CN107512257A - 空气制动故障情况下的制动力补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种空气制动故障情况下的制动力补偿方法,该制动力补偿方法用于当城轨列车的车厢制动系统出现故障导致无法施加空气制动时,判断制动级位是否小于预设比例的最大常用制动力,若是,则将故障车厢的空气制动缓解,其他正常车厢对故障车厢的制动力损失进行补偿,以保证整列车的制动力需求;若否,则故障车施加本车紧急制动,以补偿制动力损失,使列车满足制动需求。该补偿方法使列车的制动力满足了制动需求,消除了安全隐患,不影响司机操作,不影响线路运营。
Description
技术领域
本发明属于城轨列车领域,尤其涉及一种城轨列车在空气制动故障情况下的制动力补偿方法。
背景技术
目前,绝大多数城轨列车制动力的来源主要是牵引系统提供的电制动力和制动系统提供的空气制动力,列车的常用制动、快速制动等功能均采用电空混合制动方式,电空混合制动的基本原则是优先使用电制动,当电制动力不能满足制动需求时,由空气制动来补足。
如果电制动出现故障,制动系统能够通过施加空气制动补偿电制动力的损失,保证列车的制动力满足制动需求,但当一个或多个车厢的制动系统出现故障而无法施加空气制动后,目前没有明确的制动力补偿方法,会造成列车制动力的损失,导致制动距离增大,可能的影响有:
(1)在列车运行过程中需要减速时,因为制动力不足,可能造成列车速度超过限速,具有安全隐患,引起自动防护系统触发的紧急制动,造成列车在线路上停车,影响后续列车的运营;
(2)在列车进站停车时,因制动力不足,制动距离增大,可能会造成列车进站停车不准或者超过信标,对于目前大量具有屏蔽门的车站来说,如果停车精度不够,车门和屏蔽门无法打开,无法上下客,从而影响线路的运营;
(3)对于制动系统出现故障而无法施加空气制动的列车,由于制动力损失带来的问题,故障列车通常只能限速运行至下一站或终点站清客下线,对线路的运营带来很大影响。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提出了一种空气制动故障情况下的制动力补偿方法,该补偿方法使列车的制动力满足了制动需求,保证了列车及时减速,消除了安全隐患,不影响司机操作,不影响线路运营。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种空气制动故障情况下的制动力补偿方法,用于当城轨列车的车厢制动系统出现故障导致无法施加空气制动时,判断制动级位是否小于预设比例的最大常用制动力,若是,则将故障车厢的空气制动缓解,其他正常车厢对故障车厢的制动力损失进行补偿,以保证整列车的制动力需求;若否,则故障车施加本车紧急制动,以补偿制动力损失,使列车满足制动需求。
作为本发明的进一步优化,判断制动级位小于预设比例的最大常用制动力,由正常车厢补偿故障车厢制动力时,具体为:列车通过列车网络监控系统检测各车厢制动系统是否出现故障,并将各车故障状态发送至各车厢制动系统中,同时列车网络监控系统也将各车厢的重量信息发送至制动系统中,各正常车厢的制动系统按照预设公式计算并施加制动力。
作为本发明的进一步优化,正常车厢对故障车厢进行制动力补偿时,其制动力按照下述公式计算结果进行输出:
其中,F'i为正常车厢进行制动力补偿后需输出的制动力,Fi为正常车厢在全列车车厢都正常情况下输出的制动力;Mi为各车厢的车厢重量,Mj为制动系统正常车厢的车重,Fk为故障车的制动力需求。
作为本发明的进一步优化,判断制动级位小于预设比例的最大常用制动力,由正常车厢补偿故障车厢的制动力,具体为:列车网络监控系统判断各车厢制动系统是否故障,并将故障车厢的数量发送到各车厢制动系统,各正常车厢的制动系统根据故障车数量的不同,按照预设公式计算并施加制动力。
作为本发明的进一步优化,电子制动控制单元中按照预设公式进行计算补偿制动力时,该预设公式为:Fi,其中,F'i为正常车厢需输出制动力,Fi为正常车厢正常情况下输出的制动力;n为全列车厢总数,m为故障车厢数量。
作为本发明的进一步优化,判断制动级位不小于预设比例的最大常用制动力,并通过故障车施加本车紧急制动,具体为:在各个车厢将一个继电器常闭触点串联接入本车厢的紧急阀控制环路,正常情况下,保持该继电器失电,常闭触点为闭合状态,紧急阀与紧急环路联通;异常情况下,制动系统控制该继电器得电,常闭触点断开,使本车的紧急阀失电,从而施加紧急制动,来承担本车的制动力需求。
与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
1、本发明空气制动故障情况下的制动力补偿方法,其通过在制动级位高低不同时,选择不同的方式进行制动力补偿,使列车的制动力满足了制动的需求,同时保证列车能够及时减速,消除安全隐患;
2、本发明空气制动故障情况下的制动力补偿方法,使列车能够精确停车对标,保证乘客顺利上下车;并且使列车能够正常运营,不需要限速,不用清客下线,不影响线路运营;
3、本发明的制动力补偿方法,能够在制动系统故障后自动进行制动力补偿,不需要人工干预,不影响司机操作;
4、本发明的制动力补偿方法,易于实现,不需要额外增加设备,适用性强。
附图说明
图1为本发明制动力补偿方法的流程示意图;
图2为制动级位较小时第一种实施方式的示意图;
图3为制动级位较小时第二种实施方式的示意图;
图4为制动级位较大时的示意图。
具体实施方式
下面,通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解,在没有进一步叙述的情况下,一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
如图1所示,本发明提供了一种空气制动故障情况下的制动力补偿方法,用于当列车制动系统出现故障导致无法施加空气制动时,该制动力补偿方法具体为:判断制动级位是否小于预设比例的最大常用制动力,若是,则将故障车厢的空气制动缓解,其他正常车厢补偿故障车厢制动力,以补偿故障车厢制动力损失;若否,则故障车施加本车紧急制动,以补偿制动力损失,使列车满足制动需求。
上述中,预设比例的选取根据列车型号等不同而不同,在此不具体限定,同时在发明中,均以预设比例为70%进行举例说明。在预设比例为70%时,则上述中,判断制动级位是否小于70%的最大常用制动力即可。
结合图1进一步详细说明:当列车制动系统出现故障导致车厢无法施加空气制动时,首先获取制动级位,并判断该制动级位是否小于预设比例的最大常用制动力,如是,则依次判断各车厢是否为故障车厢,如是,则该故障车厢的空气制动缓解;如否,则判断其他正常车厢是否正常,如正常则施加制动力至故障车厢,如不正常,则同样进行制动力补偿。如判断该制动级位不小于预设比例的最大常用制动力,则判断该车厢是否正常,如是,则通过正常制动力施加制动,如否,则施加本车紧急制动。
参见图2,为制动级位小于预设比例时,制动力补偿方法的第一种实施方式。在说明该第一种实施方式前,首先对该制动力补偿系统进行简单说明。如图2所示,列车上每个车厢制动系统的电子制动控制单元(EBCU)将“重大故障信号”和“电源指示信号”发给列车网络监控系统(TCMS),为了保证信号传输和可靠性,这两个信号均为通过硬线传输的开关量信号,由EBCU控制。同时,TCMS将各个车厢的故障状态都通过网络通信发送给EBCU,使EBCU能够根据其他车的故障状态进行制动力的补偿,同时,为了能够准确进行计算,TCMS将各个车厢的车重信息也通过网络通信发送给EBCU。
同时,上述中所述重大故障信号连接EBCU内部的继电器常开触点,当制动系统能正常进行制动施加和缓解时,EBCU控制继电器失电,“重大故障信号”输出低电平;当EBCU检测到本车制动系统出现重大故障而无法正常施加制动时,继电器得电,“重大故障信号”输出高电平。因此,EBCU输出“重大故障信号”的条件是EBCU检测到本车制动系统出现重大故障而无法正常施加制动,比如压力控制电磁阀故障、压力传感器故障、制动指令接收异常等。在检测出“重大故障”的情况下,EBCU将本车的空气制动缓解,同时不进行电空混合制动,即本车没有空气制动力和电制动力,在这种情况下,“重大故障信号”就能够通知TCMS本车厢因故障没有制动力。
而“电源指示信号”连接EBCU内部的继电器常开触点,只要EBCU电源开关闭合后,就使继电器得电,“电源指示信号”一直输出高电平;当EBCU电源断开后,继电器自然失电,“电源指示信号”为低电平。“电源指示信号”表示的是本车的制动控制装置的电源开关是否闭合,通常电源开关可能因过流等原因导致自动断开,或者人为操作断开。因此,只要电源开关断开,制动控制装置的充排气电磁阀就会处于失电状态,使空气制动缓解。同时,也不进行电空混合制动,即本车没有空气制动力和电制动力,在这种情况下,“电源指示信号”就能够通知TCMS本车厢因制动控制装置断电没有制动力。
因此,上述中,TCMS根据“重大故障信号”和“电源指示信号”判断某个车是否处于无制动力的故障状态,当某个车厢的制动控制装置的“重大故障信号”为高电平或者“电源指示信号”为低电平时,TCMS判定这个车厢的制动控制出现故障,TCMS分别判断每个车厢制动是否故障,并将故障状态通过列车网络发给全列的EBCU,这样各个车厢的EBCU就可以获取其他车的故障状态,并以此作为补偿的判断依据。
为了进行上述故障车厢的制动力补偿,本发明的第一种实施方式具体为:判断制动级位小于预设比例的最大常用制动力,并通过正常车厢补偿至故障车辆制动力时,具体为:列车通过列车网络监控系统检测列车车厢是否出现故障,并将各车故障状态发送至各车厢制动系统中,该制动系统具体为电子制动控制单元中,以将该故障车厢所需补偿制动力发送至电子制动控制单元中;同时列车网络监控系统也将各车厢的重量信息发送至制动系统中,各正常车厢的制动系统按照预设公式计算并施加制动力,具体的,该制动系统也为电子制动控制单元。进一步的,所述正常车厢补给至故障车厢制动力时,正常车厢的制动力按照下述公式计算结果进行输出:
其中,F'i为正常车厢进行制动力补偿后需输出的制动力,Fi为正常车厢在全列车车厢都正常情况下输出的制动力;Mi为各车厢的车厢重量,Mj为制动系统正常车厢的车重,Fk为故障车的制动力需求。
另外,上述中,正常情况下的各车厢制动力需求:Fi=Mi·a,其中a是列车制动的加速度。
如图3所示,当判断制动级位小于预设比例的最大常用制动力,制动力补偿方法的第二种实施方式,其具体为:列车网络监控系统判断各车厢制动系统是否故障,并将故障车厢的数量发送到各车厢制动系统,各正常车厢的制动系统根据故障车数量的不同,按照预设公式计算并施加制动力。
在第二种实施方式下,所述预设公式为:其中,F'i为正常车厢需输出制动力,Fi为正常车厢正常情况下输出的制动力;n为全列车厢总数,m为故障车厢数量。
如图4所示,城轨列车都具有紧急制动功能,当制动级位较大时,由于粘着限制,无法依靠其他车厢进行制动力补偿,因此需要启动自身紧急制动,即制动控制装置的紧急阀连接紧急环路的正线和负线,EBCU采集紧急环路的状态。当判断制动级位不小于预设比例的最大常用制动力,并通过故障车施加本车紧急制动时,其具体步骤为:在各个车厢将一个继电器(EBCR)常闭触点串联接入本车厢的紧急阀控制环路,正常情况下,保持该继电器失电,常闭触点为闭合状态,紧急阀与紧急环路联通;异常情况下,制动系统控制该继电器得电,常闭触点断开,使本车的紧急阀失电,从而施加紧急制动,来承担本车的制动力需求。
另外,通过启动紧急制动补偿制动力,也避免了因为正常车厢替故障车厢承担制动力而带来的超过粘着限制的问题。
通过上述方案,本发明的补偿方法在制动级位较小时,制动系统故障的车厢将空气制动缓解,而制动系统正常的车厢替故障车厢承担制动力,使列车的制动力满足制动需求;制动级位较大时,通过在故障车施加本车紧急制动来补偿制动力损失,使列车的制动力满足制动需求,同时也避免了因为替故障车厢承担制动力而带来的超过粘着限制的问题。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种空气制动故障情况下的制动力补偿方法,用于当城轨列车的车厢制动系统出现故障导致无法施加空气制动时,其特征在于:判断制动级位是否小于预设比例的最大常用制动力,若是,则将故障车厢的空气制动缓解,其他正常车厢对故障车厢的制动力损失进行补偿,以保证整列车的制动力需求;若否,则故障车施加本车紧急制动,以补偿制动力损失,使列车满足制动需求。
2.根据权利要求1所述空气制动故障情况下的制动力补偿方法,其特征在于:判断制动级位小于预设比例的最大常用制动力,由正常车厢补偿故障车厢制动力时,具体为:列车通过列车网络监控系统检测各车厢制动系统是否出现故障,并将各车故障状态发送至各车厢制动系统中,同时列车网络监控系统也将各车厢的重量信息发送至制动系统中,各正常车厢的制动系统按照预设公式计算并施加制动力。
3.根据权利要求2所述空气制动故障情况下的制动力补偿方法,其特征在于:正常车厢对故障车厢进行制动力补偿时,其制动力按照下述公式计算结果进行输出:
<mrow>
<msub>
<msup>
<mi>F</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>M</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>&Sigma;</mo>
<msub>
<mi>M</mi>
<mi>j</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>&Sigma;</mo>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>k</mi>
</msub>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,F'i为正常车厢进行制动力补偿后需输出的制动力,Fi为正常车厢在全列车车厢都正常情况下输出的制动力;Mi为各车厢的车厢重量,Mj为制动系统正常车厢的车重,Fk为故障车的制动力需求。
4.根据权利要求1所述空气制动故障情况下的制动力补偿方法,其特征在于:判断制动级位小于预设比例的最大常用制动力,由正常车厢补偿故障车厢的制动力,具体为:列车网络监控系统判断各车厢制动系统是否故障,并将故障车厢的数量发送到各车厢制动系统,各正常车厢的制动系统根据故障车数量的不同,按照预设公式计算并施加制动力。
5.根据权利要求4所述空气制动故障情况下的制动力补偿方法,其特征在于:电子制动控制单元中按照预设公式进行计算补偿制动力时,该预设公式为:其中,F'i为正常车厢需输出制动力,Fi为正常车厢正常情况下输出的制动力;n为全列车厢总数,m为故障车厢数量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述空气制动故障情况下的制动力补偿方法,其特征在于:判断制动级位不小于预设比例的最大常用制动力,并通过故障车施加本车紧急制动,具体为:在各个车厢将一个继电器常闭触点串联接入本车厢的紧急阀控制环路,正常情况下,保持该继电器失电,常闭触点为闭合状态,紧急阀与紧急环路联通;异常情况下,制动系统控制该继电器得电,常闭触点断开,使本车的紧急阀失电,从而施加紧急制动,来承担本车的制动力需求。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Xin Inventor after: Hu Bo Inventor after: Yang Peisheng Inventor after: Sun Quantao Inventor after: Dong Jianfeng Inventor after: Tu Guijun Inventor after: Chi Kaichong Inventor before: Zhao Xin Inventor before: Hu Bo Inventor before: Sun Quantao |
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CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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GR01 | Patent grant |