明一实施例提供的智能列车系统的转向架的结构示意图;
[0018] 图6是本发明一实施例提供的智能列车系统的车体的结构示意图;
[0019] 图7是本发明一实施例提供的智能列车系统的牵引系统的结构示意图。

具体实施方式

[0020] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0021] 图1是本发明一实施例提供的智能列车系统的结构示意图。如图1所示,所述智能列车系统100包括旅客系统1、列控系统2、制动系统3、转向架4、车体5以及牵引系统6,其中,所述旅客系统1包括车内环境控制子系统11、娱乐影音子系统12、旅客信息服务子系统13以及行为分析子系统14;所述列控系统2包括调度指挥子系统21、运输组织管理子系统22、车载信息传输与通信子系统23以及信息与运营管理子系统24;所述制动系统3包括制动设备管理子系统31以及制动控制策略优化子系统32;所述转向架4包括轮对轴箱定位装置41、构架42、悬挂系统43以及辅助装置44;所述车体5包括承载结构51、附件安装结构52、头车前部结构53以及风挡与车端缓冲设备54;所述牵引系统6包括牵引设备管理子系统61以及牵引控制策略优化子系统62。
[0022] 本发明实施例提供的智能列车系统,充分利用互联网、大数据、人工智能虚拟现实等智能化行业技术,并结合轨道交通专业技术,广泛应用于列车系统安全保障、运行管理与性能提升、旅客信息服务等领域。本发明实施例提出的智能列车系统包括旅客系统1、列控系统2、制动系统3、转向架4、车体5和牵引系统6;并且,所述旅客系统1包括车内环境控制子系统11、娱乐影音子系统12、旅客信息服务子系统13以及行为分析子系统14;所述列控系统2包括调度指挥子系统21、运输组织管理子系统22、车载信息传输与通信子系统23以及信息与运营管理子系统24;所述制动系统3包括制动设备管理子系统31以及制动控制策略优化子系统32;所述转向架4包括轮对轴箱定位装置41、构架42、悬挂系统43以及辅助装置44;所述车体5包括承载结构51、附件安装结构52、头车前部结构53以及风挡与车端缓冲设备
54;所述牵引系统6包括牵引设备管理子系统61以及牵引控制策略优化子系统62。它们能够实现物联网、传感网、列车控制网络、车载传输网络的多网融合,形成自检测、自诊断、自决策能力,对走行、牵引、制动等直接影响行车安全的关键系统与部件进行动态监控、智能诊断与途中预警,对任何潜在的危险或故障状况提出警报,实现事故主动预防与故障快速处置,提升列车运行安全与可靠性,同时提高运行效率。
[0023] 本发明实施例通过根据列车智能化发展的要求,合理设置列车中旅客系统、列控系统、制动系统、转向架、车体以及牵引系统的功能模块及结构模块,提高了列车的智能化水平。
[0024] 图2是本发明一实施例提供的智能列车系统的旅客系统的结构示意图。如图2所示,所述车内环境控制子系统用于根据环境变化自适应调节车内环境参数;所述娱乐影音子系统用于实现VR沉浸式娱乐和个性化娱乐内容推送;所述旅客信息服务子系统用于实现轨道交通多式联运与乘客无缝换乘以及室内位置信息精确引导;所述行为分析系统用于司机驾驶状态监控及乘客异动安全监控。
[0025] 如图2中所示的智能列车旅客系统,在旅途中为旅客提供高效、实时、便捷的全方位服务。在移动互联网快速发展的时代,移动终端为旅客提供实时的列车信息、便捷的餐饮服务和多样的娱乐项目服务,以及与乘务员间的实时交流等智能化服务。同时,在实现智能化服务的基础上实现列车旅客服务系统的智能化管理。智能列车能够基于环境变化的车内环境自适应调节,包括光照强度调节和温度调节等过程,能够基于环境而智能地进行车内环境自适应调节。娱乐及实时信息交互服务提供广播收听和电影、音乐、游戏下载服务,能够提供VR沉浸式娱乐,为旅客提供个性化娱乐内容推动。列车信息服务包括列车时刻表、列车途径车站、列车早晚点动态信息、转乘信息、票务信息、列车内公告和通知、服务项目及监督电话信息,沿途旅游、人文、气象、新闻等信息,基于列车信息服务系统为轨道交通多式联运与乘客无缝换乘与室内位置信息精确引导提供服务。餐饮服务包括既有线列车旅客餐饮服务模式已很难满足旅客需求,需要提供自助化的订餐服务。通过对司机驾驶状态监控与乘客异动安全监控的行为分析系统,及早发现列车中存在的不稳定与不安全因素以防事故发生。通过移动终端实现旅客之间、旅客与乘务员之间信息的实时交互。智能列车旅客系统能减少列车工作人员的工作量,提高工作效率,实现列车旅客服务系统的高效管理。
[0026] 在上述实施例的基础上,本发明实施例通过合理设置旅客系统的功能,提高了旅客服务的智能化水平。
[0027] 图3是本发明一实施例提供的智能列车系统的列控系统的结构示意图。如图3所示,所述调度指挥子系统用于实现列车组合导航定位、列车自动驾驶和智能调度;所述运输组织管理子系统用于实现智能化管理和调节列车运行,采用优化算法和决策支持系统来保证网络运营的稳定性,以提升客运运能、货运运能和运输安全保障;所述车载信息传输与通信子系统用于应用车载以太网和车地传输,通过车地通信将信号发送至车载设备把一部分由地面设备实现的功能转移到车载设备,以及追踪列车交互数据;所述信息与运营管理子系统用于列车状态信息感知、大数据与多终端的主动运维、故障预测与健康管理以及协同应急指挥。
[0028] 如图3中所示的智能列车列控系统,智能列车的列控系统在调度指挥方面结合当前信息前沿技术达到列车组合导航定位、列车自动驾驶和智能调度等,对运输安全关键作业实行全过程管理,以辅助提高行车指挥效率,强化安全保障能力。在运输组织管理方面,智能化管理和调节列车运行,采用优化算法和决策支持系统来保证网络运营的稳定性,客运运能提升、货运运能提升和运输安全保障等方面得到提高,保证运输的高效执行和快速调整,满足调度计划、车流预测、枢纽管理、能源优化等多指标协调的需求,实现“列车控制和管理系统”功能的深度集成。在车载信息传输与通信方面,高性能车载以太网、高性能与稳定性的车地传输的应用,通过车—地通信发送至车载设备,前后追踪列车直接交互数据,把一部分由地面设备实现的功能转移到车载设备,降低了安全隐患,实现列控系统的功能再分配。在信息与运营管理方面,列车状态信息感知、大数据与多终端的主动运维、故障预测与健康管理平台、协同应急指挥平台实现智能列车列控系统的信息获取与运营安全管理,实时列车的状态智能感知,完善智能列车运营管理领域的应用,提高运营管理系统运行效率,增强安全性,满足乘客高品质的服务要求。
[0029] 在上述实施例的基础上,本发明实施例通过合理设置列控系统的功能模块及结构模块,提高了列控系统的智能化水平。
[0030] 图4是本发明一实施例提供的智能列车系统的制动系统的结构示意图。如图4所示,所述制动设备管理子系统用于制动气压智能监控以及制动盘与制动器磨耗管理;所述制动控制策略优化子系统用于实施及优化多列车群体协同制动控制策略、制动特性曲线以及制动节能控制策略。
[0031] 如图4中所示的智能列车制动系统。智能列车制动系统包括制动设备和制动控制策略两部分。在制动设备方面,制动气压智能监控、制动盘与制动器磨耗管理的应用,对制动系统的制动功率、操作灵敏度、响应速度、控制方式等提出更高的要求。在制动控制策略方面,采用多列车群体协同制动控制策略、制动特性曲线优化、制动节能控制策略等策略,提高智能列车的安全性、可靠性和舒适性,确保列车运行的安全,提高列车的运行速度和运输能力。
[0032] 在上述实施例的基础上,本发明实施例通过合理设置制动系统的功能模块及结构模块,提高了制动系统的智能化水平。
[0033] 图5是本发明一实施例提供的智能列车系统的转向架的结构示意图。如图5所示,所述轮对轴箱定位装置用于轴承故障自动辨识与安全预警、主动轮对连接及控制、车轮及线路无损检测、自感知主动径向定位以及橡胶节点失效监测与预警;所述构架用于进行构架疲劳在线监控与预警、构架关键制造工艺获取以及构架结构设计;所述悬挂系统用于悬挂系统感知与智能控制;所述辅助装置用于防倾覆主动控制以及基于多数据融合的转向架综合安全监控。
[0034] 如图5中所示的智能列车转向架,智能列车由轮对轴箱定位装置、架构、悬挂系统和辅助装置5个部分组成。轮对轴箱定位装置准确地评定列车转向架系统的可靠性,预测转向架系统的故障率,对于列车运行的稳定性和安全性具有重要意义。作为列车转向架系统的可靠性关键部件,轮对轴箱保证列车在轨道上的正确位置,使列车能够安全运行,其状态的好坏直接影响行车安全。因此列车转向架的轮对轴箱定位装置需要满足轴承故障自动辨识与安全预警、主动轮对连接及控制、车轮及线路无损检测、自感知主动径向定位、橡胶节点失效监测与预警等方面的要求。构架作为转向架的基础,它将轮对轴箱装置、二系悬挂装置、中央牵引装置、驱动装置、基础制动装置等组成一个整体。构架的结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力学性能和行车安全,构架会影响列车转向架的使用寿命、列车运行平稳性以及乘客的舒适性。智能列车转向架构架需要进行构架疲劳在线监控与预警,需要获得构架关键制造工艺和构架结构设计。转向架的结构要便于弹簧和减振装置的安装,悬挂系统能有效地抑制车体的振动,缓和车辆和行驶线路之间的相互作用,使之具有良好的减振性能,提高车辆运行平稳性和安全性。智能列车转向架的悬挂系统要有感知与智能控制功能。辅助装置方面则需要满足防倾覆主动控制和基于多数据融合的转向架综合安全监控功能。
[0035] 在上述实施例的基础上,本发明实施例通过合理设置转向架的功能模块及结构模块,提高了转向架的智能化水平。
[0036] 图6是本发明一实施例提供的智能列车系统的车体的结构示意图。如图6所示,在所述承载结构方面,进行承载结构安全防护以及承载结构刚度设计和验证;在附件安装结构方面,进行导流罩降噪和设备舱设计;在所述头车前部结构方面,进行头车气动设计和头车流线型外观设计;在所述风挡与车端缓冲设备方面,使用车钩以及进行气密性与隔声降噪处理。
[0037] 如图6中所示的智能列车车体,列车车体分为承载结构、附件安装结构、车头前部结构和风档及车端缓冲设备4个部分组成。在承载结构方面,列车的承载部分几乎承载了运行过程中的全部载荷,合理的承载结构设计能够最大程度发挥车体的承载能力,也能够减小车体振动,提高乘坐舒适度,需要对承载结构进行安全防护以及承载结构刚度设计和验证,以发挥承载结构的最优承载能力。在附件安装结构方面,利用导流罩降噪和设备舱设计以实现利于安装和维护的目的。在头车前部结构方面,应用头车气动设计和头车流线型外观设计,已降低列车运行的空气阻力,提高了列车稳定性和附着力。在风挡及车端缓冲设备方面,使用车钩、气密性与隔声降噪处理,对列车起到减阻降噪的作用。
[0038] 在上述实施例的基础上,本发明实施例通过合理设置车体的功能模块及结构模块,提高了车体的智能化水平。
[0039] 图7是本发明一实施例提供的智能列车系统的牵引系统的结构示意图。如图7所示,所述牵引设备管理子系统用于牵引电机故障自诊断、受电弓异常检测以及弓网噪声主动控制;所述牵引控制策略优化子系统用于实施和优化多列车群体协同牵引控制策略、牵引特性曲线以及牵引节能控制策略。
[0040] 如图7中所示的智能列车系统牵引系统,智能列车的牵引系统主要包括牵引设备和牵引控制策略两部分。在牵引设备方面,需要满足牵引电机故障自诊断、受电弓异常检测、弓网噪声主动控制等方面的功能,能够保证牵引能力和安全性能,提高动力性能,减少燃料消耗,起到减阻降噪的作用。在牵引控制策略方面,利用多列车群体协同牵引控制策略、牵引特性曲线优化技术、牵引节能控制策略等不同策略与技术,提高牵引系统的可靠性、可维护性、可用性和安全性。
[0041] 在上述实施例的基础上,本发明实施例通过合理设置牵引系统的功能模块及结构模块,提高了牵引系统的智能化水平。
[0042] 图中字母和符号分别代表如下含义:A1:智能在途预警技术,A2:智能健康管理技术,A3:智能应急处置技术;B1:智能化驱动的车辆性能提升技术,B2:智能多编组与多智能列车系统控制技术,B3:高精度定位技术,B4:智能客运组织技术,B5:智能货运组织;C1:旅客全出行链信息服务智能化。Ⅲ:互联网技术:Ⅳ:虚拟现实技术。
[0043] 本发明实施例提出的智能列车系统,集成了先进的信息处理技术、通信技术、控制与系统技术、计算智能与决策支持技术等,以实现状态感知、信息无缝传输、智能处理和共享为基础,通过高效利用与轨道交通相关的所有移动、固定、空间、时间和人力资源,能够以较低的成本达到提高交通效率、保障安全、提高服务质量和改善环境影响的目的,推动轨道交通系统安全、高效、绿色、舒适和可持续发展。
[0044] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
[0045] 通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0046] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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