CN110254406B - 一种列车级制动力管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及列车级制动力管理方法，基于电子制动控制单元通过列车网络、制动内网构成的制动系统实现，当制动内网发生断线故障使制动内网被分割成两个区域，故障网段的两个主控单元分别通过制动内网收集故障本侧电子制动控制单元的车重信息和可用气制动信息并通过列车网络进行上传，使得各主控单元均接收到整列车的相关信息并进行制动计算及各车所施加制动力的计算，故障网段的两个主控单元通过制动内网向故障本侧电子制动控制单元分配所需施加的制动力。本发明提升了制动系统容错运行的能力，提高制动系统的可靠性、安全性；同时采用整车制动力管理方式，系统制动力控制精度更高。

Description

一种列车级制动力管理方法
技术领域
本发明涉及轨道交通列车制动力控制技术，尤其涉及一种具有高可靠性的列车级制动力管理方法。
背景技术
目前，轨道交通迅猛发展，对轨道车辆的需求越来越大，尤其是城市轨道交通车辆的发车间隔越来越短，对轨道车辆制动系统的安全性、可靠性、可用性、舒适性提出了更高要求。大部分轨道车辆制动系统采用由电子单元控制的直通式制动，需要具备良好的制动力控制，以保证动车组在高速运行过程中的安全性， 同时还需满足运营的可维护性和经济性。
经检索发现中国发明专利申请CN 202320277 U公开了一种架控制动系统，该系统中，电子制动控制单元靠近车辆的每个转向架安装，并且各个架控制动系统之间通过CAN电缆通信地连接。CAN电缆将其挂载的所有EBCU形成一个单元，不完全依赖列车总线，使列车级的制动力分配成为可能，即最大限度的利用电制动，全面优化所有转向架的摩擦制动分配。虽然该方案中，CAN电缆采用双通道的CAN电缆，实现了网络上冗余，然而当发生两个通道同时被断开的故障时，系统的可靠性将不能得到有效保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有上述缺点，提供一种列车级制动力管理方法，以提升了制动系统容错运行的能力，提高制动系统的可靠性、安全性；同时采用整车制动力管理方式，系统制动力控制精度更高。与传统的制动力管理方法相比，整列车制动控制精度更高；该系统方法设置多重冗余，采用自律分散和主从控制的方式，在单台控制单元故障的情况下，其他控制单元能够准确的补充该控制单元的制动力，保证列车制动力的正常施加，可靠性、安全性更高； 主控单元采用热备份的方式，提升了系统容错运行的能力。
为了解决以上技术问题，本发明列车级制动力管理方法，基于电子制动控制单元通过列车网络、制动内网构成的制动系统实现，列车分为多个网段，网段间通过列车网络进行信息交互，每个网段两端的电子制动控制单元为主控单元，所述主控单元收集来自于列车网络的信息及制动内网的信息进行制动力的计算和分配，再通过制动内网将制动力分配至各个本地网段的电子制动控制单元，从而实现整列车的制动力管理，其特征在于：当制动内网发生断线故障使制动内网被分割成两个区域，故障网段的两个主控单元分别通过制动内网收集故障本侧电子制动控制单元的车重信息和可用气制动信息并通过列车网络进行上传，使得各主控单元均接收到整列车的相关信息并进行制动计算及各车所施加制动力的计算，故障网段的两个主控单元通过制动内网向故障本侧电子制动控制单元分配所需施加的制动力。
本发明还具有如下进一步的特征：
1、当网段内的某一主控单元发生故障，则发生故障的主控单元将自身主控信号置“0”，各电子制动控制单元检测出该主控单元的主控信号置“0”后，由该网段内另一个主控单元所分配的制动力实施制动，同时发生主控单元故障的车辆采用定员车重参与制动力的计算，发生主控单元故障的车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
2、当制动内网发生断线故障使得网段内主控单元以外的某一电子制动控制单元离线，网段内的两个主控单元将离线的电子制动控制单元所在车重信息置为0，离线电子制动控制单元的车辆采用定员车重参与制动力的计算，离线的电子制动控制单元的车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
3、当网段内主控单元以外的某一电子制动控制单元发生故障，网段内的两个主控单元将故障电子制动控制单元所在车重信息置为0，发生电子制动控制单元故障的车辆采用定员车重参与制动力的计算，发生电子制动控制单元故障的车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
4、列车网络发生故障，各网段的主控单元分别根据接收到的制动指令，进行本网段内所需制动力计算和本网段内的制动力分配，保证整车所需的制动力。
本发明是基于列车网络（MVB）和制动内网（CAN），通过巧妙地设计网段间采用自律分散的制动力管理方式，网段内采用主从控制方式并设置两个相互热备份的冗余主控单元，从而实现列车级的制动力管理。发明通过MVB实现网段间制动力自律分散管理，在MVB故障的情况下，各网段能够自律管理制动力；每个网段内设置两个互为冗余的主控单元实现主从控制，在CAN网络或某一主控单元故障时，能够即时进行主控切换，实现列车级的制动力管理；保证制动系统正常工作，提高制动系统及列车的安全性及可靠性。因此本发明通过基本列车网络（MVB）和制动内网及制动控制单元的巧妙设计，保证了列车在运行过程中制动系统的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明正常工况下的制动力管理架构。
图2为CAN内网故障情形一工况下的制动力管理架构。
图3为CAN内网故障情形二工况下的制动力管理架构。
图4为网段内某一制动控制单元故障工况下的制动力管理架构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种高可靠性列车级制动力管理方法。该方法基于电子制动控制单元通过列车网络（MVB网）、制动内网（CAN网）构成的制动系统实现。
列车网络（MVB网）传输TCMS的制动指令信息、DCU的电制动相关信息以及制动内网各网段相互传输的车重、可用气制动能力等信息。
制动内网（CAN网）采用双重冗余结构，传输LU向MU发送的车重信息、可用气制动能力、气制动实际完成值、滑行状态、故障等信息；传输MU向LU发送的气制动目标值、制动指令状态等信息。
每个制动内网中设有两个主控电子制动控制单元（EBCU），其中MU互为冗余采用热备份的方式，主要接收列车网络的制动指令、电制动相关信息、其他网络单元的车重及可用气制动能力、本单元各个LU单元的车重和气制动能力等信息进行整车制动力的计算及分配；其中LU通过制动内网接收MU分配的目标制动进行制动力控制及故障诊断等。
从图1中给出的此发明中正常工况下列车级制动力管理架构，可以看出制动内网将整列制动单元分成2个网段，第一网段设置EBCU1和EBCU6两个主控单元，第二网段设置EBCU7和EBCU12两个主控单元；4个主控单元通过MVB网络连接，分别接收MVB和硬线制动指令，以及从MVB和CAN网络中接收车重、各车气制动可用信息、电制动信息、电制动滑行等信息进行整车及本网段的制动力计算及分配，各EBCU默认接收EBCU1和EBCU12分配的制动力。同时在MVB故障的情况下，EBCU1、EBCU6和EBCU7、EBCU12分别根据接收到的制动指令等相关信息，进行本单元内所需制动力计算和本单元内的制动力分配，从而保证整车所需的制动力。当列车网络发生故障，各网段的主控单元分别根据接收到的制动指令，进行本网段内所需制动力计算和本网段内的制动力分配，保证整车所需的制动力。
图2给出了CAN内网故障情形一工况下的列车级制动力管理架构。可用看出在EBCU3和EBCU4之间CAN网络断线故障，使制动内网被分割成两个区域，EBCU1通过制动内网收集EBCU1、EBCU2和EBCU3的车重信息、可用气制动信息并通过MVB上传；EBCU6通过制动内网收集EBCU4、EBCU5和EBCU6的车重信息、可用气制动信息并通过MVB上传；从而可以保证各个主控单元能够接收到整列车的相关信息进行制动计算及各车所施加制动力的计算，计算后EBCU1通过制动内网向EBCU1、EBCU2和EBCU3分配所需施加的制动力，EBCU6通过制动内网向EBCU4、EBCU5和EBCU6分配所需的制动力。
图3给出了CAN内网故障情形二工况下的列车级制动力管理架构。当制动内网发生断线故障使得EBCU2离线，网段内的两个主控单元EBCU1和EBCU6将离线的电子制动控制单元EBCU2所在车重信息置为0，电子制动控制单元EBCU2的车辆采用定员车重参与制动力的计算，EBCU2所在车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配，不损失制动力保证列车运行安全。
图4给出了网段内某一制动控制单元故障工况下的列车级制动力管理架构。当网段内电子制动控制单元EBCU2发生故障，其处理情形余图3中的类似，本初不再赘述。
若是主控单元EBCU1故障，则将会将自身的主控信号置“0”，各电子制动控制单元检测出EBCU1的主控信号置“0”后，由该网段内另一个主控单元EBCU6所分配的制动力实施制动，同时EBCU1所在车辆采用定员车重参与制动力的计算，EBCU1所在车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
综合上述本发明的高可靠性列车级制动力管理方法具有良好的效果，能够在列车各种设备故障的情况下可以可靠地导向安全侧，保证列车制动力的正常施加，从而保证列车安全、可靠地运行，同时保证了制动系统的可用性。因此此发明中涉及的一种高可靠性列车级制动力管理方法具有良好的制动控制性能及广泛的应用前景。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种列车级制动力管理方法，基于电子制动控制单元通过列车网络、制动内网构成的制动系统实现，列车分为多个网段，网段间通过列车网络进行信息交互，每个网段两端的电子制动控制单元为主控单元，所述主控单元收集来自于列车网络的信息及制动内网的信息进行制动力的计算和分配，再通过制动内网将制动力分配至各个本地网段的电子制动控制单元，从而实现整列车的制动力管理，其特征在于：当制动内网发生断线故障使制动内网被分割成两个区域，故障网段的两个主控单元分别通过制动内网收集故障本侧电子制动控制单元的车重信息和可用气制动信息并通过列车网络进行上传，使得各主控单元均接收到整列车的相关信息并进行制动计算及各车所施加制动力的计算，故障网段的两个主控单元通过制动内网向故障本侧电子制动控制单元分配所需施加的制动力。
2.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：当网段内的某一主控单元发生故障，则发生故障的主控单元将自身主控信号置“0”，各电子制动控制单元检测出该主控单元的主控信号置“0”后，由该网段内另一个主控单元所分配的制动力实施制动，同时发生主控单元故障的车辆采用定员车重参与制动力的计算，发生主控单元故障的车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
3.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：当制动内网发生断线故障使得网段内主控单元以外的某一电子制动控制单元离线，网段内的两个主控单元将离线的电子制动控制单元所在车重信息置为0，离线电子制动控制单元的车辆采用定员车重参与制动力的计算，离线的电子制动控制单元的车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
4.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：当网段内主控单元以外的某一电子制动控制单元发生故障，网段内的两个主控单元将故障电子制动控制单元所在车重信息置为0，发生电子制动控制单元故障的车辆采用定员车重参与制动力的计算，发生电子制动控制单元故障的车辆的可用气制动能力置为0，不进行该车制动力的分配，由其他车承担该车的制动力，实现整车制动力分配。
5.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：列车网络发生故障，各网段的主控单元分别根据接收到的制动指令，进行本网段内所需制动力计算和本网段内的制动力分配，保证整车所需的制动力。
6.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：制动系统还具有制动硬线，各网段的主控单元分别与制动硬线连接，接收硬线制动指令。
7.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：所述主控单元从列车网络和制动内网接收车重、各车气制动可用信息、电制动信息、电制动滑行信息进行整车及本网段的制动力计算及分配，电子制动控制单元默认根据本网段内的主控单元所分配的制动力实施制动。
8.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：所述列车网络为MVB网络或以太网，制动内网为CAN网络或485网络。
9.根据权利要求8所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：所述CAN网络为双重冗余结构。
10.根据权利要求1所述的列车级制动力管理方法，其特征在于：优先使用电制动力，在电制动力不足的情况下进行空气制动补充；在某个空气制动控制单元故障的情况下，全列其余空气制动控制单元在不超出粘着条件下进行制动力补充。
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