CN105346556B - 基于tcms分配制动力的城铁车辆制动力管理方法 - Google Patents

Abstract

基于TCMS分配制动力的城铁车辆制动力管理方法属于城铁车辆控制技术领域，该管理方法优先使用电制动力，空气制动作为电制动力不足时的补充，电制动与空气制动实时协调配合，在电制动能力足够的情况下不使用空气制动，达到能量最大程度反馈电网，闸瓦磨耗大大减少的目的；当电制动能力不足时，优先在拖车和电制动故障的动车上补充空气制动，达到最大黏着后，再在电制动正常的动车上平均补充空气制动，以实现各车制动力较为平均的分配，减少各车间相互作用力，以及加强车辆寿命的目的；制动过程及启动过程中，根据整车冲动限制要求线性控制制动力施加，实现车辆冲动降低，牵引力、电制动和空气制动的转换平滑。

Description

基于TCMS分配制动力的城铁车辆制动力管理方法

技术领域

本发明属于城铁车辆控制技术领域，涉及一种基于TCMS(列车控制和监控系统)分配制动力的城铁车辆制动力管理方法。

背景技术

目前，在城铁车辆制动力管理策略中，通常由制动系统(如EP2002)进行整车制动力需求的计算和分配。这种由制动系统控制的管理方式平均分配各车电制动力，不能协调TCMS、制动系统、牵引控制系统(DCU)三大列车系统的工作，无法满足最大发挥电制动能力的要求，并存在坡道启动过程列车冲动过大、频繁补充空气制动等问题。

发明内容

为了解决现有城铁车辆制动力管理方式存在的制动及启动过程中牵引系统与制动系统配合不当引起的列车冲动过大、闸瓦磨耗过大及频繁补充空气制动等技术问题，本发明提供一种基于TCMS分配制动力的城铁车辆制动力管理方法，其通过TCMS计算整车制动力需求，分配各动车的电制动力以及控制保持制动施加/缓解。

本发明城铁车辆制动力管理方法的基本策略是：优先使用电制动力，空气制动作为电制动力不足时的补充，电制动与空气制动实时协调配合，在电制动能力足够的情况下不使用空气制动，达到能量最大程度反馈电网，闸瓦磨耗大大减少的目的；当电制动能力不足时，优先在拖车和电制动故障的动车上补充空气制动，达到最大黏着后，再在电制动正常的动车上平均补充空气制动，以实现各车制动力较为平均的分配，减少各车间相互作用力，以及加强车辆寿命的目的；制动过程及启动过程中，根据整车冲动限制要求线性控制制动力施加，实现车辆冲动降低，牵引力、电制动和空气制动的转换平滑。

本发明解决技术问题所采取的具体技术方案如下：

基于TCMS分配制动力的城铁车辆制动力管理方法，其包括如下步骤：

第一步、TCMS根据司控器或者信号系统给出的制动指令，结合从制动系统获得的各车车辆载荷信息，利用制动力计算公式F＝ma进行整车总制动力的计算，并把计算得到的总制动力值发送给制动系统；在TCMS向制动系统发送总制动力值后的1.6秒内，TCMS接收并转发单车虚拟电制动力值给制动系统；同时，TCMS根据制动系统发来的各车车辆载荷信息计算出各车的车重修正系数，并将此车重修正系数发送给各车的牵引系统；

第二步、TCMS实时接收各车牵引系统发来的单车电制动可用信号和单车可用电制动力信号，并结合整车的总制动力值向各车牵引系统发送单车电制动力需求；

第三步、各车牵引系统根据从TCMS得到的车重修正系数和单车电制动力需求，并结合单车的冲动限制范围以及单车可用电制动力施加电制动力，TCMS接收并转发各车牵引系统发来的单车实际电制动力给制动系统；

第四步、制动系统按照此方式补充空气制动力：若制动系统接收到的各单车实际电制动力之和小于整车的总制动力值，则制动系统补充空气制动力；若制动系统接收到的各单车实际电制动力之和等于整车的总制动力值，则制动系统不补充空气制动力；

第五步、列车减速，并按照下述情况施加保持制动和缓解保持制动：

在人工驾驶模式、网络故障和备用模式下，无牵引指令并且当列车进入静止状态时，保持制动施加由制动系统自动完成；在列车自动运行模式下，保持制动施加的指令由TCMS发给制动系统，若列车已经进入静止状态，2秒内TCMS未发出保持制动施加指令，则制动系统自动施加保持制动；

在人工驾驶模式和列车自动运行模式下，当有牵引指令，并且整车实际施加的牵引力大于不同载荷下规定的保持制动缓解的牵引力时，或者，当有牵引指令，并且列车速度大于2km/h时，TCMS向制动系统发出缓解保持制动指令。

本发明的有益效果是：该方法能够加大城铁车辆的节能能力，减少车辆部件的磨耗，增加车辆寿命。并且，能够缓解车辆惯性作用，增强乘客的舒适度。同时，该方法加强了TCMS对列车的控制能力，适应车辆控制功能的集中管理和透明管理的趋势，满足用车方的需求。

附图说明

图1为本发明中的TCMS、牵引系统和制动系统的数据流框图；

图2为制动指令值按实际司控器级位执行车辆实际运行数据的分析示意图；

图3为应用本发明方法在TCMS控制下线性处理的制动指令值的车辆实际运行数据的分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明中制动力控制方法的主要数据流如下：

制动力管理流程描述如下：

TCMS根据司控器或者信号系统给出的制动指令(最大等效减速度百分比)，结合从制动系统获得的各车包含转动惯量的载重信息，利用制动力计算公式F＝ma进行总制动力的计算，并把求得的总制动力值发送给制动系统。例如，最大常用制动等效减速度为1.12m/s²。

TCMS根据各车牵引变流器的可用电制动力信号，把上述计算得到的列车总制动力值分配给四个牵引变流器。牵引系统结合列车冲动限制、从TCMS得到的车重修正系数及可用电制动力大小等条件施加电制动。为防止在电制动建立阶段补充空气制动，在TCMS向制动系统发送总制动力需求后的1.6秒(在列车调试阶段调整)内，发送各动车电制动力虚拟值给制动系统；1.6秒后，TCMS向制动系统发送各动车实际施加的电制动力。空气制动力的补偿由制动系统管理，制动系统在施加空气制动时应考虑载重条件和黏着水平的限制。

列车进入减速，根据下述情况施加保持制动：在人工驾驶模式、网络故障和备用模式下，无牵引指令并且当列车进入静止状态时，保持制动施加由制动系统自动完成。在列车自动运行模式下，保持制动的施加指令由TCMS发给制动系统；在列车自动运行模式下，若列车已经进入静止状态，2秒(在列车调试阶段调整)内TCMS未发出保持制动施加指令，则制动系统自动施加保持制动。

在人工驾驶模式和列车自动运行模式下，当以下两种情况满足任何一种时，TCMS向制动系统发出保持制动缓解指令：

1)当有牵引指令，并且整车实际施加的牵引力大于不同载荷下规定的保持制动缓解的牵引力时。此种情况下，缓解保持制动的牵引力从空车到满载载荷按照AkN(在列车调试阶段调整)到B kN(在列车调试阶段调整)线性增加。

2)当有牵引指令，并且列车速度大于2km/h(在列车调试阶段调整)时。

为防止在人工驾驶模式和列车自动运行模式下TCMS未及时发出保持制动缓解指令，制动系统检测到有牵引指令且列车速度大于2km/h，自动缓解保持制动。

如图2所示，列车正常向制动系统施加制动力需求时的列车制动效果数据分析，这时列车在电制动能力满足的情况下施加了制动力，不仅对车辆闸瓦造成了不必要的磨耗，也增大了车辆冲动，造成乘客的舒适性降低等问题。

如图3所示，在加入TCMS对制动力需求的线性管理之后，在电制动能力足够的情况下，空气制动不再进行不必要的补充，在满足车辆制动性能的情况下，杜绝了闸瓦的磨耗并减少了车辆冲动，保障了车辆的平稳运行。

Claims (1)

1.基于TCMS分配制动力的城铁车辆制动力管理方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

第一步、TCMS根据司控器或者信号系统给出的制动指令，结合从制动系统获得的各车车辆载荷信息，利用制动力计算公式F＝ma进行整车总制动力的计算，并把计算得到的总制动力值发送给制动系统；在TCMS向制动系统发送总制动力值后的1.6秒内，TCMS接收并转发单车虚拟电制动力值给制动系统；同时，TCMS根据制动系统发来的各车车辆载荷信息计算出各车的车重修正系数，并将此车重修正系数发送给各车的牵引系统；

第二步、TCMS实时接收各车牵引系统发来的单车电制动可用信号和单车可用电制动力信号，并结合整车的总制动力值向各车牵引系统发送单车电制动力需求；

第三步、各车牵引系统根据从TCMS得到的车重修正系数和单车电制动力需求，并结合单车的冲动限制范围以及单车可用电制动力施加电制动力，TCMS接收并转发各车牵引系统发来的单车实际电制动力给制动系统；

第四步、制动系统按照此方式补充空气制动力：若制动系统接收到的各单车实际电制动力之和小于整车的总制动力值，则制动系统补充空气制动力；若制动系统接收到的各单车实际电制动力之和等于整车的总制动力值，则制动系统不补充空气制动力；

第五步、列车减速，并按照下述情况施加保持制动和缓解保持制动：

在人工驾驶模式、网络故障和备用模式下，无牵引指令并且当列车进入静止状态时，保持制动施加由制动系统自动完成；在列车自动运行模式下，保持制动施加的指令由TCMS发给制动系统，若列车已经进入静止状态，2秒内TCMS未发出保持制动施加指令，则制动系统自动施加保持制动；

在人工驾驶模式和列车自动运行模式下，当有牵引指令，并且整车实际施加的牵引力大于不同载荷下规定的保持制动缓解的牵引力时，或者，当有牵引指令，并且列车速度大于2km/h时，TCMS向制动系统发出缓解保持制动指令。