CN103381798B - 轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种轨道交通车辆的电空制动控制装置及控制方法，其包括，电空制动控制模块，该电空制动控制模块向列车制动管理单元发送本车可用的最大制动力值；列车制动管理单元，计算列车可用的最大制动力值，及列车需要发挥的制动力百分比信号，并向每辆车的所述电空制动控制模块发送该百分比信号；MVB网络通讯模块，该MVB网络通讯模块设置在所述电空制动控制模块与列车制动管理单元之间，所述MVB网络通讯模块通过MVB总线与列车制动管理单元交互信息，通过CAN总线与电空制动控制模块交互信息；传感器模块，该传感器模块用于采集车辆自身信息和相关环境信息。本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法能够满足轨道交通车辆的使用要求并且具有较好的经济性。

Description

轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种轨道交通车辆制动系统的制动控制装置及其控制方法。

背景技术

目前，轨道交通车辆上使用的制动控制系统是这样工作的：首先，诊断本车的电空制动功能是否可用，若可用，则计算本车可用的最大的电制动力及摩擦制动力，并将这些信息发送给列车制动管理单元；然后，根据列车制动管理单元反馈回来的制动指令，计算本车需要发挥的电制动力和摩擦制动力；确定了需要的电制动力和摩擦制动力之后，一方面向牵引系统申请相应的电制动力，另一方面，通过控制本车的空气制动系统产生摩擦制动力。如果电制动力足以满足制动力要求时，则直接设定空气制动力的预控目标值为零，而如果电制动力不足以满足制动力要求时，就需要再设定一个空气制动的预控压力目标值，中继阀根据此预控压力，输出对应的制动缸压力。以上电制动力与空气制动力的复合作用在全列车范围内实现。

根据以上描述，不难看出，目前的轨道交通车辆的电空制动控制装置存在的缺陷是：现有技术的防滑系统与制动控制系统是相互独立的，在某辆车发生滑动时，防滑系统会减少滑动轴的制动力，防止擦轮，但列车不重新分配制动力。因此，如果轨道交通车辆之中的某辆车有轮对发生滑动，轮轨之间黏着力下降，防滑系统减少该轮对的制动力以防止打滑，这样全列车的制动力就会下降，导致制动距离延长而超过设计值，从而降低了轨道交通车辆的安全性。

因此，实有必要发明一种适用于轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：能够有效解决轨道交通车辆有轮对发生滑动时，因防滑要求降低滑行轮对制动力，而导致的列车制动力下降，从而不能满足制动距离要求的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置采用如下的技术方案：

一种轨道交通车辆的电空制动控制装置，其包括，电空制动控制模块，该电空制动控制模块向列车制动管理单元发送本车可用的最大制动力值；列车制动管理单元，计算列车可用的最大制动力值，及列车需要发挥的制动力百分比信号，并向每辆车的所述电空制动控制模块发送该百分比信号；MVB网络通讯模块，该MVB网络通讯模块设置在所述电空制动控制模块与列车制动管理单元之间，所述MVB网络通讯模块通过MVB总线与列车制动管理单元交互信息，通过CAN总线与电空制动控制模块交互信息；传感器模块，该传感器模块用于采集车辆自身信息和相关环境信息。

作为优选实施方式，所述传感器模块至少包括用于采集总风压力的总风压力传感器、用于采集预控压力的预控压力传感器和用于采集车重压力的车重压力传感器。

作为优选实施方式，本发明的制动控制系统还包括：电空制动控制电磁阀和中继阀，该电空制动控制电磁阀接收所述电空制动控制模块的充风/排风信号向中继阀输出预控压力。

作为优选实施方式，本发明的制动控制系统还包括：制动缸，所述中继阀向制动缸输出对应的压力，制动缸推动制动夹钳，使闸片与制动盘摩擦产生制动力。

一种轨道交通车辆的制动控制方法，该方法在列车内进行电制动与空气制动的复合分配，分配过程为：

计算列车能发挥的制动力：F_avai1＝∑M_iA＝∑ED_i+∑FB_i

计算列车需要的制动力：F_need＝∑M_ia

计算列车需要发挥的制动力的百分比：x％＝F_need/F_avai1×100％

计算并输出各车需要发挥的制动力：(ED_i+FB_i)×x％

其中，ED_i为：各动车可用的电制动力

FB_i为：各车可用的摩擦制动力

M_i为：各车车重

a为：列车需要的减速度

A为：列车在轨道黏着条件下适用的不产生滑行的最大减速度。

作为轨道交通车辆的制动控制方法的另一种实施方式，当某辆车发生滑行的时候，列车制动力进行重新分配，防滑系统检测到某车发生滑行时，一方面会减小制动力来控制滑行，另一方面将重新计算该车可用的制动力，其最大可用制动力ED+FB保证不超过最大黏着系数，分配过程为：

计算列车能发挥的制动力：F’_avai1＝∑M_iA’＝∑ED_i+∑FB_i+ED_n+FB_n

其中i≠n，n是发生滑行的车(实际上仍可以用∑ED_i+∑FB_i表示，这里是为了说明其中第n辆车发生了滑行，可用制动力发生了变化)

计算列车需要的制动力：F_need＝∑M_ia

计算各车需要发挥的制动力的百分比：y％＝F_need/F‘_avai1×100％

计算并输出各车需要发挥的制动力：(ED_i+FB_i)×y％及(ED_n+FB_n)×y％

其中，ED_i为：未发生滑行的各动车可用的电制动力，ED_n为：发生滑行的车可用的电制动力

FB_i为：未发生滑行的各车可用的摩擦制动力，FB_n为：发生滑行的车可用的摩擦制动力

M_i为：各车车重

a为：列车需要的减速度

A’：列车在有车辆发生滑行时重新评估的可使用的最大减速度。，

本发明适用于轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法对轨道交通车辆的制动力进行了重新分配，除了在正常条件下，列车级的电制动力与空气制动力的复合分配，还增加了当某一辆车有轮对发生滑动的时候，该车重新计算自身可用的最大制动力，报告给列车制动管理单元，并由列车制动管理单元重新分配制动力，来确保列车整体的制动力不下降，以保证制动距离的要求。本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法能够满足轨道交通车辆的使用要求并且具有较好的经济性。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置的方框图。

附图中各标号代表的组件名称如下：

10电空制动控制模块    11列车制动管理单元    12传感器模块

14MVB网络通讯模块    16电空制动控制电磁阀    8中继阀

19制动缸    120总风压力传感器    121预控压力传感器

122车重压力传感器

具体实施方式

下面详细描述本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置及其控制方法。

如图1所示，本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置包括：设置在每辆车的电空制动控制模块10，该电空制动控制模块10用于向列车制动管理单元11发送本车可用的最大制动力值；设置在整列车的列车制动管理单元11，用于计算列车可用的最大制动力值，及列车需要发挥的制动力百分比信号，并向每辆车的所述电空制动控制模块发送该百分比信号；MVB网络通讯模块14，该MVB网络通讯模块14设置在所述列车制动管理单元11与所述电空制动控制模块10之间，所述MVB网络通讯模块14通过MVB总线与列车制动管理单元11交互信息，通过CAN总线与电空制动控制模块10交互信息；传感器模块12，该传感器模块12至少包括用于采集总风压力的总风压力传感器120、采集预控压力的预控压力传感器121、和用于采集车重压力的车重压力传感器122；电空制动控制电磁阀16，该电空制动控制电磁阀16接收所述电空制动控制模块10的信号向中继阀18输出预控压力，从而令中继阀18向制动缸19输出执行制动所需的压力，制动缸19推动制动夹钳，使闸片与制动盘摩擦产生制动力。

所述电空制动控制模块10依据所述传感器模块12采集到的多个压力信号，例如总风压力、车重压力等，计算出列车可用的制动力，并将该可用制动力信号通过CAN总线发送给该MVB网络通讯模块14，MVB网络通讯模块14将此信息发送给列车制动管理单元11；列车制动管理单元11会计算整列车可用制动力及需要的制动力，然后将需要发挥的制动力的百分比通过MVB网络通讯模块发送至各车的所述电空制动控制模块10，所述电空制动控制模块10根据制动力百分比信号计算本车需发挥的制动力，然后向牵引系统申请电制动力，同时所述电空制动控制模块10通过控制电空制动控制电磁阀16产生空气制动力的预控压力，中继阀18根据预控压力向制动缸19输出实际的制动压力，故而实现对列车的制动控制。

如果轨道交通车辆之中的某辆车有轮对发生滑动，在要求的制动距离不变的前提下，所需的制动力的大小也是不变的，那么本发明的轨道交通车辆的电空制动控制装置将重新分配轨道交通车辆的制动力，将某辆车减少的制动力由别的车进行补偿，以便维持整列车的制动力不变。具体的制动力分配原则和分配方法如下：

补偿原则：

众所周知，在轨道交通车辆的当前时速和安全制动距离等条件已知的前提下，本领域技术人员可以很容易的计算出轨道交通车辆需要的制动力，这里不再赘述。而制动力又分为电制动力和空气制动力，从提高轨道交通车辆安全性以及延长使用寿命的角度考虑，应该优先使用电制动力，在电制动有效的情况下，所述电空制动控制模块10向牵引系统发送电制动百分比请求，由牵引系统施加电制动力；当轨道交通车辆所能提供的最大电制动力不满足列车需要的制动力时，就需要使用空气制动进行补充，令轨道交通车辆制动。

具体而言，如果电制动力已经满足列车制动力需求，那么主要应该考虑将所需的制动力分配给各个可以提供电制动力的动车(例如，每8辆车中可能只有4辆车能够提供电制动力)，各车的所述电空制动控制模块10接收MVB网络通讯模块14转发的各车分别需要发挥的电制动力百分比信号，并计算本车所需电制动力，向牵引系统发出申请。如果电制动力不能满足列车需要的制动力，而需要补充空气制动时，同样各车的所述电空制动控制模块10接收MVB网络通讯模块14转发自列车制动管理单元的需要发挥的空气制动力百分比信号，并通过所述电空制动控制电磁阀产生预控压力，所述中继阀18根据该预控压力向制动缸19输出对应压力，以补充所需的空气制动力。

变量定义：

ED_i：各动车可用的电制动力

FB_i：各车可用的摩擦制动力

M_i：各车车重

a：列车需要的减速度

A：列车在轨道黏着条件下适用的不产生滑行的最大减速度

A’：列车在有车辆发生滑行时重新评估的可使用的最大减速度制动力的分配方法：

1、没有车辆发生滑行情况下：

计算列车能发挥的制动力：F_avai1＝∑M_iA＝∑ED_i+∑FB_i

计算列车需要的制动力：F_need＝∑M_ia

计算列车需要发挥的制动力的百分比：x％＝F_need/F_avai1×100％

计算并输出各车需要发挥的制动力：(ED+FB)×x％

2、某辆车发生滑行情况下：

假设第n辆车发生滑行，轮轨间黏着下降，其能发挥的最大制动力为ED_n+FB_n，此时重新分配制动力：

计算列车能发挥的制动力：F’_avai1＝∑M_iA’＝∑ED_i+∑FB_i+ED_n+FB_n

其中i≠n，n是发生滑行的车。(实际上仍可以用∑ED_i+∑FB_i表示，这里是为了说明其中第n辆车发生了滑行，可用制动力发生了变化)。

计算列车需要的制动力：F_need＝∑M_ia

计算列车需要发挥的制动力的百分比：y％＝F_need/F’_avai1×100％

计算并输出各车需要发挥的制动力：(ED_i+FB_i)×y％及(ED_n+FB_n)×y％

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (6)

1.一种轨道交通车辆的电空制动控制装置，其特征在于：该轨道交通车辆的电空制动控制装置包括：

电空制动控制模块，该电空制动控制模块向列车制动管理单元发送本车可用的最大制动力值；

列车制动管理单元，计算列车可用的最大制动力值及百分比信号，并向每辆车的所述电空制动控制模块发送该百分比信号；

MVB网络通讯模块，该MVB网络通讯模块设置在所述电空制动控制模块与列车制动管理单元之间，所述MVB网络通讯模块通过MVB总线与列车制动管理单元交互信息，通过CAN总线与电空制动控制模块交互信息；

传感器模块，该传感器模块用于采集车辆自身信息和相关环境信息；

其中，该百分比信号为列车需要的制动力与列车可用的最大制动力值的百分比。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆的电空制动控制装置，其特征在于，所述传感器模块至少包括用于采集总风压力的总风压力传感器、用于采集预控压力的预控压力传感器和用于采集车重压力的车重压力传感器。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通车辆的电空制动控制装置，其特征在于，该轨道交通车辆的电空制动控制装置还包括：电空制动控制电磁阀和中继阀，该电空制动控制电磁阀接收所述电空制动控制模块的充风/排风信号向中继阀输出预控压力。

4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆的电空制动控制装置，其特征在于，该轨道交通车辆的电空制动控制装置还包括：制动缸，所述中继阀向制动缸输出对应的压力，制动缸推动制动夹钳，使闸片与制动盘摩擦产生制动力。

5.一种轨道交通车辆的制动控制方法，其特征在于，在列车内进行电制动与空气制动的复合分配，分配过程为：

计算列车能发挥的制动力：F_avail＝ΣM_iA＝ΣED_i+ΣFB_i

计算列车需要的制动力：F_need＝ΣM_ia

计算各车需要发挥的制动力的百分比：x％＝F_need/F_avail×100％

计算并输出各车需要发挥的制动力：(ED_i+FB_i)×x％

其中，ED_i为：各动车可用的电制动力

FB_i为：各车可用的摩擦制动力

M_i为：各车车重

a为：列车需要的减速度

A为：列车在轨道黏着条件下适用的不产生滑行的最大减速度。

6.一种轨道交通车辆的制动控制方法，其特征在于，当某辆车发生滑行的时候，列车制动力进行重新分配，防滑系统检测到某车发生滑行时，一方面会减小制动力来控制滑行，另一方面将重新计算该车可用的制动力，其最大可用制动力ED+FB保证不超过最大黏着系数，分配过程为：

计算列车能发挥的制动力：F’_avail＝ΣM_iA’＝ΣED_i+ΣFB_i+ED_n+FB_n

其中i≠n，n是发生滑行的车

计算列车需要的制动力：F_need＝ΣM_ia

计算各车需要发挥的制动力的百分比：y％＝F_need/F‘_avail×100％

计算并输出各车需要发挥的制动力：(ED_i+FB_i)×y％及(ED_n+FB_n)×y％

其中，ED_i为：未发生滑行的各动车可用的电制动力，ED_n为：发生滑行的车可用的电制动力

FB_i为：未发生滑行的各车可用的摩擦制动力，FB_n为：发生滑行的车可用的摩擦制动力

M_i为：各车车重

a为：列车需要的减速度。