CN105015524B - 一种多辆编组列车制动力分配方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种多辆编组列车制动力分配方法，确定目标多辆编组列车的当前车辆；计算当前车辆各个车轴的当前轴重；根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力。本申请中利用轴重补偿技术对所述各个车轴的制动力进行分配，使得轴重小的车轴发挥的制动力根据轴重减载量减小，而轴重增大的车轴发挥的制动力根据轴重增载量加大，从而使得各车轴发挥的制动力与轴重相匹配，达到优化粘着利用，保证总制动力发挥最优的目的。

Description

一种多辆编组列车制动力分配方法及系统

技术领域

本发明涉及多辆编组列车技术领域，特别是涉及一种多辆编组列车制动力分配方法及系统。

背景技术

随着技术的发展，人们对多辆编组列车制动力的分配方法越来越关注。

现有的多辆编组列车，因轴重转移的影响，其部分动轴的轴重下降，导致列车粘着利用下降而无法发挥其总制动力的问题。

因此，如何优化粘着利用，使多辆编组列车最大可能发挥总制动力是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种多辆编组列车制动力分配方法及系统，解决了现有技术中因轴重转移的影响，其部分动轴的轴重下降，导致列车粘着利用下降而无法发挥其总的制动力的问题。

其具体方案如下：

一种多辆编组列车制动力分配方法，其特征在于，

确定目标多辆编组列车的当前车辆；

计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重；

根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

上述的方法，可选的，所述计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重，包括：

获取所述当前车辆的参数信息；

根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移；

根据所述当前车辆各个车轴的轴重转移计算当前车辆各个车轴的当前轴重。

上述的方法，可选的，所述获取当前车辆的参数信息，包括：

获取所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力、当前制动力和当前车辆的结构尺寸。

上述的方法，可选的，所述根据参数信息计算当前车辆各个车轴的轴重转移包括：

根据所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力和当前制动力计算所述当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力以及当前车辆的重力；

根据所述当前车辆的前车钩作用力、后车钩作用力、重力以及当前车辆的机构尺寸分别计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。

上述的方法，可选的，所述根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力，包括：

计算所述各个车轴的当前轴重比例；

根据所述各个车轴当前轴重比例分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

一种多辆编组列车制动力分配系统，该系统包括：

确定单元，用于确定目标多辆编组列车的当前车辆；

第一计算单元，用于计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重；

第一分配单元，用于根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

上述的系统，可选的，所述第一次计算单元包括：

获取单元，用于获取所述当前车辆的参数信息；

第二计算单元，用于根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移；

第三计算单元，用于根据所述当前车辆各个车轴的轴重转移计算当前车辆各个车轴的当前轴重。

上述的系统，可选的，所述获取单元中获取的参数信息包括：当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力、当前制动力和当前车辆的结构尺寸。

上述的系统，可选的，所述第二计算单元包括：

第四计算单元，用于根据所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力和当前制动力计算所述当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力以及当前车辆的重力；

第五计算单元，用于根据所述当前车辆的前车钩作用力、后车钩作用力、重力以及当前车辆的机构尺寸分别计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。

上述的系统，可选的，所述第一分配单元包括：

第六计算单元，用于计算所述各个车轴的当前轴重比例；

第二分配单元，用于根据所述各个车轴当前轴重比例分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

本申请一种多辆编组列车制动力分配方法中，首先，确定目标多辆编组列车的当前车辆；然后，计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重；最后，根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力，本申请中利用轴重补偿技术对所述各个车轴的制动力进行分配，使得轴重小的车轴发挥的制动力根据轴重减载量减小，而轴重增大的车轴发挥的制动力根据轴重增载量加大，从而使得各车轴发挥的制动力与轴重相匹配，达到优化粘着利用，保证总制动力发挥最优的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一种多辆编组列车制动力分配方法实施例的流程图；

图2是本申请当前车辆整体受力结构示意图；

图3是本申请的一种多辆编组列车制动力分配方法另一实施例的流程图；

图4是本申请列车整体受力分析结构示意图；

图5是本申请当前车辆受力结构示意图；

图6是本申请当前车辆车轴受力结构示意图；

图7是本申请的一种多辆编组列车制动力分配系统实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参考图1，示出了本申请一种多辆编组列车制动力分配方法实施例的流程图，可以包括以下步骤：

步骤S101：确定目标多辆编组列车的当前车辆。

多辆编组列车，由多节车辆组成，其中全部或者部分车辆具备制动能力，其制动力包括电制动力、空气制动力、磁轨制动力等中的一种或多种。

由于多辆编组列车一般具有多节车辆，每节车辆的受力情况不同，此时，在对车辆进行分析时，需要首先确定当前车辆，之后对所述当前车辆进行分析。

步骤S102：获取所述当前车辆的参数信息。

本申请中获取所述当前车辆的参数信息，包括：获取所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力、当前制动力和当前车辆的结构尺寸。

本申请中，列车速度可以由各动轴或牵引电动机上的速度传感器得出，列车减速度可以由控制器对列车速度进行微分计算得出，各车辆的质量可以由车辆称重系统得出，各车辆的制动力可以由制动控制单元计算得出，各车辆阻力可以由列车的阻力公式对列车速度与各车辆的质量计算得出，所以这些变量均为已知量。

步骤S103：根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。

本申请中计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移一般考虑车辆处于静止状态和车辆处于制动状态两种情况，根据静止状态和制动状态各自车辆的情况计算当前车辆各个车轴的轴重转移。

步骤S104：根据所述当前车辆各个车轴的轴重转移计算当前车辆各个车轴的当前轴重。

步骤S105：利用轴重补偿技术，根据所述各个车轴的当前轴重分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

本申请中，利用轴重补偿技术，根据各个车轴的当前轴重优化当前车辆各个车轴的制动力分配方法，当所述车轴的轴重转移大时，说明当前车轴的轴重变小，此时为当前车轴分配的制动力减小，相反，当所述车轴的轴重转移小时，说明当前车轴的轴重增大，此时为当前车轴分配的制动力增大，以防止各个车轴出现滑行的现象，最大发挥总制动力的作用。

本申请一种多辆编组列车制动力分配方法中，利用轴重补偿技术对所述各个车轴的的制动力进行分配，使得轴重小的车轴发挥的制动力根据轴重减载量减小，而轴重增大的车轴发挥的制动力根据轴重增载量加大，从而使得各车轴发挥的制动力与轴重相匹配，达到优化粘着利用，保证总制动力发挥最优的目的。

本申请中，车辆垂直力的传递是通过轮对与转向架之间的弹簧和转向架与车体之间的弹簧实现的；水平力则是通过动轮的轴箱以及中央支承传递。

本申请中，假设车辆各车轴所发挥轮周制动力相等。

当所述目标列车处于静止状态时，根据所述当前车辆的质量计算所述当前车辆的重力，所述当前车辆四个车轴的轴重均为所述重力的四分之一。

如图2所示，当列车处于静止状态时，当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力均为0，此时，各轮对轴重P_i均匀分配，等于钢轨的反作用力N_i，为车辆重力G_i的1/4：

当所述目标列车处于制动状态时，如图3所示，所述根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移包括以下步骤：

步骤S301：根据所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力和当前制动力计算所述当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力以及当前车辆的重力。

步骤S302：根据所述当前车辆的前车钩作用力、后车钩作用力、重力以及当前车辆的机构尺寸分别计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。

多辆编组列车的编组形式多样化，其中六辆编组的情况较为常见，本申请以六辆编组的地铁列车作为样例进行阐述，其他编组形式可以通过类推得出。

图4为六辆编组地铁列车受力分析示意图，图中各变量的含义如下。

M1、M2、……、M6：各车辆的代号；f₁、f₂、……、f₆：各车辆的阻力；F₁、F₂、……、F₆：各车辆的制动力；f₁₂、f₂₃、……、f₅₆：各车辆之间车钩力；各车辆的重量分别用m₁、m₂、……、m₆表示；列车的速度为v，加速度为a。

根据牛顿第二定律及车辆受力分析可以得出式1～5中各车辆前后车钩的作用力。

f₁₂＝m₁a-f₁-F₁ (1)

f₂₃＝m₂a+f₁₂-F₂-f₂ (2)

f₃₄＝m₃a+f₂₃-F₃-f₃ (3)

f₄₅＝m₄a+f₃₄-F₄-f₄ (4)

f₅₆＝m₅a+f₄₅-F₅-f₅ (5)

根据上式1～5可以计算出各车辆之间车钩的作用力，其方向按照图4统一定义为对前车向后，事实上M1车作为头车空气阻力很大，其后端车钩力f₁₂实际方向为对前车向前，因此f₁₂为负值。

根据式1～5可以推出任意编组形式的多辆编组列车中第i辆车辆前后车钩的作用力，如式6、式7。

f_(i-1)i＝(m₁+m₂+...+m_i-1)a-(F₁+F₂+...+F_i-1)-(f₁+f₂+...+f_i-1)

(6)

f_i(i+1)＝(m₁+m₂+...+m_i)a-(F₁+F₂+...+F_i)-(f₁+f₂+...+f_i)

(7)

本申请中，根据所述当前车辆四个车轴的轴重转移计算当前车辆四个车轴的当前轴重，在制动情况下，车体与转向架的受力情况如图5和图6所示，以车体为隔离体，B点的力矩方程式为：

得：

同理，由A点的力矩方程式可得：

由式10和式11可知，当f_i(i-1)＞f_(i+1)i时，在制动力及车钩力的作用下，前转向架减载、后转向架加载。

以前转向架为隔离体，D点的力矩方程式为：

同理，由C点的力矩方程式可得

由式13、式14可知，在同一转向架内，前轮对加载，后轮对减载。

将式10代入式13、式14得

同理可得

本申请中，所述利用轴重补偿技术，根据所述各个车轴的当前轴重分配所述当前车辆各个车轴的制动力，包括：

按照所述各个车轴当前轴重的比例分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

针对上述当车辆处于制动状态下时，所示当前车辆的四个车轴的轴重转移发生变化的情况，使得四个车轴的当前轴重也相应的发生变化，此时，可以按照四个车轴当前轴重的比例分配四个车轴的制动力：

F_i1:F_i2:F_i3:F_i4＝N₁:N₂:N₃:N₄ (19)

将式15～18代入式19中，即可得到最终的优化粘着的制动力分配方案。

与上述本申请一种多辆编组列车制动力分配方法实施例所提供的方法相对应，参见图7，本申请还提供了一种多辆编组列车制动力分配系统实施例，在本实施例中，该系统包括：

确定单元701，用于确定目标多辆编组列车的当前车辆；

获取单元702，用于获取所述当前车辆的参数信息；

第一计算单元703，用于根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移；

第二计算单元704，用于根据所述当前车辆各个车轴的轴重转移计算当前车辆各个车轴的当前轴重；

分配单元705，用于利用轴重补偿技术，根据所述各个车轴的当前轴重分配所述当前车辆各个车轴的制动力。

本申请中，所述获取单元中获取的参数信息包括：当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力、当前制动力和当前车辆的结构尺寸。

所述第一计算单元包括：

第三计算单元，用于根据所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力和当前制动力计算所述当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力以及当前车辆的重力；

第四计算单元，用于根据所述当前车辆的前车钩作用力、后车钩作用力、重力以及当前车辆的机构尺寸分别计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的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)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本申请所提供的一种多辆编组列车制动力分配方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种多辆编组列车制动力分配方法，其特征在于，

确定目标多辆编组列车的当前车辆；

计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重；

根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力；

所述根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力，包括：

计算所述各个车轴的当前轴重比例N₁:N₂:N₃:N₄；

根据所述各个车轴当前轴重比例分配所述当前车辆各个车轴的制动力F_i1:F_i2:F_i3:F_i4；

其中 f_i(i-1)为第i-1辆车与第i辆车之间的车钩力，f_(i+1)i为第i辆车与第i+1辆车之间的车钩力，G_i为第i辆车的总重力，H为车辆车钩的高度，h为车辆转向架与车体连接点的高度，L为车辆两个转向架的中心距，F_i为第i辆车的总制动力，l为同一转向架两个轮对的中心距。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重，包括：

获取所述当前车辆的参数信息；

根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移；

根据所述当前车辆各个车轴的轴重转移计算当前车辆各个车轴的当前轴重。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取当前车辆的参数信息，包括：

获取所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力、当前制动力和当前车辆的结构尺寸。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据参数信息计算当前车辆各个车轴的轴重转移包括：

根据所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力和当前制动力计算所述当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力以及当前车辆的重力；

根据所述当前车辆的前车钩作用力、后车钩作用力、重力以及当前车辆的机构尺寸分别计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。

5.一种多辆编组列车制动力分配系统，其特征在于，该系统包括：

确定单元，用于确定目标多辆编组列车的当前车辆；

第一计算单元，用于计算所述当前车辆各个车轴的当前轴重；

第一分配单元，用于根据所述各个车轴的当前轴重正相关地分配所述当前车辆各个车轴的制动力；

所述第一分配单元包括：

第六计算单元，用于计算所述各个车轴的当前轴重比例N₁:N₂:N₃:N₄；

第二分配单元，用于根据所述各个车轴当前轴重比例分配所述当前车辆各个车轴的制动力F_i1:F_i2:F_i3:F_i4；

其中 f_i(i-1)为第i-1辆车与第i辆车之间的车钩力，f_(i+1)i为第i辆车与第i+1辆车之间的车钩力，G_i为第i辆车的总重力，H为车辆车钩的高度，h为车辆转向架与车体连接点的高度，L为车辆两个转向架的中心距，F_i为第i辆车的总制动力，l为同一转向架两个轮对的中心距。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一计算单元包括：

获取单元，用于获取所述当前车辆的参数信息；

第二计算单元，用于根据所述参数信息计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移；

第三计算单元，用于根据所述当前车辆各个车轴的轴重转移计算当前车辆各个车轴的当前轴重。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述获取单元中获取的参数信息包括：当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力、当前制动力和当前车辆的结构尺寸。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二计算单元包括：

第四计算单元，用于根据所述当前车辆的质量、当前加速度、当前阻力和当前制动力计算所述当前车辆的前车钩作用力和后车钩作用力以及当前车辆的重力；

第五计算单元，用于根据所述当前车辆的前车钩作用力、后车钩作用力、重力以及当前车辆的机构尺寸分别计算所述当前车辆各个车轴的轴重转移。