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基于無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路工程車輛的通信、編組及協(xié)同作業(yè)分流

日期:2021/7/6 Click:853
其中3G通信實(shí)現(xiàn)管理部門與車隊(duì)之間的語(yǔ)音通話與作業(yè)信息傳達(dá),圖1為單臺(tái)車輛不編組時(shí)使用車載無(wú)線通信系統(tǒng)與遠(yuǎn)程終端信息交互示意圖。12鐵路工程車輛組隊(duì)安裝無(wú)線通信系統(tǒng)后,組隊(duì)車輛需要通過無(wú)線通信系統(tǒng)的編組界面進(jìn)行設(shè)置,可以對(duì)編組車輛信息設(shè)置并確認(rèn)組隊(duì),發(fā)起編組的車輛優(yōu)先設(shè)置為主車。
1鐵路工程車輛無(wú)線通信

近年來無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展迅速,可以遠(yuǎn)程、多型多功能車輛網(wǎng)絡(luò)通信。電力機(jī)車使用無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)車無(wú)線重疊已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)重載鐵路,技術(shù)成熟。工程車輛也有很多裝有網(wǎng)絡(luò)控制的鐵路工程車輛組裝了3G通信模塊,最初實(shí)現(xiàn)了車輛信息的遠(yuǎn)程監(jiān)視,但是還沒有實(shí)現(xiàn)車間的無(wú)線協(xié)同作業(yè)控制,海外也沒有工程車輛基于無(wú)線通信協(xié)同作業(yè)的先例。

鐵路工程車輛的協(xié)同工作要求無(wú)線通信穩(wěn)定,傳輸速度快,因此無(wú)線通信方面需要采用多種模式的無(wú)線通信方式,近距離300m范圍采用速度快的2.4GHz公共頻帶的無(wú)線通信方式,遠(yuǎn)距離500m~1km采用800MHz頻帶通信方式,遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離調(diào)配任務(wù)由3G模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。為了保證無(wú)線通信的穩(wěn)定性,無(wú)線通信系統(tǒng)硬件采用雙冗馀設(shè)計(jì),通信協(xié)議設(shè)計(jì)采用控制信息和基本信息分離的方式,優(yōu)先通過雙模式網(wǎng)絡(luò)發(fā)送參與控制的信息,通過低速網(wǎng)絡(luò)(3G網(wǎng)絡(luò))發(fā)送系統(tǒng)監(jiān)視無(wú)線網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),提高系統(tǒng)的可靠性。

1.1車載無(wú)線通信系統(tǒng)

工程車輛安裝車載無(wú)線通信系統(tǒng)后,各工程車輛可實(shí)現(xiàn)互動(dòng)信息交互,同時(shí)通過3G通信實(shí)現(xiàn)車輛與地面服務(wù)管理系統(tǒng)的信息交互。其中,3G通信實(shí)現(xiàn)了管理部門和車隊(duì)之間的語(yǔ)音通話和作業(yè)信息傳達(dá),圖1是單車不組時(shí)使用車載無(wú)線通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端信息交互示意圖。通過車載通信模塊可以實(shí)現(xiàn)車間信息傳遞,實(shí)現(xiàn)共同任務(wù)的多種車輛協(xié)同工作,圖2為車輛組后車輛使用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信示意圖,通過圖1方式可以通過3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)管理部門和遠(yuǎn)程終端用戶進(jìn)行工作信息的通信和語(yǔ)音通話。

1.2鐵路工程車輛組成團(tuán)隊(duì)

安裝無(wú)線通信系統(tǒng)后,組成團(tuán)隊(duì)的車輛需要通過無(wú)線通信系統(tǒng)的組成接口進(jìn)行設(shè)置,組成團(tuán)隊(duì)的車輛信息可以設(shè)置并確認(rèn)組成團(tuán)隊(duì),組成團(tuán)隊(duì)的車輛優(yōu)先設(shè)置為主要車輛。組織后,主車對(duì)組織中的車輛進(jìn)行任務(wù)分配和監(jiān)視,從車輛完成自己的任務(wù)實(shí)現(xiàn),自己的任務(wù)監(jiān)視,從車輛可以通過閱覽方式看到其他車輛的作業(yè)狀態(tài)信息,但不能修改其他車輛的任務(wù)。一旦組織完成,組織車輛只能通過編輯命令實(shí)現(xiàn)退出組織模式。系統(tǒng)檢查組織車輛的運(yùn)行方向等信息,如果不在同一車道或同一車道上存在組織車輛,系統(tǒng)將提示組織不完成。只有需要組織的車輛在同一車道上,中間沒有其他組織的車輛,組織后才能保證車輛的安全運(yùn)行。

1.3編輯組通信

編輯組后,車輛優(yōu)先使用Wi-Fi進(jìn)行通信,主要車輛位置位于車隊(duì)前端,通信有效距離300m,主要車輛與車輛之間保持編輯內(nèi)的作業(yè)數(shù)據(jù)通信,主要車輛按合作流程控制車輛的作業(yè)邏輯為了保證通道的暢通,主機(jī)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的忙碌,及時(shí)測(cè)量組織后的車輛間隔。組織通信在WiFi信號(hào)異常時(shí)采用電臺(tái)或?qū)S肎SM-R網(wǎng)絡(luò)通信方式(見圖4)。編輯主從關(guān)系不變,通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換時(shí)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換注意事項(xiàng),控制數(shù)據(jù)在指定時(shí)間內(nèi)無(wú)法發(fā)送或接收,即網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí),自動(dòng)編輯,保留編輯記錄,界面注意系統(tǒng)自主控制,網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常時(shí)可以編輯

2協(xié)同作業(yè)的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)勢(shì)

2.1協(xié)同作業(yè)的實(shí)現(xiàn)

集團(tuán)車輛協(xié)同作業(yè)的實(shí)現(xiàn)需要以下必要條件:①鐵路工程車輛設(shè)置無(wú)線通信系統(tǒng)②參加集團(tuán)的工程車輛根據(jù)車輛設(shè)計(jì)的主要功能統(tǒng)一分配任務(wù)時(shí)序,形成鐵路工程車輛無(wú)線通信協(xié)議中的功能定義③工程車隊(duì)根據(jù)作業(yè)流程進(jìn)行任務(wù)分配和執(zhí)行編組車輛協(xié)同工作的基本工作流程如圖5所示。流程如下:①組織車輛的作業(yè)流程由施工部門確定后,通過3G網(wǎng)絡(luò)或派遣任務(wù)書的傳輸達(dá)到指定組織②組織工程車輛需要從不同的作業(yè)點(diǎn)或修理點(diǎn)到達(dá)作業(yè)點(diǎn)時(shí),可以獨(dú)立運(yùn)行到達(dá)作業(yè)位置后進(jìn)行組織

③主車收到作業(yè)流程后,分配起動(dòng)任務(wù)、行走任務(wù)、主要作業(yè)任務(wù)等,具體任務(wù)執(zhí)行由各工程車自身控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)④任務(wù)完成后解除組織后收車。根據(jù)上述編輯設(shè)計(jì),篩選車到達(dá)指定作業(yè)點(diǎn)后,執(zhí)行篩選任務(wù),篩選車離開這個(gè)作業(yè)點(diǎn)繼續(xù)作業(yè),篩選車和加工車保持一定距離,加工車進(jìn)行加工加工作業(yè),與此作業(yè)方式相同,篩選車離開一定距離后,搗固車開始作業(yè)遇到突發(fā)事件,可以通過無(wú)線通信系統(tǒng)組接口的解編命令解除組,車輛可以獨(dú)立完成自己的任務(wù)自由操作,在該組完成組作業(yè)任務(wù)后返回基地前解除組。

2.2協(xié)同作業(yè)的優(yōu)勢(shì)

在鐵路工程維護(hù)作業(yè)越來越細(xì)致的環(huán)境下,某種或多種車型共同完成作業(yè)任務(wù)的情況越來越多,通過無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)車與車之間的合作,不僅提高車輛的利用效率,車輛的設(shè)計(jì)和規(guī)范使用也更加統(tǒng)一

3結(jié)語(yǔ)

本文介紹了基于無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路工程車輛通信、組織和協(xié)同作業(yè)分流,提出了多種車輛協(xié)同作業(yè)控制的基本設(shè)計(jì)構(gòu)想,解決了多種車輛協(xié)同完成作業(yè)任務(wù)的情況

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