本發(fā)明涉及軌道電機(jī)車領(lǐng)域，具體為一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車無(wú)人駕駛系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，為引導(dǎo)城市結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化空間布局、提高土地使用效率，我國(guó)不斷推進(jìn)城市軌道交通的建設(shè)，各地方政府也積極籌備，提交城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃。這都將為城市軌道交通各子行業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)需求。

牽引機(jī)車作為軌道交通建設(shè)中的重要設(shè)備，是軌道車輛運(yùn)輸?shù)囊环N牽引設(shè)備，在軌道交通基礎(chǔ)建設(shè)中，發(fā)揮著重要作用，廣泛使用在隧道掘進(jìn)時(shí)長(zhǎng)距離、大噸位物料運(yùn)輸。目前大部分隧道建設(shè)運(yùn)輸機(jī)車都是軌道電機(jī)車，采用新能源動(dòng)力模組供給直流電源是研究和發(fā)展的主流。

隧道存在電磁環(huán)境復(fù)雜、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、濕度大、噪聲大等惡劣條件，軌道電機(jī)車駕駛?cè)藛T的工作條件十分艱苦，隧道掘進(jìn)24小時(shí)不間斷施工，駕駛?cè)藛T工作強(qiáng)度大，易造成疲勞駕駛，引發(fā)事故。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，研發(fā)一套隧道建設(shè)軌道電機(jī)車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和人工駕駛的輪流切換，意義非凡。

目前，無(wú)人駕駛系統(tǒng)在世界很多城市軌道交通中得到了廣泛的應(yīng)用，如哥本哈根、巴黎、新加坡等。除此以外，還有很多城市在考慮或正在將既有地鐵改建成無(wú)人駕駛的軌道交通，如法國(guó)巴黎、德國(guó)的紐倫堡、柏林、漢堡、法蘭克福等，無(wú)人駕駛系統(tǒng)技術(shù)正逐步成為引領(lǐng)世界軌道交通先進(jìn)技術(shù)的潮流。相對(duì)于國(guó)外比較成熟的無(wú)人駕駛技術(shù)，我國(guó)的軌道交通無(wú)人駕駛技術(shù)正處于起步階段，還有很長(zhǎng)的路要走，具有很廣闊的發(fā)展前景。隨著地下軌道交通在我國(guó)的快速發(fā)展，無(wú)人駕駛的隧道建設(shè)軌道電機(jī)車在提高運(yùn)輸效率、運(yùn)行的可靠性方面具有很大優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)隧道建設(shè)軌道電機(jī)車的無(wú)人駕駛是十分必要的。

無(wú)人駕駛電軌道電機(jī)車運(yùn)輸?shù)谋匾员憩F(xiàn)如下：目前國(guó)內(nèi)隧道建設(shè)運(yùn)輸發(fā)展需求：目前國(guó)內(nèi)許多城市都在進(jìn)行地下軌道交通建設(shè)，工期短，需要高效率運(yùn)輸方式；經(jīng)濟(jì)效益的需求：目前人工成本逐年增大，采用軌道電機(jī)車無(wú)人駕駛技術(shù)能帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)效益；社會(huì)效益的需求：在隧道復(fù)雜環(huán)境下，軌道電機(jī)車故障引發(fā)的人身傷害都會(huì)給社會(huì)和家庭帶來(lái)無(wú)法挽回的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車無(wú)人駕駛系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車無(wú)人駕駛系統(tǒng)，包括中央控制器、定位系統(tǒng)、傳感設(shè)備、多個(gè)無(wú)線信標(biāo)、手持集控終端以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述傳感設(shè)備和多個(gè)無(wú)線信標(biāo)連接數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)連接中央控制器，所述定位系統(tǒng)連接中央控制器，所述中央控制器還分別連接手持集控終端和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述中央控制器還連接新能源動(dòng)力模組和檔位操縱器，所述中央控制器連接變頻器，所述變頻器連接電機(jī)。

優(yōu)選的，所述中央控制器包括外殼體，所述外殼體上端設(shè)有收發(fā)天線，所述外殼體前端面設(shè)有顯示屏，所述顯示屏下端設(shè)有功能按鈕，所述顯示屏上端設(shè)有狀態(tài)指示燈，所述外殼體內(nèi)部設(shè)有控制電路板，所述控制電路板上設(shè)有核心控制單元、數(shù)據(jù)模組采集器、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)以及WIFI模塊，所述核心控制單元雙向連接數(shù)據(jù)模組采集器、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)模組采集器雙向連接動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)，所述核心控制單元通過(guò)WIFI模塊分別連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和手持集控終端。

優(yōu)選的，所述手持集控終端包括外殼，所述外殼前端面設(shè)有顯示面板，所述顯不面板下端設(shè)有多個(gè)功能按鍵，所述功能按鍵下端設(shè)有麥克風(fēng)，所述外殼上端設(shè)有天線，所述多個(gè)功能按鍵包括系統(tǒng)全呼鍵、緊急呼叫鍵、開(kāi)機(jī)鍵、關(guān)機(jī)鍵、確定鍵、返回鍵、更新鍵、記錄鍵、單呼鍵、群呼鍵、組呼鍵、廣播呼鍵、正向行駛鍵、反向行駛鍵、模式選擇鍵、啟動(dòng)鍵以及緊急制動(dòng)鍵。

優(yōu)選的，所述定位系統(tǒng)包括定位分站、基準(zhǔn)定位器和移動(dòng)定位終端，所述移動(dòng)定位終端信號(hào)連接基準(zhǔn)定位器，所述基準(zhǔn)定位器信號(hào)連接定位分站，所述定位分站通過(guò)光纖連接光纖數(shù)據(jù)傳輸接口，所述光纖數(shù)據(jù)傳輸接口通過(guò)光纖連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。

優(yōu)選的，所述多個(gè)無(wú)線信標(biāo)包括第一無(wú)線信標(biāo)、第二無(wú)線信標(biāo)、第三無(wú)線信標(biāo)、第N無(wú)線信標(biāo)，N為大于3的整數(shù)，相鄰兩個(gè)無(wú)線信標(biāo)之間間距為90米-110米，所述多個(gè)無(wú)線信標(biāo)處還安裝有聲吶裝置。

優(yōu)選的，所述傳感設(shè)備包括紅外探頭、超聲探頭、視頻傳感器以及自動(dòng)駕駛軌道電機(jī)車位置速度輔助傳感器，所述紅外探頭、超聲探頭、視頻傳感器安裝在軌道電機(jī)車前部，所述自動(dòng)駕駛軌道電機(jī)車位置速度輔助傳感器安裝在軌道電機(jī)車車輪上。

優(yōu)選的，所述無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)采用2.4G無(wú)線射頻的傳輸通道。

優(yōu)選的，其使用方法包括以下步驟：

A、數(shù)據(jù)模組采集器采集軌道電機(jī)車速度、位置、動(dòng)力模組信息、軌道電機(jī)車載重、道路前方是否有障礙物等信息，通過(guò)自身算法處理后，向新能源動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)、變頻器自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)指令信息；

B、變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)軌道電機(jī)車加速、減速、急停等操作，使機(jī)車按照預(yù)先設(shè)定的行駛路線、速度運(yùn)行；

C、中央控制器通過(guò)自身攜帶的WIFI模塊能夠接受手持集控終端發(fā)送的指令，對(duì)軌道電機(jī)車進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控和近距離的位置精確微調(diào)；

D、軌道電機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)信息、進(jìn)出次數(shù)及載重噸位信息發(fā)送給數(shù)據(jù)模組采集器，從而發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了軌道電機(jī)車手動(dòng)、自動(dòng)一體的操控模式的統(tǒng)一，即完全保留了現(xiàn)有人工駕駛模式，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛模式，提高隧道建設(shè)軌道電機(jī)車運(yùn)行可靠性和運(yùn)行效率，節(jié)省大量人力，達(dá)到軌道電機(jī)車智能控制的目的。

(2)本發(fā)明采用的中央控制器能夠?qū)崿F(xiàn)軌道電機(jī)車電能使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能控制機(jī)車的運(yùn)行速度，高效利用機(jī)車動(dòng)力電能；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工反饋，和“傳統(tǒng)手動(dòng)操作模式”相比，軌道電機(jī)車按照“智能能耗控制操作模式運(yùn)行”時(shí)，能夠合理避免不必要的電能浪費(fèi)。

(3)本發(fā)明采用的手持集控終端能夠控制軌道電機(jī)車的近距離精確移位、遠(yuǎn)距離運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)帶有集群語(yǔ)音對(duì)講功能，提高隧道建設(shè)軌道新能源電機(jī)車運(yùn)行可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)隧道建設(shè)軌道電機(jī)車的遠(yuǎn)程調(diào)度，為隧道建設(shè)軌道電機(jī)車的智能控制提供支撐。

(4)本發(fā)明采用的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力模組狀況以及軌道電機(jī)車運(yùn)行狀況信息，還能采集機(jī)車實(shí)時(shí)定位信息，機(jī)車進(jìn)出軌道次數(shù)及載重信息，提高機(jī)車運(yùn)行可靠性，為軌道電機(jī)車的智能控制提供支撐。

(5)本發(fā)明采用2.4G無(wú)線射頻的傳輸通道，能夠?qū)崿F(xiàn)500m高質(zhì)量實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基于有線信號(hào)傳輸?shù)纳漕l識(shí)別技術(shù)。

(6)本發(fā)明通過(guò)在無(wú)線信標(biāo)處加裝聲吶裝置，對(duì)無(wú)線射頻定位技術(shù)加以優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)原有2-3米定位誤差基礎(chǔ)上的精確定位。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的中央控制器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的中央控制器控制原理框圖；

圖4為本發(fā)明的手持集控終端結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的定位系統(tǒng)原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1-5，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種隧道建設(shè)新能源軌道電機(jī)車無(wú)人駕駛系統(tǒng)，包括中央控制器1、定位系統(tǒng)2、傳感設(shè)備、多個(gè)無(wú)線信標(biāo)、手持集控終端3以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)4，所述傳感設(shè)備和多個(gè)無(wú)線信標(biāo)連接數(shù)據(jù)采集模塊5，所述數(shù)據(jù)采集模塊5通過(guò)無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)6連接中央控制器1，本發(fā)明采用2.4G無(wú)線射頻的傳輸通道，能夠?qū)崿F(xiàn)500m高質(zhì)量實(shí)時(shí)信號(hào)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于基于有線信號(hào)傳輸?shù)纳漕l識(shí)別技術(shù)；無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)6采用2.4G無(wú)線射頻的傳輸通道；所述定位系統(tǒng)2連接中央控制器1，所述中央控制器1還分別連接手持集控終端3和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)4，所述中央控制器1還連接新能源動(dòng)力模組7和檔位操縱器8，所述中央控制器1連接變頻器9，所述變頻器9連接電機(jī)10；多個(gè)無(wú)線信標(biāo)包括第一無(wú)線信標(biāo)30、第二無(wú)線信標(biāo)31、第三無(wú)線信標(biāo)32、第N無(wú)線信標(biāo)，N為大于3的整數(shù)，相鄰兩個(gè)無(wú)線信標(biāo)之間間距為90米-110米，所述多個(gè)無(wú)線信標(biāo)處還安裝有聲吶裝置，本發(fā)明通過(guò)在無(wú)線信標(biāo)處加裝聲吶裝置，對(duì)無(wú)線射頻定位技術(shù)加以優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)原有2-3米定位誤差基礎(chǔ)上的精確定位；傳感設(shè)備包括紅外探頭33、超聲探頭34、視頻傳感器35以及自動(dòng)駕駛軌道電機(jī)車位置速度輔助傳感器36，所述紅外探頭33、超聲探頭34、視頻傳感器35安裝在軌道電機(jī)車前部，所述自動(dòng)駕駛軌道電機(jī)車位置速度輔助傳感器36安裝在軌道電機(jī)車車輪上。

本實(shí)施例中，中央控制器1包括外殼體11，所述外殼體11上端設(shè)有收發(fā)天線12，所述外殼體11前端面設(shè)有顯示屏13，所述顯示屏13下端設(shè)有功能按鈕14，所述顯示屏13上端設(shè)有狀態(tài)指示燈15，所述外殼體11內(nèi)部設(shè)有控制電路板16，所述控制電路板16上設(shè)有核心控制單元17、數(shù)據(jù)模組采集器18、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)19以及WIFI模塊20，所述核心控制單元17雙向連接數(shù)據(jù)模組采集器18、動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)19，所述數(shù)據(jù)模組采集器18雙向連接動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)19，所述核心控制單元17通過(guò)WIFI模塊20分別連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)4和手持集控終端3，本發(fā)明采用的中央控制器能夠?qū)崿F(xiàn)軌道電機(jī)車電能使用情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能控制機(jī)車的運(yùn)行速度，高效利用機(jī)車動(dòng)力電能；同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工反饋，和“傳統(tǒng)手動(dòng)操作模式”相比，軌道電機(jī)車按照“智能能耗控制操作模式運(yùn)行”時(shí)，能夠合理避免不必要的電能浪費(fèi)。

本實(shí)施例中，手持集控終端3包括外殼21，所述外殼21前端面設(shè)有顯示面板22，所述顯示面板22下端設(shè)有多個(gè)功能按鍵23，所述功能按鍵23下端設(shè)有麥克風(fēng)24，所述外殼21上端設(shè)有天線25，所述多個(gè)功能按鍵23包括系統(tǒng)全呼鍵、緊急呼叫鍵、開(kāi)機(jī)鍵、關(guān)機(jī)鍵、確定鍵、返回鍵、更新鍵、記錄鍵、單呼鍵、群呼鍵、組呼鍵、廣播呼鍵、正向行駛鍵、反向行駛鍵、模式選擇鍵、啟動(dòng)鍵以及緊急制動(dòng)鍵，本發(fā)明采用的手持集控終端能夠控制軌道電機(jī)車的近距離精確移位、遠(yuǎn)距離運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)帶有集群語(yǔ)音對(duì)講功能，提高隧道建設(shè)軌道新能源電機(jī)車運(yùn)行可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)隧道建設(shè)軌道電機(jī)車的遠(yuǎn)程調(diào)度，為隧道建設(shè)軌道電機(jī)車的智能控制提供支撐。

另外，本實(shí)施例中，定位系統(tǒng)2包括定位分站26、基準(zhǔn)定位器27和移動(dòng)定位終端28，所述移動(dòng)定位終端28信號(hào)連接基準(zhǔn)定位器27，所述基準(zhǔn)定位器27信號(hào)連接定位分站26，所述定位分站26通過(guò)光纖連接光纖數(shù)據(jù)傳輸接口29，所述光纖數(shù)據(jù)傳輸接口29通過(guò)光纖連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，將基準(zhǔn)定位器的位置坐標(biāo)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中。系統(tǒng)上電之后，定位分站創(chuàng)建起一個(gè)無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)，基準(zhǔn)定位器依次加入到無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)中。軌道電機(jī)車攜帶移動(dòng)定位終端，移動(dòng)定位終端定時(shí)向外發(fā)送包含自身ID的定位信息，基準(zhǔn)定位器收到后加上該基準(zhǔn)定位器ID和RSSI信息，通過(guò)無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給定位分站，定位分站再通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，根據(jù)RSSI信息及已知的基準(zhǔn)定位器坐標(biāo)信息和定位算法，數(shù)據(jù)處理服務(wù)器即可計(jì)算出移動(dòng)定位終端的位置坐標(biāo)，也就是軌道電機(jī)車的位置坐標(biāo)。

本發(fā)明的使用方法包括以下步驟：

A、數(shù)據(jù)模組采集器采集軌道電機(jī)車速度、位置、動(dòng)力模組信息、軌道電機(jī)車載重、道路前方是否有障礙物等信息，通過(guò)自身算法處理后，向新能源動(dòng)力模組能量管理系統(tǒng)、變頻器自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)指令信息；

B、變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)軌道電機(jī)車加速、減速、急停等操作，使機(jī)車按照預(yù)先設(shè)定的行駛路線、速度運(yùn)行；

C、中央控制器通過(guò)自身攜帶的WIFI模塊能夠接受手持集控終端發(fā)送的指令，對(duì)軌道電機(jī)車進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控和近距離的位置精確微調(diào)；

D、軌道電機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)信息、進(jìn)出次數(shù)及載重噸位信息發(fā)送給數(shù)據(jù)模組采集器，從而發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)了軌道電機(jī)車手動(dòng)、自動(dòng)一體的操控模式的統(tǒng)一，即完全保留了現(xiàn)有人工駕駛模式，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛模式，提高隧道建設(shè)軌道電機(jī)車運(yùn)行可靠性和運(yùn)行效率，節(jié)省大量人力，達(dá)到軌道電機(jī)車智能控制的目的；另外，本發(fā)明采用的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)力模組狀況以及軌道電機(jī)車運(yùn)行狀況信息，還能采集機(jī)車實(shí)時(shí)定位信息，機(jī)車進(jìn)出軌道次數(shù)及載重信息，提高機(jī)車運(yùn)行可靠性，為軌道電機(jī)車的智能控制提供支撐。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。