CN105818820A - 一种列车转向架失稳自动控制系统及控制方法 - Google Patents

一种列车转向架失稳自动控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种列车转向架失稳自动控制系统及控制方法，控制系统包括控制模块、分别与控制模块连接的转向架失稳检测模块、速度检测模块、制动模块；转向架失稳检测模块用于检测并向控制模块发送转向架状态信息；速度检测模块用于检测并向控制模块发送列车的速度信息；制动模块用于根据控制模块的制动指令对列车制动。控制方法通过预设多个限速值，并按照限速值的大小由高至低划分为不同的等级，高等级的限速值大于低等级的限速值；当发生列车转向架失稳时，通过制动使列车降低一个限速值等级运行。本发明具有自动化程度高，响应速度快，无需人工干预，能快速消除列车转向架失稳，提高列车转向架失稳控制精度，保障列车安全运行的优点。

Description

一种列车转向架失稳自动控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种列车控制系统及控制方法，尤其涉及一种列车转向架失稳自动控制系统及控制方法。
背景技术
动车组转向架以较高速度在平直线路运行时会产生横向异常振动，振动的幅度会随着时间的延续不断扩大，严重时会产生蛇形运动失稳。转向架蛇形运动失稳会影响高速列车的行车安全，列车控制系统应该依据列车失稳状态对列车速度进行控制从而保障列车的安全运行。
当前列车失稳控制只局限于硬件控制，无自动化软件控制。一种为通过在列车转向架上加装转向架失稳检测装置及相关失稳控制电路，失稳控制电路在发生失稳时向列车施加最大制动力，列车降速失稳消除后，取消制动；或者将转向架失稳装置通过连接网络，将失稳状态提供给司机，由司机手动减速来保保障列车安全运营。因此失稳控制的精度及智能化无法满足未来智能化轨道技术发展的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种自动化程度高，响应速度快，无需人工干预，能快速消除列车转向架失稳，提高列车转向架失稳控制精度，保障列车安全运行的列车转向架失稳自动控制系统及控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种列车转向架失稳自动控制系统，包括控制模块、分别与所述控制模块连接的转向架失稳检测模块、速度检测模块、制动模块；所述转向架失稳检测模块用于检测并向所述控制模块发送转向架状态信息；所述速度检测模块用于检测并向所述控制模块发送列车的速度信息；所述制动模块用于根据所述控制模块的制动指令对列车制动。
作为本发明的进一步改进，所述转向架失稳检测模块通过MVB总线或/和IO信号总线与所述控制模块连接。
作为本发明的进一步改进，还包括与所述控制模块连接的显示模块，所述显示模块用于显示失稳控制引导信息。
作为本发明的进一步改进，所述控制模块为列车网络控制系统。
一种列车转向架失稳自动控制方法，包括：预设多个限速值，并按照限速值的大小由高至低划分为不同的等级，高等级的限速值大于低等级的限速值；当发生列车转向架失稳时，通过制动使列车降低一个限速值等级运行。
作为本发明的进一步改进，具体包括如下步骤：
S1.转向架失稳检测装置监测转向架失稳状态信息，判断是否发生转向架失稳，是则跳转至步骤S2，否则继续执行步骤S1；
S2.列车网络控制系统判断当前列车车速所属限速值等级是否为最低级，是则跳转至步骤S3，否则跳转至步骤S4；
S3.判断列车转向架失稳状态持续时间是否超出预设的失稳锁定时间阈值，是则锁定列车限速值等级为最低级，否则跳转至步骤S1；
S4.列车网络控制系统降低一级限速值等级，并通过制动模块控制使列车运行速度降至低于该限速值，跳转至步骤S1。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S1与S2之间还包括步骤S2a，具体包括：
S2a.1.列车网络控制系统判断当前是否处于失稳处置状态，是则跳转至步骤S2a.2，否则进入失稳处置状态，失稳次数加1，跳转至步骤S2a.2；
S2a.2.判断在预设的统计周期内发生转向架失稳的次数是否超出预设的失稳次数限值，是则直接将所述限速值降到最低等级，并锁定该限速值，否则跳转至步骤S2。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，执行跳转继续执行步骤S1之前，还包括步骤S5，具体包括：
S5.1.列车网络控制系统判断当前是否处于失稳处置状态，是则跳转至步骤S5.2，否则跳转至步骤S1；
S5.2.判断列车未发生转向架失稳的持续时间是否大于预设的转向架稳定时间阈值，时间跳转至步骤S5.3，否则跳转到步骤S1；
S5.3.退出失稳处置状态，通过人机界面向司机人员发送可提高限速值等级信息。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中转向架失稳检测装置监测转向架失稳状态信息，判断是否发生转向架失稳包括：转向架失稳检测模块监测转向架横向加速度信息，判断所述转向架横向加速度是否超出预设的横向加速度阈值，是则判定转向架失稳，否则判定转向架正常。
作为本发明的进一步改进，所述限速值包括等级从低至高的低速限速值、中速限速值和高速限速值，所述低速限速值的取值范围为大于80km/h，且小于等于120km/h，所述中速限速值的取值范围为大于120km/h，且小于等于200km/h，所述高速限速值的取值范围为大于200km/h，且小于等于250km/h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：自动化程度高，响应速度快，无需人工干预，能快速消除列车转向架失稳，提高列车转向架失稳控制精度，保障列车安全运行等优点。
附图说明
图1为本发明一种列车转向架失稳自动控制系统的拓扑结构示意图。
图2为本发明一种列车转向架失稳自动控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例一种列车转向架失稳自动控制系统，包括控制模块、分别与控制模块连接的转向架失稳检测模块、速度检测模块、制动模块；转向架失稳检测模块用于检测并向控制模块发送转向架状态信息；速度检测模块用于检测并向控制模块发送列车的速度信息；制动模块用于根据控制模块的制动指令对列车制动。在本实施例中，转向架失稳检测模块通过MVB总线或/和IO信号总线与控制模块连接。当然，也可以根据控制系统的实际情况选择其它总线来实现转向架失稳检测模块与控制模块之间的连接。也可以同时通过多种总线来实现转向架失稳检测模块与控制模块之间的连接。通过采用冗余连接方式，可更可靠的保证转向架状态信息能及时发送至控制模块。在本实施例中，还包括与控制模块连接的显示模块，显示模块用于显示失稳控制引导信息。该失稳控制引导信息包括转向架失稳警报信息，转向架失稳恢复正常信息，以及相应的控制引导信息。控制引导信息包括列车减速信息，列车可进行加速操作信息等等。在本实施例中，控制模块为列车网络控制系统。当然，根据不同的开车型号，也可以是不同类型的列车控制系统。
本实施例一种列车转向架失稳自动控制方法，包括预设多个限速值，并按照限速值的大小由高至低划分为不同的等级，高等级的限速值大于低等级的限速值；当发生列车转向架失稳时，通过制动使列车降低一个限速值等级运行。
如图2所示，本实施例的其体现实施步骤为：S1.转向架失稳检测装置监测转向架失稳状态信息，判断是否发生转向架失稳，是则跳转至步骤S2，否则继续执行步骤S1；S2.列车网络控制系统判断当前列车车速所属限速值等级是否为最低级，是则跳转至步骤S3，否则跳转至步骤S4；S3.判断列车转向架失稳状态持续时间是否超出预设的失稳锁定时间阈值，是则锁定列车限速值等级为最低级，否则跳转至步骤S1；S4.列车网络控制系统降低一级限速值等级，并通过制动模块控制使列车运行速度降至低于该限速值，跳转至步骤S1。
在本实施例步骤S1与S2之间还包括步骤S2a，具体为：S2a.1.列车网络控制系统判断当前是否处于失稳处置状态，是则跳转至步骤S2a.2，否则进入失稳处置状态，失稳次数加1，跳转至步骤S2a.2；S2a.2.判断在预设的统计周期内发生转向架失稳的次数是否超出预设的失稳次数限值，是则直接将限速值降到最低等级，并锁定该限速值，否则跳转至步骤S2。在本实施例中，以列车进入失稳处置状态至退出失稳处置状态记为发生1次转向架失稳。
在本实施例步骤S1中，执行跳转继续执行步骤S1之前，还包括步骤S5，具体为：S5.1.列车网络控制系统判断当前是否处于失稳处置状态，是则跳转至步骤S5.2，否则跳转至步骤S1；S5.2.判断列车未发生转向架失稳的持续时间是否大于预设的转向架稳定时间阈值，时间跳转至步骤S5.3，否则跳转到步骤S1；S5.3.退出失稳处置状态，通过人机界面向司机人员发送可提高限速值等级信息。
在本实施例步骤S1中，转向架失稳检测装置监测转向架失稳状态信息，判断是否发生转向架失稳的步骤为：转向架失稳检测模块监测转向架横向加速度信息，判断转向架横向加速度是否超出预设的横向加速度阈值，是则判定转向架失稳，否则判定转向架正常。
在本实施例中，限速值包括等级从低至高的低速限速值、中速限速值和高速限速值，所述低速限速值的取值范围为大于80km/h，且小于等于120km/h，所述中速限速值的取值范围为大于120km/h，且小于等于200km/h，所述高速限速值的取值范围为大于200km/h，且小于等于250km/h。在本实施例中，限速值等级划分为三个等级，当然，也可以根据实际列车的车型，如城铁、普通列车、动车、高铁等，划分不同的限速值等级，不同限速值等级的取值范围也可以根据实际需求灵活设置。
在本实施例中，取预设的失稳锁定时间阈值为1分钟，预设的转向架稳定时间阈值为1分钟，预设的统计周期为1小时，预设的失稳次数限值为3次，低速限速值为120km/h，中速度限速值为200km/h，高速限速值为250km/h。设列车以高速限速值250km/h运行时，转向架失稳检测装置检测到转向架失稳，并将该信息发送至列车网络控制系统，列车网络控制系统接收该转向架失稳信息，记录该转向架失稳发生时间，进入失稳处置状态。列车网络控制系统通过所记录的转向架失稳发生时间，判断在过去1小时内转向架发生失稳的次数是否超过3次，是则直接将列车的限速值等级降至最低级，即低速限速值120km/h，并向制动模块发送制动指令，由制动模块施加最大制动力，使列车速度下降至低速限速值以下，并锁定该低速限速值，列车以低速运行直至回库检修；否则只将限速值等级下降一个等级，即降为中速限速值，并向制动模块发送制动指令，由制动模块施加最大制动力，使列车速度下降至中速限速值以下。列车车速降至中速限速值以下后，判断在预设的转向架稳定时间阈值1分钟之内，转向架一直保持正常，是则退出失稳处置状态，并通过人机界面通知司机人员可以提速运行，否则再次将限速值等级下降一下等级至低速限速值。当列车限速值等级降为低速限速值后，判断在预设的失稳锁定时间阈值1分钟内，列车转向架仍然失稳，则锁定该低速限速值，列车以低速运行直至回库检修。在本实施例中，列车进行转向架失稳控制无需司机人员干预，只要转向架失稳检测模块监测到转向架失稳，列车网络控制系统立刻作出响应，通过控制列车速度使列车从转向架失稳状态中恢复。对于列车可能发生的高速失稳或偶发性失稳，无需停车，降低车速即可使列车恢复正常，并逐步恢复正常的运行车速，从而最大限度的降低因转向架失稳造成列车晚点。如果列车持续性、多次发生高速转向架失稳，或者低速转向架失稳，则从列车运行安全的角度出发，锁定列车运行速度，直至入库检修。本发明具有自动化程度高，响应速度快，无需人工干预，能快速消除列车转向架失稳，提高列车转向架失稳控制精度，保障列车安全运行等优点。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种列车转向架失稳自动控制系统，其特征在于：包括控制模块、分别与所述控制模块连接的转向架失稳检测模块、速度检测模块、制动模块；所述转向架失稳检测模块用于检测并向所述控制模块发送转向架状态信息；所述速度检测模块用于检测并向所述控制模块发送列车的速度信息；所述制动模块用于根据所述控制模块的制动指令对列车制动。
2.根据权利要求1所述的列车转向架失稳自动控制系统，其特征在于：所述转向架失稳检测模块通过MVB总线或/和IO信号总线与所述控制模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的列车转向架失稳自动控制系统，其特征在于：还包括与所述控制模块连接的显示模块，所述显示模块用于显示失稳控制引导信息。
4.根据权利要求3所述的列车转向架失稳自动控制系统，其特征在于：所述控制模块为列车网络控制系统。
5.一种列车转向架失稳自动控制方法，其特征在于：预设多个限速值，并按照限速值的大小由高至低划分为不同的等级，高等级的限速值大于低等级的限速值；当发生列车转向架失稳时，通过制动使列车降低一个限速值等级运行。
6.根据权利要求5所述的列车转向架失稳自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.转向架失稳检测装置监测转向架失稳状态信息，判断是否发生转向架失稳，是则跳转至步骤S2，否则继续执行步骤S1；
S2.列车网络控制系统判断当前列车车速所属限速值等级是否为最低级，是则跳转至步骤S3，否则跳转至步骤S4；
S3.判断列车转向架失稳状态持续时间是否超出预设的失稳锁定时间阈值，是则锁定列车限速值等级为最低级，否则跳转至步骤S1；
S4.列车网络控制系统降低一级限速值等级，并通过制动模块控制使列车运行速度降至低于该限速值，跳转至步骤S1。
7.根据权利要求6所述的列车转向架失稳自动控制方法，其特征在于：在所述步骤S1与S2之间还包括步骤S2a，具体包括：
S2a.1.列车网络控制系统判断当前是否处于失稳处置状态，是则跳转至步骤S2a.2，否则进入失稳处置状态，失稳次数加1，跳转至步骤S2a.2；
S2a.2.判断在预设的统计周期内发生转向架失稳的次数是否超出预设的失稳次数限值，是则直接将所述限速值降到最低等级，并锁定该限速值，否则跳转至步骤S2。
8.根据权利要求7所述的列车转向架失稳自动控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，执行跳转继续执行步骤S1之前，还包括步骤S5，具体包括：
S5.1.列车网络控制系统判断当前是否处于失稳处置状态，是则跳转至步骤S5.2，否则跳转至步骤S1；
S5.2.判断列车未发生转向架失稳的持续时间是否大于预设的转向架稳定时间阈值，时间跳转至步骤S5.3，否则跳转到步骤S1；
S5.3.退出失稳处置状态，通过人机界面向司机人员发送可提高限速值等级信息。
9.根据权利要求6至8任一项所述的列车转向架失稳自动控制方法，其特征在于，所述步骤S1中转向架失稳检测装置监测转向架失稳状态信息，判断是否发生转向架失稳包括：转向架失稳检测模块监测转向架横向加速度信息，判断所述转向架横向加速度是否超出预设的横向加速度阈值，是则判定转向架失稳，否则判定转向架正常。
10.根据权利要求9所述的列车失转向架稳自动控制方法，其特征在于：所述限速值包括等级从低至高的低速限速值、中速限速值和高速限速值，所述低速限速值的取值范围为大于80km/h，且小于等于120km/h，所述中速限速值的取值范围为大于120km/h，且小于等于200km/h，所述高速限速值的取值范围为大于200km/h，且小于等于250km/h。
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