CN107444371B - 一种磁浮列车及其制动控制系统与方法 - Google Patents

一种磁浮列车及其制动控制系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于磁浮列车的制动控制方法，包括：根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；获取由制动指令所得到的所需电制动力B；判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则按照所述最大电制动力A继续执行电制动；若否，则按照所述所需电制动力B执行电制动。本发明还公开了一种用于磁浮列车的制动控制系统。本发明还公开了一种包括上述制动控制系统的磁浮列车。上述制动控制方法，可以解决现有方法制动响应时间长和电制动利用不充分的问题，可缩短响应制动时间和制动距离，最大限度发挥电制动优势，从而提高系统安全性，解决能耗和维护成本高问题。

Description

一种磁浮列车及其制动控制系统与方法
技术领域
本发明涉及磁浮列车技术领域，特别涉及一种磁浮列车及其制动控制系统与方法。
背景技术
目前国内的研制的中低速磁浮列车采用长导短定子模式，依靠电磁吸力将车辆悬浮至一定高度，使车辆与地面轨道间无机械接触，并由电磁吸力产生导向力，由直线电机产生的牵引力驱动列车运行，从根本上克服了轮轨列车粘着限制。采用微机控制的制动系统，由摩擦制动和电制动一起构成完整的制动系统，并优先利用电制动，以充分发挥电制动的优势，电制动由直线电机再生制动和反向制动产生，摩擦制动由制动夹钳夹F型轨道的方式产生。作为行车的安全保证，制动系统既要保障列车完全可靠停车，又要充分利用电制动的优势，增加能量回收，减少摩擦制动的使用，降低维护成本。
现有的制动控制方法一般是制动控制系统收到制动信号，首先进行总制动力计算，再向电制动控制单元进行电制动力申请，电制动控制单元依据自身能力大小向制动控制系统进行电制动值反馈，制动控制系统根据反馈值与总制动力进行比较计算，以摩擦制动的形式补充不足部分制动力。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁浮列车及其制动控制系统与方法，可以解决现有方法制动响应时间长和电制动利用不充分的问题，可缩短响应制动时间和制动距离，最大限度发挥电制动优势，从而提高系统安全性，解决能耗和维护成本高问题。
为实现上述目的，本发明提供一种用于磁浮列车的制动控制方法，包括：
根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；
获取由制动指令所得到的所需电制动力B；
判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则按照所述最大电制动力A继续执行电制动；若否，则按照所述所需电制动力B执行电制动。
相对于上述背景技术，本发明提供的制动控制方法，当接收到的制动指令之后，电制动控制单元也即磁浮列车的牵引系统直接依据自身能力施加最大电制动力A；与此同时，电子制动控制单元也即磁浮列车的制动系统根据制动指令计算停车所需的所需电制动力B；而后判断最大电制动力A与所需电制动力B的大小关系，倘若最大电制动力A小于所需电制动力B，则按照最大电制动力A继续执行电制动；倘若最大电制动力A大于等于所需电制动力B，则按照所需电制动力B执行电制动。如此设置，当电制动控制单元与电子制动控制单元同时接受到制动指令之后，电制动控制单元率先施加最大电制动力A，无需等待电子制动控制单元计算完成；而当电子制动控制单元计算出所需电制动力B时，电制动控制单元已经施加了一定时间的最大电制动力A；也即，电子制动控制单元在接收到制动指令之时至计算出所需电制动力B的时刻为止，这一段时间内电制动控制单元已经施加最大电制动力A，然后再判断所需电制动力B与最大电制动力A之间的数值大小，完成后续制动过程，这样便能够在一定程度上解决现有方法制动响应时间长和电制动利用不充分的问题，可缩短响应制动时间和制动距离，最大限度发挥电制动优势，从而提高系统安全性，解决能耗和维护成本高问题。
优选地，所述判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则按照所述最大电制动力A继续执行电制动；若否，则按照所述所需电制动力B执行电制动的步骤之后还包括：
当转速降至电空转换点后，电制动与空气制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，空气制动实现磁浮列车的停车；或者，
当转速降至电液转换点后，电制动与液压制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，液压制动实现磁浮列车的停车。
优选地，还包括：
根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用空气制动或者液压制动实现磁浮列车的减速与停车。
优选地，所述根据接收到的制动指令施加最大电制动力A的步骤具体为：
获取制动指令；
根据所述制动指令计算能够执行的最大电制动力A；
向磁浮列车施加所述最大电制动力A。
优选地，所述获取由制动指令所得到的所需电制动力B的步骤具体为：
根据磁浮列车的控制手柄级位大小数值计算磁浮列车的所需电制动力B。
本发明提供一种用于磁浮列车的制动控制系统，包括：
最大电制动力施加模块：用于根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；
所需电制动力获取模块：用于获取由制动指令所得到的所需电制动力B；
判断模块：用于判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B；
执行模块：用于当所述最大电制动力A小于所述所需电制动力B时，按照所述最大电制动力A继续执行电制动；当所述最大电制动力A大于等于所述所需电制动力B时，按照所述所需电制动力B执行电制动。
优选地，还包括：
混合控制模块：用于当转速降至电空转换点后，电制动与空气制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，空气制动实现磁浮列车的停车；或者，
用于当转速降至电液转换点后，电制动与液压制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，液压制动实现磁浮列车的停车。
优选地，还包括：
电子制动控制模块：用于根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用空气制动实现磁浮列车的减速与停车；或者，
液压制动控制模块：用于根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用液压制动实现磁浮列车的减速与停车。
优选地，所述最大电制动力施加模块具体为：
制动指令获取单元：用于获取制动指令；
计算单元：用于根据所述制动指令计算能够执行的最大电制动力A；
施加单元：用于向磁浮列车施加所述最大电制动力A。
本发明还提供一种磁浮列车，包括上述任意一项所述的制动控制系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制方法的总体流程图；
图2为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制系统的结构框图；
图3为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制系统的系统组成结构图；
图4为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制系统的电制动施加时间示意图；
图5为图1中制动控制方法的一种具体实施方式的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图5，图1为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制方法的总体流程图；图2为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制系统的结构框图；图3为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制系统的系统组成结构图；图4为本发明所提供的用于磁浮列车的制动控制系统的电制动施加时间示意图；图5为图1中制动控制方法的一种具体实施方式的流程图。
本发明提供的一种用于磁浮列车的制动控制方法，如说明书附图1所示，主要包括：
S1、根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；
S2、获取由制动指令所得到的所需电制动力B；
S3、判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则按照所述最大电制动力A继续执行电制动；若否，则按照所述所需电制动力B执行电制动。
在步骤S1中，电制动控制单元也即磁浮列车的牵引系统在接收到制动指令之后，直接依据自身能力施加最大电制动力A，立即响应制动指令，实现磁浮列车的减速。
在步骤S2中，电制动控制单元获取由制动指令所得到的所需电制动力B；其中，所需电制动力B通常由电子制动控制单元也即磁浮列车的制动系统计算得到；电子制动控制单元在接收到制动指令之后，根据制动指令计算停车所需的所需电制动力B，并将所需电制动力B发送至电制动控制单元，由电制动控制单元获取所需电制动力B。
在步骤S3中，电制动控制单元获取所需电制动力B之后，判断最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则说明最大电制动力A无法满足磁浮列车停车的需求，然而由于“自身”限制，也只能以最大电制动力A继续执行电制动；倘若最大电制动力A大于等于所需电制动力B，则说明磁浮列车停车并不需要如此大的最大电制动力A，而是仅仅施加所需电制动力B即可，因此电制动控制单元按照所需电制动力B执行电制动即可。其中，所需电制动力B可以根据磁浮列车的控制手柄级位大小数值进行计算。
以说明书附图3为例，电制动控制单元100和电子制动控制单元200通过网络线接收到制动指令，电制动控制单元100与电制动执行单元300相连，实现磁浮列车的电制动，且电制动控制单元100与地面能量吸收装置400连接；电子制动控制单元200连接气动控制单元500，气动控制单元500控制摩擦制动执行单元600提供空气制动力(也即摩擦制动力)。
以说明书附图4为例，当制动指令发出后，经过t0时间之后由电制动控制单元100和电子制动控制单元200接收，可以认为电制动控制单元100和电子制动控制单元200经过t0时间之后同步接收到制动指令；当电制动控制单元100接收到制动指令之后，计算其所能够施加的最大电制动力A，经过t2时间之后电制动执行单元100以最大电制动力A开始制动；当电子制动控制单元200接收到制动指令之后，计算磁浮列车停车所需的所需电制动力B；并且当电制动控制单元100计算出其所能够施加的最大电制动力A时，将最大电制动力A发送至电子制动控制单元200(这一过程称之为电制动反馈)，当电子制动控制单元200计算出所需电制动力B之后，将所需电制动力B发送至电制动控制单元(这一过程称之为电制动申请)，而后执行判断步骤；也即，电子制动控制单元200向电制动控制单元100申请制动力值，例如：电子制动控制单元200向电制动控制单元100申请制动力值18KN，但是由于电制动控制单元100可以发挥20KN，故电制动控制单元100反馈它可以发挥18KN的电制动力。本发明的重点就是先施加20KN的电制动力，收到申请后再按18KN的电制动力施加，从而减少了等待的时间；可以看出，本发明的制动响应时间是t0+t2，而现有技术中的制动响应时间为t0+t1+t2，可明显缩短制动响应时间，缩短停车距离，提高系统安全性。
以说明书附图5为例，步骤S10中，开始；步骤S20中，电制动控制单元和电子制动控制单元同步接收到制动指令；步骤S30中，电制动控制单元计算其所能够施加的最大电制动力A；而后执行步骤S50，直接施加最大电制动力A；在执行步骤S30的同时，执行步骤S40，电子制动控制单元根据制动指令计算停车所需的所需电制动力B，而后将所需电制动力B发送至电制动控制单元；并由电制动控制单元执行步骤S60，判断最大电制动力A与所需电制动力B的大小，倘若最大电制动力A小于所需电制动力B时，则继续执行步骤S50，倘若最大电制动力A大于等于所需电制动力B时，则执行步骤S70，按照所需电制动力B施加电制动力；而后当磁浮列车的电机转速降至电空转换点后，电制动与空气制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，空气制动实现磁浮列车的停车，也即步骤S80、步骤S90与步骤S100。需要说明的是，上述电空转换点还可以为电液转换点，电制动与液压制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，液压制动实现磁浮列车的停车。
其中，电空转换点是电制动力和空气制动力(即摩擦制动)进行切换的速度点，即电制动力逐步退出，而空气制动力逐步上升，直到全部施加空气制动力；在这个转换过程中是即有空气制动又有电制动的，即混合制动。电液转换点与电空转换点类似，此处不再赘述。根据目前轨道交通的现状，电制动无法使列车完全停止，列车要停车对准屏蔽门，必须依靠摩擦制动来使列车停准停稳。当然，上述空气制动还可以替换为液压制动。
如说明书附图5所示，倘若电制动控制单元无法提供电制动力，则需要由电制动控制单元向电子制动控制单元发送电制动无效信号，当电子制动控制单元接收到电制动无效信号后，则利用空气制动或者液压制动实现磁浮列车的减速与停车。众所周知，磁浮列车通常由电制动和摩擦一起构成，优先施加的电制动力，当没有电制动时，由摩擦制动或者液压制动来补充，保证系统的安全可靠。在说明书附图4中，倘若电制动控制单元能够正常运行，则向电子制动控制单元发送电制动有效信号，执行电制动操作。
本发明提供的一种用于磁浮列车的制动控制系统，如说明书附图2所示，包括：
最大电制动力施加模块101：用于根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；
所需电制动力获取模块102：用于获取由制动指令所得到的所需电制动力B；
判断模块103：用于判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B；
执行模块104：用于当所述最大电制动力A小于所述所需电制动力B时，按照所述最大电制动力A继续执行电制动；当所述最大电制动力A大于等于所述所需电制动力B时，按照所述所需电制动力B执行电制动。
优选地，还包括：
混合控制模块：用于当转速降至电空转换点后，电制动与空气制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，空气制动实现磁浮列车的停车；或者，
用于当转速降至电液转换点后，电制动与液压制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，液压制动实现磁浮列车的停车。
优选地，还包括：
电子制动控制模块：用于根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用空气制动实现磁浮列车的减速与停车；或者，
液压制动控制模块：用于根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用液压制动实现磁浮列车的减速与停车。
优选地，所述最大电制动力施加模块具体为：
制动指令获取单元：用于获取制动指令；
计算单元：用于根据所述制动指令计算能够执行的最大电制动力A；
施加单元：用于向磁浮列车施加所述最大电制动力A。
本发明还提供一种磁浮列车，包括上述具体实施例所描述的制动控制系统；磁浮列车的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
以上对本发明所提供的磁浮列车及其制动控制系统与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于磁浮列车的制动控制方法，其特征在于，包括：
根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；
获取由制动指令所得到的所需电制动力B；
判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则按照所述最大电制动力A继续执行电制动；若否，则按照所述所需电制动力B执行电制动。
2.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，所述判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B，若是，则按照所述最大电制动力A继续执行电制动；若否，则按照所述所需电制动力B执行电制动的步骤之后还包括：
当转速降至电空转换点后，电制动与空气制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，空气制动实现磁浮列车的停车；或者，
当转速降至电液转换点后，电制动与液压制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，液压制动实现磁浮列车的停车。
3.根据权利要求2所述的制动控制方法，其特征在于，还包括：
根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用空气制动或者液压制动实现磁浮列车的减速与停车。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的制动控制方法，其特征在于，所述根据接收到的制动指令施加最大电制动力A的步骤具体为：
获取制动指令；
根据所述制动指令计算能够执行的最大电制动力A；
向磁浮列车施加所述最大电制动力A。
5.根据权利要求4所述的制动控制方法，其特征在于，所述获取由制动指令所得到的所需电制动力B的步骤具体为：
根据磁浮列车的控制手柄级位大小数值计算磁浮列车的所需电制动力B。
6.一种用于磁浮列车的制动控制系统，其特征在于，包括：
最大电制动力施加模块：用于根据接收到的制动指令施加最大电制动力A；
所需电制动力获取模块：用于获取由制动指令所得到的所需电制动力B；
判断模块：用于判断所述最大电制动力A是否小于所述所需电制动力B；
执行模块：用于当所述最大电制动力A小于所述所需电制动力B时，按照所述最大电制动力A继续执行电制动；当所述最大电制动力A大于等于所述所需电制动力B时，按照所述所需电制动力B执行电制动。
7.根据权利要求6所述的制动控制系统，其特征在于，还包括：
混合控制模块：用于当转速降至电空转换点后，电制动与空气制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，空气制动实现磁浮列车的停车；或者，
用于当转速降至电液转换点后，电制动与液压制动共同实现对磁浮列车进行减速，且经过预设时间后，液压制动实现磁浮列车的停车。
8.根据权利要求7所述的制动控制系统，其特征在于，还包括：
电子制动控制模块：用于根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用空气制动实现磁浮列车的减速与停车；或者，
液压制动控制模块：用于根据接收到的当无法施加电制动力时所发送的电制动无效信号利用液压制动实现磁浮列车的减速与停车。
9.根据权利要求6～8任意一项所述的制动控制系统，其特征在于，所述最大电制动力施加模块具体为：
制动指令获取单元：用于获取制动指令；
计算单元：用于根据所述制动指令计算能够执行的最大电制动力A；
施加单元：用于向磁浮列车施加所述最大电制动力A。
10.一种磁浮列车，其特征在于，包括上述权利要求6～9任意一项所述的用于磁浮列车的制动控制系统。
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