CN108909694B

CN108909694B - 一种提高列车停车精度的方法、系统及设备

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Publication number: CN108909694B
Application number: CN201810960189.7A
Authority: CN
Inventors: 唐亮; 刘泉; 罗超; 万建兵; 彭学前
Original assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Current assignee: CRRC Brake System Co Ltd
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2038-08-22
Also published as: CN108909694A

Abstract

本发明公开了一种提高列车停车精度的方法，包括：向目标节车发送目标节车所需的总制动目标值，目标节车为列车各节车中的任意一节车；在目标节车处于空走阶段时，为目标节车提供用于控制目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且第一制动目标值的大小高于总制动目标值。应用本发明所提供的方法，能够提高列车的停车精度。本发明还公开了一种提高列车停车精度的系统及设备，具有相应技术效果。

Description

一种提高列车停车精度的方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，特别是涉及一种提高列车停车精度的方法、系统及设备。

背景技术

列车ATO(Automatic Train Operation，列车自动驾驶系统)模式是当前列车的主流模式与发展趋势，ATO模式具有提高列车运营效率，缩短列车运营间隔，降低司机驾驶劳动强度等诸多优点。ATO模式对制动系统响应速度的要求较高，如果制动系统的响应时间较慢，就会影响列车对标停车精度。

在现有技术中，根据制动级位的不同，确定出对应的制动目标值，使得制动缸中的制动压力逐渐上升到该制动目标值的大小。而由于城轨列车的制动级位一般仅在35％以内，即制动级位较小，也就使得对应的制动目标值较小。制动目标值越小，从液压制动系统的蓄能器向制动缸中输入的油的流速就越慢，制动压力的上升就越缓慢。当制动进程处于空走阶段时，空走时间除了受到制动目标值的影响，还受到制动夹钳的回位程度的影响。在相同的制动目标值的前提下，制动夹钳完全回位时，进行制动时的空走时间最长，而在相同的制动夹钳的位置的前提下，制动目标值越小，空走时间也就越长。

因此，由于制动目标值较小，会导致空走时间较长，离散化的程度较高。现有技术中，制动时的空走时间通常在0.5s-1.5s之间，离散化程度达到了1s，按照磁浮列车12km/h开始进行电液转换来计算，1s空走时间的不确定性，将导致对标停车瞬间影响精度为±167cm，严重超出ATO模式所要求的±30cm对门精度。

综上所述，如何提高列车的停车精度，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高列车停车精度的方法、系统及设备，以提高列车的停车精度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种提高列车停车精度的方法，包括：

向目标节车发送所述目标节车所需的总制动目标值，所述目标节车为列车各节车中的任意一节车；

在所述目标节车处于空走阶段时，为所述目标节车提供用于控制所述目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且所述第一制动目标值的大小高于所述总制动目标值。

优选的，通过以下步骤确定所述目标节车处于空走阶段：

计算空走阶段的耗时；

当所述目标节车接收所述总制动目标值之后的时间未达到计算出的所述空走阶段的耗时，并且所述目标节车的所述制动缸中的制动压力低于预设的压力阈值时，确定所述目标节车处于所述空走阶段。

优选的，所述第一制动目标值的大小与计算出的空走阶段的耗时呈正相关。

优选的，所述计算空走阶段的耗时，包括：

将所述目标节车的制动缸中制动压力为0的时刻作为第一时刻；

将所述第一时刻之后，所述目标节车接收到所述总制动目标值的时刻作为第二时刻；

判断所述第二时刻与所述第一时刻的差值是否高于预设的极限缓解时间；

若是，则将所述极限缓解时间作为计算出的缓解持续时间；

若否，则将所述第二时刻与所述第一时刻的差值作为计算出的缓解持续时间；

根据计算出的所述缓解持续时间计算所述空走阶段的耗时。

优选的，还包括：

在所述目标节车的电子制动控制单元EBCU进行通信时，按照节点轮询的方式进行总线上的通信。

优选的，所述节点轮询的方式包括：

由所述EBCU的主控板相应地向所述EBCU的压力控制板以及模拟板发送自身所需发送的全部数据；

轮询所述压力控制板，由所述压力控制板发送自身所需发送的全部数据；

轮询所述模拟板，由所述模拟板发送自身所需发送的全部数据。

优选的，在所述向目标节车发送所述目标节车所需的总制动目标值之前，还包括：

当判断出列车的速度低于预设的电液转换速度点时，向所述制动缸输出制动压力，以将所述制动缸中的制动压力的大小提高至刚好使得制动夹钳贴闸的大小。

一种提高列车停车精度的系统，包括：

总制动目标值确定模块，用于向目标节车发送所述目标节车所需的总制动目标值，所述目标节车为列车各节车中的任意一节车；

第一目标值确定模块，用于在所述目标节车处于空走阶段时，为所述目标节车提供用于控制所述目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且所述第一制动目标值的大小高于所述总制动目标值。

优选的，还包括：

备压输出模块，用于当判断出列车的速度低于预设的电液转换速度点时，向所述制动缸输出制动压力，以将所述制动缸中的制动压力的大小提高至刚好使得制动夹钳贴闸的大小。

一种提高列车停车精度的设备，包括：

存储器，用于存储列车停车精度提高程序；

处理器，用于执行所述列车停车精度提高程序以实现上述任一项所述的提高列车停车精度的方法的步骤。

应用本发明实施例所提供的技术方案，包括：向目标节车发送目标节车所需的总制动目标值，目标节车为列车各节车中的任意一节车；在目标节车处于空走阶段时，为目标节车提供用于控制目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且第一制动目标值的大小高于总制动目标值。

本申请的方案中，在目标节车处于空走阶段时，输出的第一制动目标值较高，具体的，该第一制动目标值的大小高于总制动目标值的大小。由于第一制动目标值较高，会使得空走阶段的耗时，即空走时间缩短，进而空走时间的离散化程度也会降低，即最长空走时间与最短空走时间的差值会降低。因此，本申请的方案能够提高列车的停车精度。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种提高列车停车精度的方法的实施流程图；

图2为本发明中一种提高列车停车精度的系统的结构示意图；

图3为本发明中一种提高列车停车精度的设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种提高列车停车精度的方法，能够提高列车的停车精度。

为了使本技术领域的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。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。

请参考图1，图1为本发明中一种提高列车停车精度的方法的实施流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S101：向目标节车发送目标节车所需的总制动目标值，目标节车为列车各节车中的任意一节车。

具体的，可以由预设的主控EBCU(Electronic Brake Control Unit，电子制动控制单元)向目标节车发送目标节车所需的总制动目标值。目标节车可以为列车各节车中的任意一节车，目标节车的EBCU可以接收自身所需的总制动目标值。

目标节车所需的总制动目标值，表示的是在此次制动时，目标节车的制动缸中的制动压力值会逐渐上升，直至达到该值的大小。而目标节车所需的总制动目标值通常会受到列车此次制动的制动级位的影响，制动级位越大，目标节车所需的总制动目标值越大。而现有的城轨车辆的制动级位一般仅在35％以内，即制动级位较小，也就会使得目标节车的该总制动目标值较小，如果空走阶段按照该总制动目标值控制目标节车的制动压力的上升，就会导致空走时间非常长，离散化程度高。

步骤S102：在目标节车处于空走阶段时，为目标节车提供用于控制目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且第一制动目标值的大小高于总制动目标值。

通常，目标节车是否处于空走阶段，可以根据预先计算出的空走时间来确定。主控EBCU在确定目标节车处于空走阶段时，可以为目标节车提供用于控制目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，该第一制动目标值的大小高于总制动目标值。

考虑到具体实施时，存在部分制动级位较低，总制动目标值较低的情况，如果第一制动目标值仅仅略高于此次制动的总制动目标值，虽然也能够降低空走时间，但降低的程度不够，即空走时间可能仍较长。因此，通常来说，第一制动目标值的大小不仅要满足高于此次制动的总制动目标值的要求，还至少要高于预设的第一阈值。也就是说，无论制动级位的高低，均会提供一个较高的第一制动目标值，保证每次制动的空走时间均较短，不受到制动级位较低的影响，实现制动的快速出闸，也能够降低空走时间的离散化程度。预设的第一阈值的大小可以根据实际情况进行设定，通常，可以选取制动级位较高的情况下的总制动目标值作为预设的第一阈值。

更进一步地，在一种具体实施方式中，第一制动目标值的大小与计算出的空走阶段的耗时呈正相关。该种实施方式中，可以进一步地提高第一制动目标值的大小。由于第一制动目标值的大小与空走阶段的耗时呈正相关，也就是计算出的空走时间越长，主控EBCU为目标节车的EBCU提供的第一制动目标值就越大，使得空走阶段，目标节车的制动压力的变化速率越大，进一步降低了空走时间，提高制动系统的响应速度，也就进一步地降低了空走时间的离散化程度。当然，该种实施方式中，相较于在空走时间较长的情况下计算出的第一制动目标值，空走时间较短时计算出的第一制动目标值自然会更小些，但也是一个较大的数值，即至少高于预设的第一阈值。

应用本发明实施例所提供的提高列车停车精度的方法，包括：向目标节车发送目标节车所需的总制动目标值，目标节车为列车各节车中的任意一节车；在目标节车处于空走阶段时，为目标节车提供用于控制目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且第一制动目标值的大小高于总制动目标值。

在本发明的一种具体实施方式中，通过以下步骤确定目标节车处于空走阶段：

计算空走阶段的耗时；

当目标节车接收总制动目标值之后的时间未达到计算出的空走阶段的耗时，并且目标节车的制动缸中的制动压力低于预设的压力阈值时，确定目标节车处于空走阶段。

通常，可以根据计算出的空走阶段的耗时来确定目标节车是否结束了空走阶段，但计算出的空走阶段的耗时可能会存在误差。例如一种实施方式中根据计算出的缓解持续时间来计算空走时间，但是制动夹钳的回位过程可能会受到撞击、振动等影响，增大缓解持续时间的计算误差，也就使得计算出的空走时间误差加大。当空走时间的误差较大时，可能会出现列车实际结束了空走阶段，但未达到计算出的空走时间的情况，此时目标节车会误认为列车仍处于空走阶段，继续基于第一制动目标值控制制动压力的快速上升，会使得列车突然产生一个较大的冲击。

因此，该种实施方式中，在计算出空走阶段的耗时之后，当目标节车接收总制动目标值之后的时间未达到计算出的空走阶段的耗时，并且目标节车的制动缸中的制动压力低于预设的压力阈值时，确定目标节车处于空走阶段。也就是说，只要目标节车的制动缸中的制动压力高于预设压力值，便确定出目标节车结束了空走阶段，或者是目标节车接收总制动目标值之后的时间达到了计算出的空走时间，也会确定目标节车结束了空走阶段。这样的实施方式，能够有效地避免由于空走时间的计算误差，列车突然产生一个较大的制动冲击力的情况发生。预设压力值的大小可以根据实际情况进行确定，例如将此次制动的第一制动目标值的大小减去5bar，作为预设压力值的大小。

在本发明的一种具体实施方式中，计算空走阶段的耗时可以包括以下步骤：

将目标节车的制动缸中制动压力为0的时刻作为第一时刻；

将第一时刻之后，目标节车接收到总制动目标值的时刻作为第二时刻；

判断第二时刻与第一时刻的差值是否高于预设的极限缓解时间；

若是，则将极限缓解时间作为计算出的缓解持续时间；

若否，则将第二时刻与第一时刻的差值作为计算出的缓解持续时间；

根据计算出的缓解持续时间计算空走阶段的耗时。

由于制动夹钳的回位程度与缓解的持续时间有关，而制动夹钳的回位程度不同，制动夹钳贴闸所需的流量也就不同，进而有着不同的空走时间。因此，该种实施方式中，基于缓解持续时间进行空走时间的确定。具体的，当第二时刻与第一时刻的差值低于预设的极限缓解时间时，将该差值作为计算出的缓解持续时间。由于制动夹钳在一段时间后可以达到完全回位的状态，因此当第二时刻与第一时刻的差值高于预设的极限缓解时间时，将极限缓解时间作为计算出的缓解持续时间。

在确定出缓解持续时间之后，可以根据计算出的缓解持续时间计算空走阶段的耗时。通常，可以将确定出的缓解持续时间乘以一预设系数，得出的结果作为空走阶段的耗时。并且，不同实施方式中，该预设系数可以不同，在缓解持续时间较长时，预设系数可以设置地较小，相应的，在缓解持续时间较短时，预设系数可以设置地较大，使得计算出的空走时间更加接近于真实的空走时间。这是因为空走时间会受到制动压力上升速度的影响，当缓解持续时间较长时，相较于较短的缓解持续时间，此时空走时间会更长，而在部分实施方式中，此时会为其提供更大的第一制动目标值，使得制动压力的上升速度更快，由于提供了更大的第一制动目标值，在一定程度上缩短了空走时间，因此可以预设一个较小的系数。当然，通过预设系数来计算出空走时间仅是一种常用的方案，在其他实施方式中，还可以利用其他的算法，根据缓解持续时间计算出空走阶段的耗时，并不影响本发明的实施。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

在目标节车的电子制动控制单元EBCU进行通信时，按照节点轮询的方式进行总线上的通信。

空走时间过长，离散化程度过高会影响列车的停车精度，但除此之外，制动系统的响应时间的不确定性，也是影响列车的停车精度的重要因素。

在现有技术中，采用数据帧的轮询方式。EBCU内部共有7个数据帧，需要进行7次轮询，一个完整的周期需要50ms，指令响应延时为90-190ms左右，会产生100ms左右的响应时间的不确定性。按照电液转换速度点为12km/h计算，100ms的制动指令响应时间的离散程度，换算出的停车对门误差为±16cm。会严重影响对标停车±30cm精度。

因此，本申请的该种实施方式中，在EBCU进行通信时，按照节点轮询的方式进行总线上的通信。这样的轮询方式由于降低了EBCU中各节点的数据交互的次数，减少了轮询次数，提高了CAN总线的利用效率，因此可以使得指令响应延时大幅降低，进而也就降低了制动指令响应时间的离散程度，提高了列车停车精度。

具体的，该节点轮询的方式可以为：

由EBCU的主控板相应地向EBCU的压力控制板以及模拟板发送自身所需发送的全部数据；

轮询压力控制板，由压力控制板发送自身所需发送的全部数据；

轮询模拟板，由模拟板发送自身所需发送的全部数据。

EBCU的压力控制板通常也称为EP板，模拟板称为COM板，EBCU的主控板相应地向该EBCU的压力控制板以及模拟板发送自身所需发送的全部数据，指的是EBCU的主控板向EP板发送需要向EP板发送的全部数据，并且向COM板发送需要向COM板发送的全部数据，这一步骤的耗时共3ms。此后可以轮询EP板，由EP板发送自身所需发送的全部数据，该过程的耗时共3ms。之后再轮询COM板，由COM板发送自身所需发送的全部数据，该过程的耗时共3ms，因此，仅需要2次轮询，每个周期仅需9ms，基于这样的节点轮询的方式，制动指令的响应延时约为65-75ms，离散化的参数仅有10ms，按照电液转换速度点为12km/h计算，对应的对标误差换算为12/3.6*0.01＝0.033m＝3.33cm，正负误差影响范围仅为±1.67cm，对列车停车精度的影响非常小。

在本发明的一种具体实施方式中，在步骤S101之前，还包括：

当判断出列车的速度低于预设的电液转换速度点时，向制动缸输出制动压力，以将制动缸中的制动压力的大小提高至刚好使得制动夹钳贴闸的大小。

液压制动系统一般在低速段接管全列车的制动力，即当列车的速度较低时，可以说明列车在之后的一段时间内将会执行液压制动的进程。因此，如果提前控制制动系统进行制动压力的输出，提高制动缸中的制动压力，使得制动夹钳刚好贴闸，能够将空走时间降为0，也就可以进一步地降低空走时间的离散化程度。该种实施方式中，是在判断出列车的速度低于预设的电液转换速度点时，向制动缸输出制动压力，以将制动缸中的制动压力的大小提高至刚好使得制动夹钳贴闸的大小。而电液转换速度点具体的预设数值可以根据实际场景进行设定，通常可以为12km/h。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种提高列车停车精度的系统，下文描述的提高列车停车精度的系统与上文描述的提高列车停车精度的方法可相互对应参照。参见图2所示，为本发明中一种提高列车停车精度的系统的结构示意图，包括：

总制动目标值确定模块201，用于向目标节车发送目标节车所需的总制动目标值，目标节车为列车各节车中的任意一节车；

第一目标值确定模块202，用于在目标节车处于空走阶段时，为目标节车提供用于控制目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且第一制动目标值的大小高于总制动目标值。

在本发明的一种具体实施方式中，通过空走确定模块来确定目标节车是否处于空走阶段，该空走确定模块包括：

空走时间计算子模块，用于计算空走阶段的耗时；

空走确定子模块，用于当目标节车接收总制动目标值之后的时间未达到计算出的空走阶段的耗时，并且目标节车的制动缸中的制动压力低于预设的压力阈值时，确定目标节车处于空走阶段。

在本发明的一种具体实施方式中，第一制动目标值的大小与计算出的空走阶段的耗时呈正相关。

在本发明的一种具体实施方式中，空走时间计算子模块，具体用于：

将目标节车的制动缸中制动压力为0的时刻作为第一时刻；

若是，则将极限缓解时间作为计算出的缓解持续时间；

根据计算出的缓解持续时间计算空走阶段的耗时。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

通信模块，用于在目标节车的电子制动控制单元EBCU进行通信时，按照节点轮询的方式进行总线上的通信。

在本发明的一种具体实施方式中，节点轮询的方式包括：

轮询模拟板，由模拟板发送自身所需发送的全部数据。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

备压输出模块，用于当判断出列车的速度低于预设的电液转换速度点时，向制动缸输出制动压力，以将制动缸中的制动压力的大小提高至刚好使得制动夹钳贴闸的大小。

相应于上面的方法和系统实施例，本发明实施例还提供了一种提高列车停车精度的设备，可与上文描述的提高列车停车精度的方法及系统相互对应参照。参见图3所示，为本发明中一种提高列车停车精度的设备的结构示意图，包括：

存储器301，用于存储列车停车精度提高程序；

处理器302，用于执行列车停车精度提高程序以实现上述任一实施例中的提高列车停车精度的方法的步骤。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。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技术方案及其核心思想。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

1.一种提高列车停车精度的方法，其特征在于，包括：

在所述目标节车处于空走阶段时，为所述目标节车提供用于控制所述目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且所述第一制动目标值的大小高于所述总制动目标值；

通过以下步骤确定所述目标节车处于空走阶段：

计算空走阶段的耗时；

2.根据权利要求1所述的提高列车停车精度的方法，其特征在于，所述第一制动目标值的大小与计算出的空走阶段的耗时呈正相关。

3.根据权利要求1所述的提高列车停车精度的方法，其特征在于，所述计算空走阶段的耗时，包括：

若是，则将所述极限缓解时间作为计算出的缓解持续时间；

根据计算出的所述缓解持续时间计算所述空走阶段的耗时。

4.根据权利要求1所述的提高列车停车精度的方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的提高列车停车精度的方法，其特征在于，所述节点轮询的方式包括：

6.根据权利要求1至5任一项所述的提高列车停车精度的方法，其特征在于，在所述向目标节车发送所述目标节车所需的总制动目标值之前，还包括：

7.一种提高列车停车精度的系统，其特征在于，包括：

第一目标值确定模块，用于在所述目标节车处于空走阶段时，为所述目标节车提供用于控制所述目标节车的制动缸中的制动压力上升的第一制动目标值，且所述第一制动目标值的大小高于所述总制动目标值；

其中，通过空走确定模块来确定目标节车是否处于空走阶段，该空走确定模块包括：

空走时间计算子模块，用于计算空走阶段的耗时；

8.根据权利要求7所述的提高列车停车精度的系统，其特征在于，还包括：

9.一种提高列车停车精度的设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储列车停车精度提高程序；

处理器，用于执行所述列车停车精度提高程序以实现权利要求1至6任一项所述的提高列车停车精度的方法的步骤。