CN108137023B - 用于铁路列车组的牵引和制动控制系统 - Google Patents

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Abstract

用于包括主机车(ML)、至少一个从机车(SL)以及多个车厢(C)的列车组(T)的牵引和制动控制系统，其中每个机车(ML，SL)包括与相应的手动致动的控制装置(3；4)和相应的电子控制单元(ECUM；ECUS)相关联的牵引设备(1)和制动设备(2)。该系统的特征在于，主机车(ML)中的控制单元(ECUM)被设计成检查驾驶员利用至少一个操作装置给出的命令的一致性并且向驾驶员提供关于如何操作所述控制装置(3，4)以实现所述操作目标的指令；根据所存储的数据生成牵引和/或制动控制信号，并且将所述控制信号发送至从机车(SL)的控制单元(ECUS)。

Description

用于铁路列车组的牵引和制动控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于铁路列车组的牵引和制动控制系统。
更具体地，本发明涉及一种用于铁路列车组的牵引和制动控制系统，该列车组包括引导主机车、至少一个拖尾或中间的从机车以及多个车厢或列车并且设置有气动制动系统，并且其中，每个所述机车包括与相应的手动控制装置和相应的电子控制单元相关联的制动和牵引设备以及相关的收发器器件，主机车的电子控制单元通过该收发器器件能够与所述至少一个从机车的控制单元通信；该布置使得至少一个从机车的牵引和制动设备可以由主机车控制。
背景技术
在现有的铁路列车组中，所有机车同步运转，即一个或多个从机车执行由引导主列车组的驾驶员给出的所有牵引和制动控制命令。
这个控制系统具有操作非常简便的优势，并且引导机车的驾驶员就好像列车组是头端火车一样地驾驶列车组。
然而，这样的系统在控制间隙效应(slack action)上具有有限的能力。实际上，在某些区段外形(section profile)上，这样的控制系统不能够限制在组成列车组的车辆之间的延伸或压缩的显著纵向力的出现，从而导致危险应力和事故风险。
已知被设计成能基于由驾驶员给出的牵引和制动命令“预测”列车组的将来状态的帮助驾驶和事件记录的装置。然而，这样的系统基于驾驶员使用个人经验“解释”所提供的预测信息并随后给出命令的能力。
这样的系统也未能解决在具有“困难的”路线外形(route profile)的轨道区段中控制列车组的间隙效应的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种以上所限定类型的用于铁路列车组的牵引和制动控制系统，该牵引和制动控制系统已被改善为使能够更有效的管理以上陈述的问题。
这个目的以及其它目的根据利用以上所限定类型的牵引和制动控制系统的本发明实现，该系统的特征在于，主机车中的控制单元与以下部分相关联：
-传感器器件，被设计成向所述控制单元提供指示主机车的速度和/或加速度以及驾驶员施加至牵引制动控制装置的控制的信号，
-存储器器件，存储指示列车组的组成的数据、限定列车组的纵向动态的数学模型的数据、以及限定列车组行驶的区段的外形的数据，以及限定至少一个预定的操作目标的数据；
-定位器件，用于提供指示沿着所述区段的列车组的瞬时位置的信号；以及
-人机界面，用于将信息提供给驾驶员；
主机车的控制单元被设计成
检查驾驶员利用牵引控制装置和制动控制装置给出的指令是否与所述操作目标一致，并且使用人机界面将关于如何操作所述控制装置以实现所述目标的指令提供给驾驶员；并且
-以预定方式并且根据存储在所述存储器器件中的数据和由所述传感器器件和定位器件提供的信息生成用于控制牵引和/或制动的信号，并且通过所述收发器器件将所述控制信号传输至所述至少一个从机车的控制单元。
在一个实施方式中，主机车的控制单元还被设计成以预定方式生成用于控制牵引和/或制动的附加信号，并且使用所述附加命令信号控制主机车的制动和牵引设备。
附图说明
根据本发明的系统的另外的特征和优点在以完全作为非限制性实例并参照附图给出的以下详细描述中陈述，在附图中：
图1是设置有根据本发明的牵引和制动控制系统的铁路列车组的部分的示意性侧视图；
图2是示出了设置有根据本发明的控制系统的铁路列车组的引导主机车的设备的框图；以及
图3是示出了设置有根据本发明的控制系统的铁路列车组的每个从机车的控制设备的类似框图。
具体实施方式
在图1中，参考符号T指示作为整体的铁路列车组，包括引导主机车ML和至少一个中间或拖尾从机车SL，以及多个列车或车厢C。
在图1中示意性地示出的实施方式中，机车ML和SL是经由相应的受电弓P由架空导线CC供电的电力机车。然而，本发明不限于应用至包括这样的机车的列车组。
列车组T设置有已知类型的气动制动系统，其中列车组中的所有车辆通过保持在预定压力(例如5巴)下的制动管道气动地连接在一起，并且使所有车辆的制动器保持打开。
由致动主机车ML的驾驶室中的制动旋塞(brake cock)所引起的制动管道中的压力降传播到整个列车组并到达单独的车辆上的制动设备。所述车辆中的通常与控制气缸和辅助气缸相关联的分配器使空气进入制动气缸，从而制动列车组。
制动管道中增加的后续压力再次释放列车组上的制动器。
图2和图3中的框图示出列车组T的引导主机车ML和相应的从机车SL上的设备的关键元件。
如所述附图中所示，机车ML和SL中的每个均具有相应的牵引设备1和制动设备2，该牵引设备和制动设备与可以由驾驶员在驾驶室中手动致动的对应的控制装置3和4相关联。
每个机车ML和SL还设置有相应的电子控制单元ECUM和ECUS以及相关的收发器装置5以使所述电子单元能够彼此通信。
在通过举例的方式示出的实施方式中，收发器装置能够利用相应的天线6通过无线电彼此通信。然而，这种解决方案不是强制性的，并且所述收发器装置之间的通信可以利用其他通道(诸如电缆或光纤)来实现。
在根据本发明的牵引和制动控制系统中，主机车ML的控制单元ECUM与传感器装置8相关联，该传感器装置被设计成将指示所述机车的速度和/或加速度的电信号提供给控制单元。
主机车ML的控制单元ECUM还链接至检测器装置9和10，该检测器装置被设计成提供指示所述机车的驾驶员利用牵引控制装置3和相应的制动控制装置4给出的命令的信号。
控制单元ECUM还与存储描述列车组T的组成的数据的存储器装置11以及包含用于限定列车组T的纵向动态的数学模型的数据的其他存储器装置12相关联。
同样与单元ECUM相关联的其他存储器装置13存储用于限定列车组T正在行驶的区段的外形的数据。
与控制单元ECUM相关联的其他存储器装置14用于存储限定控制算法和至少一个预定操作目标的数据。
尽管图2和图3中的框图将存储器装置11-14示出为在控制单元ECUM和ECUS的外部，但所述存储器装置也可以内置于所述控制单元中。
参照图2，主机车ML的控制单元ECUM还与定位装置15相关联，该定位装置被设计成能提供指示所述机车(并且因此指示列车组T)沿着上述区段的瞬时位置的信号。定位装置可以是惯性和/或卫星平台(GPS以及类似的)或者其他系统。
单元ECUM还链接至人机界面16，该人机界面被设计成能将信息/指令提供给主机车ML的驾驶员。
这个控制单元ECUM被设计成以以下所述的方式控制列车组T的牵引和制动。
所述单元ECUM被具体设计成检查由主机车ML(并且因此列车组T的)的驾驶员给出的命令与存储在存储器装置14中的预定操作目标一致。
这个操作目标可以例如在列车移动期间降低组成列车组T的不同的车辆之间交换的动态应力。
可替换的或附加的操作目标可以是例如在经受速度限制的轨道区段中保持恒定分配的速度。
利用包含于存储器装置11-14中的信息(列车组T的组成、列车组T的动态行为的数学模型、区段外形、控制算法和操作目标)、由定位系统15提供的信息、以及由与牵引和制动控制装置3、4相关联的检测器装置9和10提供的信息，来检查由驾驶员利用牵引和制动控制装置3、4给出的命令与上述操作目标的一致性。
控制单元ECUM还被设计成使用从装置8-15接收的信息生成用于一个或多个从机车SL的牵引和/或制动控制信号。利用收发器装置5、6将所述控制信号发送至至少一个从机车SL的控制单元ECUS。
在每个从机车SL中，来自主机车ML的控制单元ECUM的牵引和制动控制信号由本地控制单元ECUS接收，然后ECUS相应地控制对应的从机车SL的牵引设备1和制动设备2。
在至此所描述的实施方式中，主机车ML的牵引和制动的控制完全留给驾驶员，并且控制单元ECUM可以被布置为适合于通过人机界面16向所述驾驶员提供关于由驾驶员给出的命令与操作目标或分配的目标的一致性的信息/建议。
相反地，每个从机车SL的牵引和制动完全取决于由主机车ML的控制单元ECUM提供的并发送至对应的从机车SL的控制单元ECUS的命令。
在另一个实施方式中，主机车ML的牵引和控制部分地利用驾驶员使用控制装置3和4手动给出的命令来控制，并且部分地利用由单元ECUM基于装置8-15提供至所述单元的信息而生成的控制信号来控制。
用于主机车ML的这个“混合的”牵引和制动控制方法有助于优化对列车组的移动的管理。
由控制单元ECUM实现的控制和判定算法可以利用人工智能技术(例如利用神经网络或佩特里网)来实现。
根据本发明的控制系统有助于根据正在行驶的区段的外形优化对列车组T的纵向动态的管理，并且改善这样的列车组在特定情况下(启动、制动、打滑状况等)的性能。
图2和图3的框图的比较示出了每个从机车SL的设备架构与主机车ML中的设备架构是如何相似。
通常，为了实现上述控制方法，每个从机车SL严格来讲仅需要在图3中用实线示出的装置。
尽管如此，所有的机车ML和SL均配备有可以选择性地操作为主机车设备或从机车设备的相同的设备是有利的，从而使得每个机车可以根据需要用作引导主机车或者中间或拖尾从机车。因此，在图3中示出的设备架构可以通过添加在所述附图中用虚线示出的装置来扩大，用虚线示出的装置使用与图2中所使用的相同的参考标号来指示。
自然地，在本发明的原理下，在不超出所附的权利要求中限定的本发明范围的前提下，实现方式和具体实施方式可以与完全通过非限制性的实例描述和示出的那些大不相同。

Claims (3)

1.一种用于铁路列车组的牵引和制动控制系统，所述列车组包括引导的主机车、至少一个拖尾或中间的从机车以及多个车厢或列车，其中，所述列车组设置有气动制动系统，所述主机车和至少一个所述从机车中的每一个包括：牵引设备、制动设备、相应的电子控制单元、以及相关的信号收发器器件，所述牵引设备与所述电子控制单元和能够由驾驶员手动致动的牵引控制装置相关联，所述制动设备与所述电子控制单元和能够由驾驶员手动致动的制动控制装置相关联，所述主机车的所述电子控制单元通过所述相关的信号收发器器件能够与至少一个所述从机车的所述电子控制单元通信，至少一个所述从机车的所述牵引设备和所述制动设备能够由所述主机车控制；
并且其中，所述主机车中的所述电子控制单元与以下部件相关联：
一个或多个传感器，被设计成向所述从机车中的所述电子控制单元提供指示所述主机车的速度和/或加速度以及由所述驾驶员给到所述牵引控制装置和所述制动控制装置的命令的信号；
存储器器件，存储指示所述列车组的组成的数据、限定所述列车组的纵向动态的数学模型的数据、限定所述列车组正在行驶的区段的外形的数据、以及限定至少一个操作目标的数据；
定位器件，用于提供指示所述列车组沿着所述区段的瞬时位置的信号；以及
人机界面，用于将信息提供给所述驾驶员；
所述主机车的所述电子控制单元被设计成：
检查所述驾驶员利用所述牵引控制装置和所述制动控制装置给出的命令是否与至少一个所述操作目标一致，并且使用所述人机界面将关于如何操作所述牵引控制装置和所述制动控制装置以实现至少一个所述操作目标的指令提供给所述驾驶员；并且
以预定方式并且根据存储在所述存储器器件中的数据和由所述传感器和所述定位器件提供的信息生成用于控制牵引和/或制动的信号，并且将用于控制牵引和/或制动的所述信号通过所述相关的信号收发器器件传输至至少一个所述从机车的电子控制单元。
2.根据权利要求1所述的牵引和制动控制系统，其特征在于，所述主机车的所述电子控制单元还被设计成以预定方式并且根据存储在所述存储器器件中的数据和由上述传感器和所述定位器件提供的信息生成用于控制牵引和制动的附加信号，并且使用所述附加信号控制所述主机车的所述牵引设备和所述制动设备。
3.根据权利要求1或2所述的牵引和制动控制系统，其特征在于，每个从机车中的所述电子控制单元与以下装置相关联：与所述主机车的所述电子控制单元相关联的传感器、存储器器件、定位器件以及人机界面；所述主机车和一个或多个所述从机车的电子控制单元被设计成选择性地操作为主控制单元或从控制单元。
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