CN101537841B - 机车混合编组的重载组合列车的控制方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铁路机车控制领域，广泛适用于铁路重载运输中不同类型机车组合牵引同一列车时机车间的同步控制，更确切的说是机车混合编组的重载组合列车的控制方法及其系统。通过控制系统对机车混编采用同步牵引控制，确保机车控制设备实时采集机车、列车工况信息和列车制动信息。在具备无线传送能力的车载控制系统的条件下，保障整个列车中的所有机车的工作协调，同时确保在控制信号传送故障的状态下全列车仍能根据主控列车司机的操纵做到可靠停车。
Description
技术领域
本发明涉及铁路机车控制领域，广泛适用于铁路重载运输中不同类型机车组合牵引同一列车时机车间的同步控制，更确切的说是机车混合编组的重载组合列车的控制方法及其系统。
背景技术
根据国外铁路重载运输的发展与经验，随着我国经济的发展和对外开放及运输的多元化，铁路客运向专线与高速发展，货运向大宗重载点对点的模式发展，发展重载长大货物列车更具有实际意义与重要的战略意义；而开行重载长大列车的关键是牵引机车组联合控制牵引技术的研究与设备的开发。
目前我国铁路普遍存在电气化线路的设计负荷能力还不能满足重载多机车牵引列车的要求，在同一供电臂下采用多机车牵引时供电臂受流能力和网压波动情况很恶劣，要增加运能就必须对供电线路和供电系统进行更新改造。
虽然多机牵引的协调与同步技术，在美国与澳大利亚和南非已广泛运用于铁路运输中，开行若干个机车牵引的数万吨的列车已很普通。但在一列车中担当牵引的机车必须同为内燃机车或同为电力机车；对于内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的同步控制目前未见报道。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种机车混合编组的重载组合列车的控制方法及控制系统，来解决内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的功率均衡和协调操纵问题，及不同类型机车的制动系统制动的同步安全问题。
即在列车具备无线传送能力的车载控制系统的条件下，保障整个列车中的所有机车的工作协调，同时确保在控制信号传送故障的状态下全列车仍能根据主控列车司机的操纵做到可靠停车。
本发明的目的是这样实现的，机车混合编组的重载组合列车的控制方法包括：
A、机车控制设备实时采集机车工况信息，并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令，提供给列车中的其他机车的控制设备；
B、机车控制设备采集列车制动情况，判断列车运行状态以及自身工况信息；
C、机车控制设备根据所述列车工况信息、适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令、运行状态，以及机车自身工况信息，通过计算生成适合控制其运行状态的控制输出。
本发明的控制系统，包括设置在内燃机车和电力机车上的控制设备，包括控制单元、与控制单元相连的机车设备、通讯单元和制动单元、工况信息采集单元，其中：
所述各个机车的制动单元通过列车管连接，用于列车中部机车控制单元获取列车制动单元的制动状态；
通讯单元用于列车头部机车与列车中部机车的控制设备之间传输工况信息；
工况信息采集单元用于采集机车的工况信息，并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的运行信息；
控制单元用于对其他各个单元的执行进行控制，以及生成控制指令。
本发明显著效果是：
1、本发明可以在不对供电线路和供电系统进行更新改造的情况下，在短时间内较大幅度的提高铁路运能，对铁路运输的挖潜提效是一种十分有效和可行的方法。
2、本发明可以合理的调节和利用动力资源减少和降低内燃机车由于燃烧不完全而造成的废气排放量；在完成其主要功能协调牵引列车的同时，从节约能源和降低废气排放污染两方面，对环境保护起到积极作用。
3、本发明可以实现在同一列车中采用不同型号的机车甚至采用不同类型的机车进行牵引的同步控制。解决铁路运输中重载组合列车同步控制对机车配置一致性要求过高的问题。
4、在未对供电系统进行改造的重载线路上开行重载列车，以及在一个供电臂内开行由更多的机车牵引的列车时，利用电力牵引和内燃牵引混编的方式解决重载运输和供电的矛盾。
5、对内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的列车制动设备、制动的控制接口进行相应的技术改造。解决了DK1和JZ7制动机的计算机控制和同步控制问题。
6、对内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车控制设备控制指令的传送方式、通道选择、可靠性验证及列车控制设备控制的安全性、可靠性和故障安全原则进行合理的选取。
附图说明
图1为本发明中控制设备构成示意图
图2为本发明方案流程图
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步详细描述
本发明提供一种机车混合编组的重载组合列车的控制方法及其控制系统，包括：
A、机车控制设备实时采集机车工况信息，并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令，提供给列车中的其他机车的控制设备；
B、机车控制设备采集列车制动情况，判断列车运行状态以及自身工况信息；
C、机车控制设备根据所述列车工况信息、适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令、运行状态，以及机车自身工况信息，通过计算生成适合控制其运行状态的控制输出。
机车控制设备实时采集机车工况信息并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令提供给列车中的其他机车的控制设备；这种适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令包括至少以下之一：列车的牵引工况信息必须是机车额定功率的百分比值；列车的电阻制动工况信息必须是机车电阻制动额定功率的百分比值；列车的空气制动工况信息必须是连续的无级调压值。
机车控制设备采集列车制动情况，判断列车运行状态以及自身工况信息；包括：制动、降速、启动及加速。
机车控制设备根据所述列车工况信息(包括：所述机车位于所述组合列车中的位置、组合列车长度、组合列车编组方式、该机车当前位置的线路信息、负载信息。)、适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令、运行状态，以及机车自身工况信息，通过计算生成适合控制其运行状态的控制输出，控制机车的运行状态。
机车控制设备实时采集机车工况信息并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的运行信息提供给列车中的头部机车的控制设备；头部机车根据此信息调整列车运行状态。
本发明还描述了一种适用于内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的控制方法的多机车运行控制系统，包括设置在内燃机车和电力机车上的控制设备；其中，所述控制设备包括的基本单元有：控制单元、与控制单元相连的机车设备、通讯单元和制动单元、工况信息采集单元。
所述各个机车的制动单元通过列车管连接，用于列车中部机车控制单元获取列车制动单元的制动状态；
通讯单元用于列车头部机车与列车中部机车的控制设备之间传输工况信息；
工况信息采集单元用于采集机车的工况信息，并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的运行信息；
控制单元用于对其他各个单元的执行进行控制，以及生成控制指令。
还包括人机接口单元，与控制单元相连，用于提供司机与设备的人机交互信息。
本发明在具备无线传送能力的车载控制系统的条件下，保障整个列车中的所有机车的工作协调，同时确保在控制信号传送故障的状态下全列车仍能根据主控列车司机的操纵做到可靠停车。还满足在山区、隧道地区应用内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车牵引技术的安全与运用要求。
在机车牵引控制上，本发明采用额定功率使用率的采样和控制方式，改变了原来依靠牵引挡位或牵引电流同步的模式。而用当前运转功率(Pt)占机车额定功率(Pe)的比例进行同步控制的模式；因为依靠牵引挡位或牵引电流同步的模式，在编组列车中使用相同型号的机车时是没有问题的，但当编组列车中使用不同型号的机车时，由于调速方式和对牵引挡位的划分的不一致，很难进行同步控制，特别是在编组列车中同时存在电力机车牵引和内燃机车牵引时情况就更为复杂。本发明的控制方法就较好的解决了这一问题。此控制方法不受牵引方式的限制，控制各机车按一定的牵引功率比进行同步，再加上对不同型号机车的自律调整，就可以很好地解决内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的同步牵引控制问题。
当一列重载列车的编组中各牵引点的机车装备的同步操纵控制系统为不同型号时，使用同步牵引控制；同步制动控制；空气同步控制等基本控制功能，各牵引点设备必须满足以下条件。
空气同步：
系统在故障或通讯中断的状态下能够根据主控机车空气制动后由列车管传递的制动波速信号，自动切断从控机车协助补风功能和从控机车的牵引状态并是从控机车产生固定减压量的制动控制功能。是不同型号和不同类型机车同步控制故障安全保护所必需的。
机车状态采样：
机车牵引和电阻制动采样采用机车满负荷使用比的计算原则，对固定挡位的有级调速系统，计算结果采用进位取整的原则。对无级调速的系统，可直接用百分比的值进行传送和控制。可保证列车中所有机车的负荷比是一致的。
生成传送信息时，传送的挡位信息计算公式如下：
信息＝(机车现状态值×100)/机车满负荷状态值，取整。
解出控制信息时，控制输出挡位计算公式如下：
挡位＝(信息值×机车满负荷状态值)/100，进位取整。
控制单元为根据列车中机车位于所述组合列车中的位置、组合列车长度、组合列车编组方式、该机车当前位置的线路信息、负载信息、适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令、运行状态，以及机车自身工况信息，通过计算生成适合控制其运行状态的控制输出，控制机车的运行状态的计算机系统控制主机。
通讯单元用于列车头部机车与列车中部机车的控制设备之间传输工况信息；
工况信息采集单元用于采集机车的工况信息，并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的运行信息；
人机接口单元与控制单元相连，用于提供司机与设备的人机交互信息。
采用本发明描述的控制方法，可以实现在同一列车中采用不同型号的机车甚至采用不同类型的机车进行牵引的同步控制。本发明可以解决铁路运输中重载组合列车同步控制对机车配置一致性要求过高的问题；同时在未对供电系统进行改造的重载线路上开行重载列车，以及在一个供电臂内开行由更多的机车牵引的列车时，利用电力牵引和内燃牵引混编的方式解决重载运输和供电的矛盾。
对内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的列车制动设备、制动的控制接口进行相应的技术改造。解决DK1和JZ7制动机的计算机控制和同步控制问题。
对内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车的牵引控制设备，牵引位置的布置及控制接口进行相应的技术改造。
对内燃机车与电力机车混合编组的重载组合列车控制设备控制指令的传送方式、通道选择、可靠性验证及列车控制设备控制的安全性、可靠性和故障安全原则进行合理的选取。
Claims (8)
1.机车混合编组的重载组合列车的控制方法，其特征在于它包括：
A、机车控制设备实时采集机车工况信息并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令提供给列车中的其他机车的控制设备；
B、机车控制设备采集列车制动情况，判断列车运行状态以及自身工况信息；
C、机车控制设备根据所述列车工况信息、适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令、运行状态，以及机车自身工况信息，通过计算生成适合控制其运行状态的控制输出。
2.根据权利要求1所述的机车混合编组的重载组合列车的控制方法，其特征在于步骤A所述适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令包括至少以下之一：列车的牵引工况信息必须是机车额定功率的百分比值；列车的电阻制动工况信息必须是机车电阻制动额定功率的百分比值；列车的空气制动工况信息必须是连续的无级调压值。
3.根据权利要求1所述的机车混合编组的重载组合列车的控制方法，其特征在于步骤B所述机车运行状态包括：制动、降速、启动及加速。
4.根据权利要求1、2或3所述的机车混合编组的重载组合列车的控制方法，其特征在于步骤C所述列车工况信息包括：所述机车位于所述组合列车中的位置、组合列车长度、组合列车编组方式、该机车当前位置的线路信息、负载信息。
5.根据权利要求4所述的机车混合编组的重载组合列车的控制方法，其特征在于步骤C包括子步骤：
机车控制设备根据所述列车工况信息、适合内燃机车与电力机车控制共性的控制指令、运行状态，以及机车自身工况信 息，通过计算生成适合控制其运行状态的控制输出；控制机车的运行状态。
6.根据权利要求1所述的机车混合编组的重载组合列车的控制方法，其特征在于，步骤C后进一步包括：实时采集机车工况信息并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的运行信息提供给列车中的头部机车的控制设备；头部机车根据此信息调整列车运行状态。
7.机车混合编组的重载组合列车的控制系统，其特征在于设置在机车上的控制设备包括控制单元、与控制单元相连的机车设备、通讯单元和制动单元、工况信息采集单元，其中：
所述混合编组的重载组合列车中的所有机车的制动单元通过列车管连接，用于列车中部机车控制单元获取列车制动单元的制动状态；
通讯单元用于列车头部机车与列车中部机车的控制设备之间传输工况信息；
工况信息采集单元用于采集机车的工况信息，并生成适合内燃机车与电力机车控制共性的运行信息；
控制单元用于对其他各个单元的执行进行控制，以及生成控制指令。
8.根据权利要求7所述的机车混合编组的重载组合列车的控制系统，其特征在于，还包括人机接口单元，与控制单元相连，用于提供司机与设备的人机交互信息。
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