CN108284851A - 一种铁路轨道车防撞制动策略 - Google Patents

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    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems

Abstract

本发明涉及一种铁路轨道车防撞制动策略，包括如下步骤：步骤一，输入轨道车运行参考值参数，计算出轨道车有效制动距离曲线；步骤二，根据当前轨道车车距、速度方向，参考有效制动距离曲线进行是否需要制动情形的判断，并给出预警信号。本发明提供的铁路轨道车防撞制动策略，基于防撞系统定位装置得到的位置、方向和速度数据，与参考值计算得到的有效制动距离曲线进行比较，判断轨道车是否进入预警范围，保证列车在各种情况下能够在出现碰撞可能时，及时给出预警信号，司机进行操作，避免碰撞的发生，保证轨道车安全行驶，该策略实现方法简单、高效。

Description

一种铁路轨道车防撞制动策略
技术领域
本发明涉及铁路自动化领域，具体涉及一种铁路轨道车防撞制动策略。
背景技术
随着国内铁路的迅速发展，轨道车是轨道交通基础设施建设和维护的重要工具。实际维护中，两辆轨道车朝着同一方向分别进行独立作业，在两车不知彼此定位信息时，极有可能发生相撞事故。
目前，相关轨道车作业还没有很好的方法来避免轨道车的碰撞，主要依靠司机的人为判断来进行操作。但是随着铁路维护工作任务的加多，轨道车作业频繁，并且作业车也增加，但是在雨雾天气或者过弯、隧道等地方，司机的视线受到限制，无法准确判断两车之间的距离与速度，也就无法确定何时进行制动操作，或者由于疏忽没有注意到需要制动操作，导致碰撞事故的发生。
为了避免碰撞事故的发生，本发明开发一种防撞策略，基于防撞系统定位装置得到的位置、方向和速度数据，给出一种轨道车防撞预警制动方法，保证列车在各种情况下能够在出现碰撞可能时，及时给出预警信号，司机及时进行操作，避免碰撞的发生。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种实现简单、快捷、减少碰撞事故率发生的铁路轨道车防撞制动策略，进行预警距离计算：基于轨道车的各种参数，以及作业车的速度、距离，充分考虑轨道车的不同速度、方向，计算列车制动到相应的末端速度的制动距离，然后考虑司机接收到预警信号的反应时间以及制动操作后列车的空走距离，得到最终的预警距离，根据当前当前车距、速度方向及时发出预警信号。
本发明采用如下技术方案：
一种铁路轨道车防撞制动策略，包括如下步骤：
步骤一，输入轨道车运行参考值参数，计算出轨道车有效制动距离曲线；
步骤二，根据当前轨道车车距、速度方向，参考有效制动距离曲线进行是否需要制动情形的判断，并给出预警信号。
进一步的，所述步骤一轨道车运行参考值参数包括：制动倍率rz，参考值为10.53；制动缸直径dz(mm)，参考值为254；制动缸数nz，参考值为1；闸瓦数nk：参考值8；基础制动装置传动效率ηz：参考值0.85；常规制动还是紧急制动压力ρz：参考值为常规制动风管压力为350kp、紧急制动风管压力为450kpa；机车重量；初始速度：将机车运行速度分段，以100km/h速度起始，每10km/h取值；
进一步的，计算出轨道车有效制动距离曲线包括以下步骤：
步骤1，根据所述参考值通过计算公式(1)计算闸瓦压力k：
步骤2，根据步骤1所述的闸瓦压力k通过计算公式(2)换算闸瓦压力kh：
步骤3，根据步骤2所述的闸瓦压力kh通过计算公式(3)计算制动率
式中，g为9.81，重力加速度，k'h机车每块闸瓦的换算闸瓦压力(kN)k"h车辆每块闸瓦的换算闸瓦压力(kN)，P机车计算质量(t)，G机车牵引质量(t)；
步骤4，通过计算公式(4)计算换算摩擦系数
式中，v0代表制动初速度(km/h),v代表运行速度；由于制动距离是分段计算，比如说初速度为90km/h,那么，需要计算90-80，80-70，70-60等各个速度阶段的制动划算摩擦系数，同时，需要考虑运行速度取值为速度平均值，即v＝85,75,65等值，这意味着各个不同速度阶段，换算摩擦系数是不同的；
步骤5，根据计算公式(5)计算轨道车运行单位的基本阻力，
ω0＝1.1+0.0025v+0.000025v2 (5)
其中，步骤5需要与步骤4计算匹配，也就是说不同的速度阶段，采用的计算运行阻力是不同的，一般取速度分段平均值来进行计算，这样就能够取常值计算；
步骤6，计算各个速度分段的车辆制动距离，根据所述的各个速度分段的划算摩擦系数，制动率，以及各个分段的单位基本阻力，通过计算公式(6)计算各个分段的制动有效距离se：
v2v1分别表示各个分段的起始速度和终点速度，ij代表代表坡道阻力。
步骤7，根据计算的所述各个速度分段的有效制动距离，再考虑列车制动的空走距离，以及人的操作反应时间，可以归纳为一个总的时间，空走时间参考值为2.5秒，反应时间大约为1秒左右，这样空走距离可以计算为：
v0为公式(4)中的所述定义，tk为空跑时间和人反应时间总和。
步骤8，绘制有效制动距离曲线。
步骤9，根据步骤8的有效制动距离曲线通过计算公式(8)进行二次曲线拟合，得到从任意速度制动到速度0时需要的有效制动距离拟合曲线:
S＝0.0671*V2-08897*v+6.1997 (8)
本发明有益效果在于：本发明提供的铁路轨道车防撞制动策略，基于防撞系统定位装置得到的位置、方向和速度数据，与参考值计算得到的有效制动距离曲线进行比较，判断轨道车是否进入预警范围，保证列车在各种情况下能够在出现碰撞可能时，及时给出预警信号，司机进行操作，避免碰撞的发生，保证轨道车安全行驶，该策略实现方法简单、高效。
附图说明
图1本发明有效制动距离策略曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例的铁路轨道车防撞制动策略，具体包括如下步骤：
步骤一，输入轨道车运行参考值参数，计算出轨道车有效制动距离曲线；
本实施例中步骤一轨道车运行参考值参数包括：制动倍率rz，参考值为10.53；制动缸直径dz(mm)，参考值为254；制动缸数nz，参考值为1；闸瓦数nk：参考值8；基础制动装置传动效率ηz：参考值0.85；常规制动还是紧急制动压力ρz：参考值为常规制动风管压力为350kp、紧急制动风管压力为450kpa；机车重量；初始速度：将机车运行速度分段，以100km/h速度起始，每10km/h取值；
计算出轨道车有效制动距离曲线包括以下步骤：
步骤1，根据所述参考值通过计算公式(1)计算闸瓦压力k：
步骤2，根据步骤1所述的闸瓦压力k通过计算公式(2)换算闸瓦压力kh：
步骤3，根据步骤2所述的闸瓦压力kh通过计算公式(3)计算制动率
式中，g为9.81，重力加速度，k'h机车每块闸瓦的换算闸瓦压力(kN)kh"车辆每块闸瓦的换算闸瓦压力(kN)，P机车计算质量(t)，G机车牵引质量(t)；
步骤4，通过计算公式(4)计算换算摩擦系数
式中，v0代表制动初速度(km/h),v代表运行速度；由于制动距离是分段计算，比如说初速度为90km/h,那么，需要计算90-80，80-70，70-60等各个速度阶段的制动划算摩擦系数，同时，需要考虑运行速度取值为速度平均值，即v＝85,75,65等值，这意味着各个不同速度阶段，换算摩擦系数是不同的；
步骤5，根据计算公式(5)计算轨道车运行单位的基本阻力，
ω0＝1.1+0.0025v+0.000025v2 (5)
其中，步骤5需要与步骤4计算匹配，也就是说不同的速度阶段，采用的计算运行阻力是不同的，一般取速度分段平均值来进行计算，这样就能够取常值计算；
步骤6，计算各个速度分段的车辆制动距离，根据所述的各个速度分段的划算摩擦系数，制动率，以及各个分段的单位基本阻力，通过计算公式(6)计算各个分段的制动有效距离se：
v2v1分别表示各个分段的起始速度和终点速度，ij代表代表坡道阻力。
步骤7，根据计算的所述各个速度分段的有效制动距离，再考虑列车制动的空走距离，以及人的操作反应时间，可以归纳为一个总的时间，空走时间参考值为2.5秒，反应时间大约为1秒左右，这样空走距离可以计算为：
v0为公式(4)中的所述定义，tk为空跑时间和人反应时间总和。
步骤8，绘制有效制动距离曲线，见图1。
步骤9，根据步骤8的有效制动距离曲线通过计算公式(8)进行二次曲线拟合，得到从任意速度制动到速度0时需要的有效制动距离拟合曲线:
S＝0.0671*V2-08897*v+6.1997 (8)
步骤二，根据定位装置测出当前轨道车车距、速度方向，参考有效制动距离曲线进行是否需要制动情形的判断，并给出预警信号，根据两轨道车各自的速度、方向，根据将轨道车需要制动的情形分为三类：
情形一，两车相向以不同初速度行驶，这种方式需要两车都要进行制动停止；
情形二，两车同向以不同初速度行驶，且后车速度高于前车，需要对后车进行制动追踪降速到前车速度；
情形三，一车静止，一车朝向静止车行驶，行驶车需要制动停止。
考虑上述三种情形，根据制动距离拟合模型，考虑制动的终止速度，计算需要的制动距离差，再加上制动空走距离以及人反应时间空走距离，就可以得到制动间隔，基于轨道车当前距离，当两车距离接近制动间隔距离时，控制策略发出预警信号，司机根据预警信号进行制动操作。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种铁路轨道车防撞制动策略，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，输入轨道车运行参考值参数，计算出轨道车有效制动距离曲线；
步骤二，根据当前轨道车车距、速度方向，参考有效制动距离曲线进行是否需要制动情形的判断，并给出预警信号。
2.根据权利要求1所述的铁路轨道车防撞制动策略，其特征在于，所述步骤一中轨道车运行参考值参数包括：制动倍率rz，参考值为10.53；制动缸直径dz，单位mm，参考值为254；制动缸数nz，参考值为1；闸瓦数nk：参考值8；基础制动装置传动效率ηz：参考值0.85；常规制动还是紧急制动压力ρz：参考值为常规制动风管压力为350kp、紧急制动风管压力为450kpa；机车重量；初始速度：将机车运行速度分段，以100km/h速度起始，每10km/h取值。
3.根据权利要求1所述的铁路轨道车防撞制动策略，其特征在于，所述步骤一中计算出轨道车有效制动距离曲线包括以下步骤：
步骤1，根据所述参考值通过计算公式(1)计算闸瓦压力k：
计算公式中rz、dz、nz、nk、ηz、ρz如所述轨道车运行参考值参数所定义；
步骤2，根据步骤1所述的闸瓦压力k通过计算公式(2)换算闸瓦压力kh：
步骤3，根据步骤2所述的闸瓦压力kh通过计算公式(3)计算制动率
式中，g为9.81，重力加速度，k'h机车每块闸瓦的换算闸瓦压力(kN)k"h车辆每块闸瓦的换算闸瓦压力(kN)，P机车计算质量(t)，G机车牵引质量(t)；
步骤4，通过计算公式(4)计算换算摩擦系数
式中，v0代表制动初速度(km/h),v代表运行速度；
步骤5，根据计算公式(5)计算轨道车运行单位的基本阻力：
ω0＝1.1+0.0025v+0.000025v2 (5)
其中，步骤5与步骤4速度匹配；
步骤6，计算各个速度分段的车辆制动距离，根据所述的各个速度分段的划算摩擦系数，制动率，以及各个分段的单位基本阻力，通过计算公式(6)计算各个分段的有效制动距离se：
其中，v2v1分别表示各个分段的起始速度和终点速度，ij代表坡道阻力；
步骤7，根据计算的所述各个速度分段的有效制动距离，再考虑列车制动的空走距离，以及人的操作反应时间，归纳为一个总的时间，空走时间参考值为2.5秒，反应时间为1秒左右，空走距离通过计算公式(7)计算：
其中，v0为公式(4)中的所述定义，tk为空跑时间和人反应时间总和；
步骤8，绘制有效制动距离曲线；
步骤9，根据步骤8的有效制动距离曲线通过计算公式(8)进行二次曲线拟合，得到从任意速度制动到速度0时需要的有效制动距离拟合曲线：
S＝0.0671*V2-08897*v+6.1997 (8)。
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