CN107458363B - 一种轨道车辆制动力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆制动力控制系统及其方法，系统包括列车制动管理单元、局部制动管理单元、牵引控制单元和本地制动控制单元，所述列车制动管理单元和局部制动管理单元相连接，所述局部制动管理单元和牵引控制单元分别与本地制动控制单元相连接，本发明列车在进行制动时可以根据轨道车辆实际电制动大小来对制动力进行精确的调节，可以有效地减少实际电制动力不足而引起的制动距离过长；防止制动力丢失；车辆滑行时，可防止本车发生滑行导致其它车制动力增加而引起其它车滑行，并能防止制动力过多的丢失。

Description

一种轨道车辆制动力控制方法

技术领域

本发明涉及轨道车辆制动领域，特别是一种轨道车辆制动力控制方法。

背景技术

目前，轨道车辆上使用的制动控制系统是这样工作的：首先，各牵引控制单元和本地制动控制单元计算本身的电制动与气制动能力，并将这些信息向局部制动管理单元发送，局部制动管理单元将这些信息汇总并向列车制动管理单元发送；然后，列车制动管理单元计算整列车需要发挥的制动力，优先将这些制动力分配到电制动中，如果电制动能力足以满足制动力要求时，则直接设定气制动力的预控目标值为零，如果电制动能力不足以满足制动力要求时，则设定一个气制动力等于总制动力减去电制动能力，列车制动管理单元将各车需要发挥的电制动力和气制动力发送给局部制动管理单元；本地制动控制单元通过局部制动管理单元收到各车需要发挥的电制动力和气制动力后，一方面向各牵引控制单元申请相应的电制动力，另一方面通过控制电空转换阀产生相应的气制动力；当某辆车发生滑行时，牵引控制单元减少电制动力，此时气制动力不进行补充。

根据以上描述，不难看出，目前的轨道车辆的制动控制存在的缺陷是：（1）现有技术的制动控制系统未采用闭环控制的方式计算气制动，当电制动有异常时，全列车制动力就不满足要求。（2）现有技术的制动控制系统不能接收局部制动管理单元发送的各车需要发挥的电制动力和气制动力时将不能工作，如无另一套新的系统来接替工作，全列车的制动力就会下降。（3）当某辆车一根轴发生滑行时，优先减少电制动力，此时气制动力不进行补充，由于电制动为单车个车辆控制，其它轴制动力会下降较多。以上，都可能导致制动距离延长而超过设计值，从而降低了轨道车辆的安全性。

因此，有必要发明一种适用于轨道车辆制动力控制方法及其系统以克服现有技术的缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能够有效解决实际电制动力与电制动施加目标值有差别时，而导致列车制动力下降，从而不能满足制动距离要求的技术问题、能够有效解决本地制动控制单元无法接收局部制动管理单元发送的各车需要发挥的电制动力和气制动力时不能施加制动的技术问题、能够有效解决当某辆车发生滑行时，牵引控制单元减少电制动力，气制动力不进行补充，制动力会下降较多的技术问题的轨道车辆制动力控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种轨道车辆制动力控制系统，包括列车制动管理单元、局部制动管理单元、牵引控制单元和本地制动控制单元，所述列车制动管理单元和局部制动管理单元相连接，所述局部制动管理单元和牵引控制单元分别与本地制动控制单元相连接，所述列车制动管理单元根据局部制动管理单元传递的车重、电制力能力、气制动能力信息计算所需施加电制动力，所述列车制动管理单元根据局部制动管理单元传递的实际电制动信息进行闭环控制计算所需施加气制动力。

进一步的，所述本地制动控制单元包括压力传感器、电子控制单元、电空转换阀、中继阀、防滑设备、制动缸，所述压力传感器、电子控制单元、电空转换阀、中继阀、防滑设备、制动缸依次连接，所述压力传感器用于车重压力信息的采集，所述车重压力信息可用于电子控制单元计算车重与气制动能力；所述电子控制单元用于接收局部制动管理单元发送的需要发挥的电制动和气制动力指令，向牵引控制单元申请电制动力，并控制电空转换阀工作施加气制动力；所述电空转换阀接收电子控制单元的信号将气制动指令转换为向中继阀输出预控压力；所述中继阀用于放大电空变换阀输出的预控压力经过防滑设备向制动缸输出对应的制动压力；所述防滑设备受电子控制单元控制，能在滑行时减少中继阀向制动缸输出的制动压力；所述制动缸用于使闸片与制动盘产生摩擦制动力。

一种轨道车辆制动力控制方法，其特征在于步骤包括：

1）列车制动管理单元在列车范围内计算电制动力百分比和气制动力百分比：

计算列车所需制动力：Fn＝∑Mi×a

计算各车需要发挥的电制动力百分比：x%=Fn/∑EDi×100%

计算各车需要发挥的气制动力百分比：y%=（Fn－∑EDRi）/∑EPi×100%

其中，Mi为整个列车范围内各车车重，a为列车需要的减速度，EDi为：整个列车范围内各车的电制动能力，EPi为：整个列车范围内各车的气制动能力，EDRi为：整个列车范围内各车的实际电制动力；

2）当本地制动控制单元不能接收局部制动管理单元发送的各车需要发挥的电制动力百分比和气制动力百分比时，本地制动控制单元自行计算并施加电制动力百分比和气制动力百分比：

计算所需制动力：F＝Mi×a

计算需要发挥的电制动力百分比：x%=F/EDi×100%

计算需要发挥的气制动力百分比：y%=（F－EDRi）/EPi×100%

其中，Mi为本车车重，a为列车需要的减速度，EDi为本车的电制动能力，EPi为本车的气制动能力，EDRi为本车的实际电制动力；

3）当某辆车发生滑行时，本地制动控制单元向局部制动管理单元发送的车重、电制动能力、气制动能力、实际电制动信息均不因滑行而改变，保证列车制动管理单元计算各车需要发挥的电制动和气制动不变，防止本车发生滑行导致其它车制动力增加而引起其它车滑行；同时，本地制动控制单元在滑行时优先控制减少电制动力，为防止制动力丢失，控制非滑行轴进行补充气制动力直到本车最大粘着限制能力，滑行轴通过防滑设备调整该轴气制动力，具体如下：

本地制动控制单元接收牵引控制单元发到本车电制动能力EDi与实际电制动力EDRi，不因滑行而改变；

计算气制动能力：EPi =（Mi×A－EDRi）

计算电制动减少值：r=EDi×x%×s%

重新计算需要发挥的气制动力：y”= EDi×x%+EPi×y%－EDRj

限制需要发挥的气制动不能超过最大粘着限制：y”≤EPi

其中，EDi为本车的电制动能力，EPi为本车的气制动能力，x%为局部制动管理单元发送的需要发挥的电制动力百分比，y%为局部制动管理单元发送的需要发挥的气制动力百分比，s%为随滑行程度而需要降低制动力的百分比，EDRi为本车不因滑行而减少的实际电制动力，EDRj为本车因滑行而减少的实际电制动力，EDRj=EDRi－r。

相比于现有技术，本发明的优点在于：通过本发明的技术方案，列车在进行制动时可以根据轨道车辆实际电制动大小来对制动力进行精确的调节，可以有效地减少实际电制动力不足而引起的制动距离过长；本地制动控制单元无法接收局部制动管理单元发送的各车需要发挥的电制动力和气制动力时能单独施加制动，防止制动力丢失；车辆滑行时，可防止本车发生滑行导致其它车制动力增加而引起其它车滑行，并能防止制动力过多的丢失。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明的本地制动控制单元的结构图。

图中：1、列车制动管理单元 2、局部制动管理单元 3-6、本地制动控制单元 7-8、牵引制动单元 11、电子控制单元 12、电空转换阀 13、中继阀 14、防滑设备 15、制动缸16、压力传感器。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。

如图1所示，一种轨道车辆制动力控制系统，包括列车制动管理单元1、局部制动管理单元2、牵引控制单元7-8和本地制动控制单元3-6，所述列车制动管理单元1和局部制动管理单元2相连接，所述局部制动管理单元2和牵引控制单元7-8分别与本地制动控制单元3-6相连接，列车制动管理单元1内部包含网络通信模块，能与局部制动控制单元2通讯；接收局部制动控制单元2发送的车重∑M_i、电制力能力∑ED_i、气制动能力∑EP_i、实际电制动信息∑EDR_i，向局部制动控制单元2发送需要发挥的电制动力百分比x%和气制动力百分比y%。

列车制动管理单元1内部包含计算模块，能根据局部制动控制单元2发送的车重∑M_i、电制力能力∑ED_i、气制动能力∑EP_i、实际电制动信息∑EDR_i，按照下列方法计算需要发挥的电制动力百分比x%和气制动力百分比y%：

计算列车所需制动力：F_n＝∑M_i×a

计算各车需要发挥的电制动力百分比：x%=F_n/∑ED_i×100%

计算各车需要发挥的气制动力百分比：y%=（F_n－∑EDR_i）/∑EP_i×100%

其中，M_i为：整个列车范围内各车车重，a为：列车需要的减速度，ED_i为：整个列车范围内各车的电制动能力，EP_i为：整个列车范围内各车的气制动能力，EDR_i为：整个列车范围内各车的实际电制动力。

局部制动管理单元2内部包含网络通信模块，能与本地制动控制单元3、4、5、6通讯；接收本地制动控制单元发送的车重M_i、电制力能力ED_i、气制动能力EP_i、实际电制动信息EDR_i，向本地制动控制单元3、4、5、6发送需要发挥的电制动百分比x%和气制动力百分比y%。

如图2所示，设置在每辆车的本地制动控制单元3、4、5、6，均包括：电子控制单元11，电空转换12，中继阀13，防滑设备14，制动缸15，压力传感16。

电子控制单元11内部包含采集模块，能根据压力传感器16采集的车重压力P，计算该车车重M_i：M_i=a×P+b；a与b为相关车辆参数。

电子控制单元11内部包含计算模块，能根据车重M_i与在轨道粘着条件下不产生滑行的最大粘着限制能力A，计算该车制动能力：F_a=M_i×A。如果该车不带动力单元，气制动能力EP_i等于该车的制动能力F_a：EP_i=F_a；如果该车带动力单元，由于气制动与电制动均属于粘着制动，气制动能力EP_i即等于该车制动能力F_a减去本车不因滑行而减少的实际电制动力EDR_i。

电子控制单元11内部包含网络通讯模块，能与局部制动控制单元2、牵引控制单元7、8通讯；接收局部制动控制单元2发送的需要发挥的电制动百分比x%和气制动力百分比y%，向局部制动控制单元2发送车重M_i、电制力能力ED_i、气制动能力EP_i、实际电制动信息EDR_i；接收牵引控制单元7、8发送的电制力能力ED_i、实际电制动信息EDR_i，向牵引控制单元发送需要发挥的电制动力百分比x%、电制动减少值r。

电子控制单元11内部包含电路模块，能根据需要返回的气制动力百分比y%控制电空转化阀12产生气制动力的预控压力，中继阀13根据预控压力向制动缸15输出实际的制动压力，实现对列车的制动控制。

电子控制单元11内部包含计算模块，当其内部的网络通信模块无法接收局部网段制动管理发送的电制动力百分比x%与气制动力百分比y%时，将自行计算电制动力百分比x%和气制动力：

计算所需制动力：F＝M_i×a

计算需要发挥的电制动力百分比：x%=F/ED_i×100%

计算需要发挥的气制动力百分比：y%=（F－EDR_i）/EP_i×100%

M_i为：本车车重，a为：列车需要的减速度，ED_i为：本车的电制动能力，EP_i为：本车的气制动能力，EDR_i为：本车的实际电制动力。

电子控制单元11内部包含计算模块，当某辆车发生滑行时，向局部制动管理单元2发送的车重M_i、电制力能力ED_i、气制动能力EP_i、实际电制动信息EDR_i均不因滑行而改变，保证列车制动管理单元1计算各车需要发挥的电制动力百分比x%和气制动力百分比y%不变，防止本车发生滑行导致其它车制动力增加而引起其它车滑行；同时，在滑行时优先控制减少电制动力，向牵引控制单元7、8发送电制动减少值r，为防止制动力丢失，重新计算需要发挥的气制动力y”，控制非滑行轴进行补充气制动力直到本车最大粘着限制能力：

计算气制动能力：EP_i =（M_i×A－EDR_i）

计算电制动减少值：r=ED_i×x%×s%

重新计算需要发挥的气制动力：y”= ED_i×x%+EP_i×y%－EDR_j

限制需要发挥的气制动不能超过最大粘着限制：y”≤EP_i

ED_i为：本车的电制动能力，EP_i为：本车的气制动能力，x%为：局部制动管理单元发送的需要发挥的电制动力百分比，y%为：局部制动管理单元发送的需要发挥的气制动力百分比，s%为：随滑行程度而需要降低制动力的百分比，EDR_i为：本车不因滑行而减少的实际电制动力，EDR_j为：本车因滑行而减少的实际电制动力。

电子控制单元11内部包含电路模块，控制防滑设备14不补充滑行轴的气制动力。

Claims (1)

1.一种轨道车辆制动力控制方法，其特征在于步骤包括：

1）列车制动管理单元在列车范围内计算电制动力百分比和气制动力百分比：

计算列车所需制动力：Fn＝∑Mi×a

计算各车需要发挥的电制动力百分比：x%=Fn/∑EDi×100%

计算各车需要发挥的气制动力百分比：y%=（Fn－∑EDRi）/∑EPi×100%

其中，Mi为整个列车范围内各车车重，a为列车需要的减速度，EDi为：整个列车范围内各车的电制动能力，EPi为：整个列车范围内各车的气制动能力，EDRi为：整个列车范围内各车的实际电制动力；

2）当本地制动控制单元不能接收局部制动管理单元发送的各车需要发挥的电制动力百分比和气制动力百分比时，本地制动控制单元自行计算并施加电制动力百分比和气制动力百分比：

计算所需制动力：F＝Mi×a

计算需要发挥的电制动力百分比：x%=F/EDi×100%

计算需要发挥的气制动力百分比：y%=（F－EDRi）/EPi×100%

其中，Mi为本车车重，a为列车需要的减速度，EDi为本车的电制动能力，EPi为本车的气制动能力，EDRi为本车的实际电制动力；

3）当某辆车发生滑行时，本地制动控制单元向局部制动管理单元发送的车重、电制动能力、气制动能力、实际电制动信息均不因滑行而改变，保证列车制动管理单元计算各车需要发挥的电制动和气制动不变，防止本车发生滑行导致其它车制动力增加而引起其它车滑行；同时，本地制动控制单元在滑行时优先控制减少电制动力，为防止制动力丢失，控制非滑行轴进行补充气制动力直到本车最大粘着限制能力，滑行轴通过防滑设备调整该轴气制动力，具体如下：

本地制动控制单元接收牵引控制单元发到本车电制动能力EDi与实际电制动力EDRi，不因滑行而改变；

计算气制动能力：EPi =（Mi×A－EDRi）

计算电制动减少值：r=EDi×x%×s%

重新计算需要发挥的气制动力：y”= EDi×x%+EPi×y%－EDRj

限制需要发挥的气制动不能超过最大粘着限制：y”≤EPi

其中，A为在轨道粘着条件下不产生滑行的最大粘着限制能力，EDi为本车的电制动能力，EPi为本车的气制动能力，x%为局部制动管理单元发送的需要发挥的电制动力百分比，y%为局部制动管理单元发送的需要发挥的气制动力百分比，s%为随滑行程度而需要降低制动力的百分比，EDRi为本车不因滑行而减少的实际电制动力，EDRj为本车因滑行而减少的实际电制动力，EDRj=EDRi－r。