CN110803148A - 紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法及补充计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法及补充计算方法，S1、当处于紧急牵引模式下，司机通过硬线向牵引系统及液压制动系统发出制动信号；S2、牵引系统根据预设电制动力值施加电制动力，并通过硬线将各牵引单元电制动的故障状态传输至液压制动系统；S3、液压制动系统根据各牵引单元电制动的故障状态计算出液压制动系统所需补充的液压制动力；S4、液压制动系统补充施加液压制动力，对有轨电车进行制动操作。在紧急牵引模式下充分利用电制动，并进行液压制动的补充，紧急牵引时按照此方法施加的制动力与网络正常时整车制动力相差3％以上可能性为0，相差2％的可能性是1.639％，该控制系统在紧急牵引模式下运行可靠。

Description

紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法及补充计算方法

技术领域

本发明涉及有轨电车制动力控制技术领域，尤其是涉及一种紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法及补充计算方法。

背景技术

在有轨电车处于紧急牵引模式下，司机通过司控器手柄控制有轨电车牵引和液压制动系统，在制动工况下，牵引系统无法获取整车重量，且牵引系统与液压制动系统无法有效配合，因此牵引系统不施加电制动力，而由液压制动系统施加液压制动力。

但是，液压制动系统由于自身制动能力不能满足有轨电车正常运营要求，所以一旦进入紧急牵引模式，有轨电车须立即限速，限速值通常不会高于20km/h，影响线路后续班次，降低列车可靠性，因此有轨电车须退出运营；同时，液压制动系统无法获取整车重量，因此从安全角度考虑，通常整车重量会取一固定值为AW2或者AW3(空载AW0、定员AW2(6人/m²)、超载AW3(9人/m²)，由于实际整车重量和液压制动系统默认整车重量AW2或者AW3值存在偏差，当有轨电车制动满级位时，减速度为1.1m/s²，有轨电车打滑风险加大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电制动与液压制动相互配合且不会出现打滑风险的紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法及补充计算方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法，该控制方法的步骤为，

S1、当有轨电车处于紧急牵引模式下，司机通过硬线向牵引系统及液压制动系统发出制动信号；

S2、牵引系统根据预设电制动力值施加电制动力，并通过硬线将牵引系统中各牵引单元电制动的故障状态传输至液压制动系统；

S3、液压制动系统根据牵引系统中各牵引单元电制动的故障状态计算出液压制动系统所需补充的液压制动力；

S4、液压制动系统补充施加液压制动力，对有轨电车进行制动操作。

进一步具体的，所述步骤S3中的计算步骤为，

S31、液压制动系统根据每个车厢的质量计算出与车厢数量相等的若干个有轨电车的整车质量，并根据有轨电车的整车质量计算出若干个有轨电车整车所需的制动力，同时液压制动系统接收牵引系统发出的各牵引单元电制动的故障状态信号；

S32、根据若干个有轨电车整车所需的制动力以及有轨电车整车的电制动力计算出若干个对有轨电车整车所补充的液压制动力；

S33、根据上述若干个补充的液压制动力计算出每个车厢所需的液压制动力。

进一步具体的，在所述的步骤S2中预设电制动力值小于在有轨电车空载时满级位所施加的电制动力值。

进一步具体的，在所述的牵引系统中的每个牵引单元中的预设电制动力值相同且固定为设定值。

进一步具体的，当多个牵引单元故障无法实现电制动时，通过液压制动系统的液压制动进行制动力的补充。

一种紧急牵引下有轨电车制动力补充计算方法，其特征在于，根据每个车厢的质量计算有轨电车整车的质量M_xz，其计算公式为：

其中，M_x为第x节车厢的质量，M_xAW0为第x节车厢空载时的质量，M_xAW3为第x节车厢超载时的质量，M_AW0为有轨电车空载时的整车质量，M_AW3为有轨电车超载时的整车质量；M_x通过第x节车厢的载重传感器获得；

根据上述有轨电车整车质量计算整车所需的制动力F_xz，其计算公式为：

F_xz＝M_xz×A；

其中，A为有轨电车整车减速度；

根据上述有轨电车整车所需的制动力F_xz计算整车所需的补充制动力F_xb,其计算公式为：

F_xb＝F_xz-F_D；

其中，F_D为有轨电车整车的电制动力；

根据上述有轨电车整车所需的制动力计算每个液压制动单元所需补充的液压制动力F_x，其计算公式为：

其中，n为有轨电车液压制动单元的总数。

进一步具体的，所述的有轨电车整车的电制动力根据牵引系统正常工作的牵引单元进行计算，其计算公式为：

F_D＝mF_xD；

其中，m为正常工作的牵引单元的总数，F_xD为单个牵引单元的电制动力；F_xD为预先设置的固定值。

本发明的有益效果是：通过上述控制系统，在紧急牵引模式下充分利用电制动，并补充液压制动进行辅助制动，保证有轨电车正常运营，增加有轨电车的可靠性，同时利用电制动可以节约能源，基于实际项目数据计算仿真，紧急牵引时按照此方法施加的制动力与网络正常时整车制动力相差3％以上可能性为0，相差2％的可能性是1.639％，该控制系统在紧急牵引模式下运行可靠，提高运行的安全性。

附图说明

图1是本发明紧急牵引下有轨电车制动力控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示一种在紧急牵引模式下有轨电车制动力的控制方法，主要是通过硬线进行信号传递，并通过电制动配以液压制动进行控制，该控制方法的步骤为，

S1、当有轨电车处于紧急牵引模式下，此时有轨电车的TCMS系统已经发生损坏不能正常工作，司机在司空台上操作通过硬线向牵引系统及液压制动系统发出制动信号，有轨电车进入制动模式。

S2、首先，牵引系统根据预设电制动力值对每个牵引单元施加相同的电制动力，并通过硬线将牵引系统中各牵引单元电制动的故障状态传输至液压制动系统，在液压制动系统内进行计算；其中，预设电制动力值应当小于有轨电车空载时满级位所施加的电制动力值，防止空载时由于电制动力过大导致出现打滑现象；每个牵引单元中的预设电制动力值相同且固定为设定值。

S3、液压制动系统根据牵引系统所施加的电制动力计算出液压制动系统所需补充的液压制动力；该处的计算步骤为，

S31、液压制动系统根据每个车厢的质量计算出与车厢数量相等的若干个有轨电车的整车质量M_xz，其计算公式为：

其中，M_x为第x节车厢的质量，M_xAW0为第x节车厢空载时的质量，M_xAW3为第x节车厢超载时的质量，M_AW0为有轨电车空载时的整车质量，M_AW3为有轨电车超载时的整车质量；M_x通过第x节车厢的载重传感器获得。

根据有轨电车的整车质量M_xz计算有轨电车整车所需的制动力F_xz，其计算公式为：

F_xz＝N_xz×A；

其中，A为有轨电车整车减速度。

同时液压制动系统接收牵引系统中各牵引单元电制动的故障状态信号，并计算出有轨电车整车的电制动力F_D，在实际过程中牵引系统中会有某个或者某几个牵引单元发生损坏，从而导致损坏的牵引单元中的电制动不起作用，故其有轨电车整车的电制动力F_D会发生变化，需要通过液压制动系统进行补充制动。

有轨电车整车的电制动力根据牵引系统正常工作的牵引单元进行计算，其计算公式为：

F_D＝mF_xD；

其中，m为正常工作的牵引单元的总数，F_xD为单个牵引单元的电制动力；F_xD为预先设置的固定值。

S32、根据若干个有轨电车整车所需的制动力以及有轨电车整车的电制动力，计算出若干个对有轨电车整车所补充的液压制动力；根据上述有轨电车整车所需的制动力F_xz计算整车所需的补充制动力F_xb，其计算公式如下：

F_xb＝F_xz-F_D；

其中，F_D为有轨电车整车的电制动力。

S33、根据上述若干个补充的液压制动力计算出每个车厢所需补充的液压制动力F_x，其计算公式为：

其中，n为有轨电车液压制动单元的总数。

S4、液压制动系统补充施加液压制动力，对有轨电车进行制动操作。

基于上述计算方法，以3节车厢为例进行详细说明，其中牵引系统包括3套牵引单元，液压制动系统包括3套液压制动单元，三节车厢通过各自的载重传感器获取本节车厢的质量分别为第一节车厢为M1、第二节车厢为M2以及第三节车厢为M3。

首先，根据各个车厢的质量计算有轨电车整车的质量、整车制动所需的制动力、整车制动所需补充的液压制动力以及单节车厢所需补充的液压制动力。

根据第一节车厢的质量M1进行计算，其有轨电车的整车质量M_1z为：

有轨电车整车的制动力F_1z，其计算公式为：

F_1z＝M_1z×A；

计算整车所需的补充制动力F_1b，其计算公式如下：

F_1b＝F_1z-F_D；

计算单个车厢所需补充的液压制动力F₁，其计算公式为：

此时，假设第二节车厢的质量M2、第三节车厢的质量M3与第一节车厢的质量M1比例相同。

根据第二节车厢的质量M2进行计算，其有轨电车的整车质量M_2z为：

有轨电车整车的制动力F_2z，其计算公式为：

F_2z＝M_2z×A；

计算整车所需的补充制动力F_2b，其计算公式如下：

F_2b＝F_2z-F_D；

计算单个车厢所需补充的液压制动力F₂，其计算公式为：

此时，假设第一节车厢的质量M1、第三节车厢的质量M3与第二节车厢的质量M2比例相同。

根据第三节车厢的质量M3进行计算，其有轨电车的整车质量M_3z为：

有轨电车整车的制动力F_3z，其计算公式为：

F_3z＝M_3z×A；

计算整车所需的补充制动力F_3b，其计算公式如下：

F_3b＝F_3z-F_D；

计算单个车厢所需补充的液压制动力F₃，其计算公式为：

此时，假设第一节车厢的质量M1、第二节车厢的质量M2与第三节车厢的质量M3比例相同。

上述三节车厢的整车制动力为F₄＝F₁+F₂+F₃+F_D。

基于上述3节车厢的计算值，进行计算机仿真计算，其中第一节车厢的质量M1取值为(18.632，26)、第二节车厢的质量M2取值为(14.25，24.1)、第三节车厢的质量M3取值为(18.632，26)，减速度A＝1.1m/s²，计算机程序随机生成各节车厢空载到超载的重量，整车定员时取值70.836吨，进行计算；将上述计算结果与有轨电车正常状态下行驶进行对比得到一组数据，同时有轨电车质量采用默认值进行计算并与有轨电车正常状态下行驶进行对比得到一组数据，仿真计算次数为100万次。

有轨电车在正常状态下行驶的整车制动力为F＝(M₁+M₂+M₃)×A。

在定员状态下有轨电车在紧急牵引模式下的整车制动力为F₅＝70.836×A。

在上述计算方法计算出的制动力与有轨电车正常状态下行驶的制动力的偏差比，公式如下：

偏差比数据如下：

	0.5％	1％	2％	3％	4％	5％
							Error	0.624715	0.307283	0.01639	0	0	0

在定员状态下计算出的制动力与有轨电车正常状态下行驶的制动力的偏差比，公式如下：

偏差比数据如下：

	0.5％	1％	2％	5％	10％	20％	30％
								Error	0.981701	0.963235	0.925597	0.801691	0.553617	0.13211	0.008193

由上述数据进行对比可以得出，通过本发明方法计算出的制动力较接近于有轨电车正常状态下的制动力。

基于本发明的计算方法对有轨电车的打滑风险进行计算，当该有轨电车的转向架的制动力大于其轮轨间最大摩擦力则认为存在打滑风险，其公式为：

每个液压制动单元按照本节车重量施加制动力，无撒砂防护时，轮轨黏着按0.15、重力系数按9.8计算。

其计算结果数据如下：

	A＝1.1m/s<sup>2</sup>(常用制动)	A＝1.2m/s<sup>2</sup>(安全制动)
			本发明	0	0
AW2	0.346888	0.590018
			AW3	0.523236	0.818419

由上述数据对比可知，通过本发明计算得出制动力打滑风险为0，通过定员以及超员状态进行计算，均有一定风险。

综上，通过上述控制系统，在紧急牵引模式下充分利用电制动，并补充液压制动用于辅助制动，保证有轨电车正常运营，增加有轨电车的可靠性，同时利用电制动可以节约能源，基于实际项目数据计算仿真，紧急牵引时按照此方法施加的制动力与网络正常时整车制动力相差3％以上可能性为0，相差2％的可能性是1.639％，该控制系统在紧急牵引模式下运行可靠，同时，不会出现打滑风险，提高运行的安全性。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤为，

S1、当有轨电车处于紧急牵引模式下，司机通过硬线向牵引系统及液压制动系统发出制动信号；

S2、牵引系统根据预设电制动力值施加电制动力，并通过硬线将牵引系统中各牵引单元电制动的故障状态传输至液压制动系统；

S3、液压制动系统根据牵引系统中各牵引单元电制动的故障状态计算出液压制动系统所需补充的液压制动力；

S4、液压制动系统补充施加液压制动力，对有轨电车进行制动操作。

2.根据权利要求1所述的紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法，其特征在于，所述步骤S3中的计算步骤为，

S31、液压制动系统根据每个车厢的质量计算出与车厢数量相等的若干个有轨电车的整车质量，并根据有轨电车的整车质量计算出若干个有轨电车整车所需的制动力，同时液压制动系统接收牵引系统发出的各牵引单元电制动的故障状态信号；

S32、根据若干个有轨电车整车所需的制动力以及有轨电车整车的电制动力计算出若干个对有轨电车整车所补充的液压制动力；

S33、根据上述若干个补充的液压制动力计算出每个车厢所需的液压制动力。

3.根据权利要求1或2所述的紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法，其特征在于，在所述的步骤S2中预设电制动力值小于在有轨电车空载时满级位所施加的电制动力值。

4.根据权利要求3所述的紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法，其特征在于，在所述的牵引系统中的每个牵引单元中的预设电制动力值相同且固定为设定值。

5.根据权利要求4所述的紧急牵引下有轨电车制动力的控制方法，其特征在于，当多个牵引单元故障无法实现电制动时，通过液压制动系统的液压制动进行制动力的补充。

6.一种权利要求2中紧急牵引下有轨电车制动力补充计算方法，其特征在于，根据每个车厢的质量计算有轨电车整车的质量M_xz，其计算公式为：

其中，M_x为第x节车厢的质量，M_xAW0为第x节车厢空载时的质量，M_xAW3为第x节车厢超载时的质量，M_AW0为有轨电车空载时的整车质量，M_AW3为有轨电车超载时的整车质量；M_x通过第x节车厢的载重传感器获得；

根据上述有轨电车整车质量计算整车所需的制动力F_xz，其计算公式为：

F_xz＝M_xz×A；

其中，A为有轨电车整车减速度；

根据上述有轨电车整车所需的制动力F_xz计算整车所需的补充制动力F_xb，其计算公式为：

F_xb＝F_xz-F_D；

其中，F_D为有轨电车整车的电制动力；

根据上述有轨电车整车所需的制动力计算每个液压制动单元所需补充的液压制动力F_x，其计算公式为：

其中，n为有轨电车液压制动单元的总数。

7.根据权利要求6所述的紧急牵引下有轨电车制动力补充计算方法，其特征在于，所述的有轨电车整车的电制动力根据牵引系统正常工作的牵引单元进行计算，其计算公式为：

F_D＝mF_xD；

其中，m为正常工作的牵引单元的总数，F_xD为单个牵引单元的电制动力；F_xD为预先设置的固定值。

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