CN111301177B - 一种磁浮列车制动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车制动控制系统及其控制方法，包括如下步骤：获取接收到制动指令时列车的速度VO；按照预设减速度a对列车执行电制动，电制动持续时长为T1；对列车执行摩擦制动，直至列车停止；其中，T1为列车速度从V0降到第一预设值V1所需时长，V1＜V0。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明仅测量列车开始制动时的初始速度V0(后续的速度为计算值)，即可实现对列车制动的精确控制，最大限度减少列车在低速下由于测速精度不高而导致的列车制动的可靠性和稳定性不高的问题，提高了列车停车的可靠性，从而提高车辆运行安全性及效率；另一方面本发明还可以避免因反牵引制动时间过长而导致的列车反向运行。

Description

一种磁浮列车制动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及列车制动控制领域，具体涉及一种磁浮列车制动控制系统及其控制方法。

背景技术

目前的磁浮列车一般采用短定子直线电机驱动模式，依靠电磁吸力将车辆悬浮至一定高度，使车辆与地面轨道间无机械接触，并由电磁吸力产生导向力，由直线电机产生的牵引力驱动列车运行，从根本上克服了轮轨列车粘着限制。列车采用微机控制的制动系统，由摩擦制动和电制动一起构成完整的制动系统，并优先利用电制动，以充分发挥电制动的优势，电制动由直线电机再生制动和反向制动产生，摩擦制动由制动夹钳夹F型轨道的方式产生。作为行车的安全保证，制动系统既要保障列车充分利用电制动的优势，又要精准、平稳的停车，确保停车安全可靠。

现有的停车制动控制方法一般是：制动控制系统负责进行总的制动力的计算和分配，当在高速阶段收到制动指令，优先施加电制动力，在≤V1速度时收到电制动撤销信号，制动控制单元控制电制动和摩擦制动按约定的斜率进行电空制动转换，摩擦制动按预定的斜率K(即加速度)开始施加摩擦制动力，电制动按按预定的斜率-K(即减速度)开始减少退出，并保持相同摩擦制动力和再生制动力的总的和值不变，在速度降低V2时，由再生制动转换为反向制动，直到电制动力完全退出，摩擦制动力接管全部制动，最后列车速度减速到零，制动系统收到零速信号，施加保持制动，列车停稳。这种停车制动控制方法对速度信号的精度及稳定性要求较高，但由于磁浮列车属于非机械接触运行方式，不能采用传统轮轨式列车通过测速感应器测量车轮转动齿槽数目的方式，而是采用脉冲计数测速装置来测速，该测速装置的测速精度不高，尤其是在低速运行时，测速精度更低，经常出现速度跳变、卡滞及不稳定等情况，从而导致列车制动的可靠性和稳定性不高。

发明内容

为解决背景技术中现有制动控制方法导致列车制动的可靠性和稳定性不高的问题，本发明提供了一种磁浮列车制动控制方法，包括如下步骤：

S1、获取接收到制动指令时列车的速度V0；

S2、按照预设减速度a对列车执行电制动，电制动持续时长为T1；

S3、对列车执行摩擦制动，直至列车停止；

其中，T1为列车速度从V0降到第一预设值V1所需时长，V1＜V0。

所述T1可由V0、V1以及a计算得出。上述方法仅测量列车开始制动时的初始速度V0(后续的速度为计算值)，即可实现对列车制动的精确控制，最大限度减少列车在低速下由于测速精度不高而导致的列车制动的可靠性和稳定性不高的问题，提高了列车停车的可靠性，从而提高车辆运行安全性及效率。

优选地，所述电制动具体包括再生制动和反牵引制动；所述S2具体包括如下步骤：列车按照预设减速度a执行再生制动，再生制动持续时长为T2；然后列车按照预设减速度a执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T3；其中，T2为列车速度从V0降到第二预设值V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长。

所述T2、T3可由V0、V1、V2以及a计算得出。上述方法通过测量列车的T2时间，可有效对反牵制动时间进行精准控制，防止列车出现反向运行；上述方法通过测量列车的T3时间，有效防止列车在最后停车阶段时过早或过晚施加的摩擦制动，导致牵引制动发挥不充分及出现冲动现象，影响舒适性。

优选地，所述电制动具体包括再生制动和反牵引制动；所述S1与S2之间还包括如下步骤：

若V0＞第二预设值V2，则列车按照预设减速度a执行再生制动，再生制动持续时长为T2；然后列车按照预设减速度a执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T3；

若V2＞V0＞V1，列车按照预设减速度a执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T1；

其中，T2为列车速度从V0降到V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长。

上述方法充分考虑了直线电机在小于一定速度时无法发挥再生制动，直接进入到反牵制动阶段，通过对初始速度的判断方式可更加有效的对停车进行精准控制，防止过多的对制动模式进行计算和判断，损失有效的制动时间，加大空走时间和制动距离，从而提高了列车停车的安全性和可靠性。

优选地，当列车执行反牵引制动时，判断列车是否出现反向运行，若列车反向运行，则停止反牵引制动并施加摩擦制动直到列车停止。由此可避免因反牵引制动时间过长而导致的列车反向运行。

优选地，所述V1大于或等于3km/h。

基于相同的发明构思，本发明还提供一种磁浮列车制动控制系统，其特征在于，包括：

测速模块，用于获取列车的速度V0；

控制模块，用于在接收到制动信号后，向所述测速模块发出测速指令，同时向制动模块发送电制动指令，并在发出电制动指令T1时长后向所述制动模块发送电制动停止指令以及摩擦制动指令；其中，T1为列车速度从V0降到第一预设值V1所需时长；

制动模块，用于根据所述控制模块发送的相应指令执行相应的制动操作；

其中，V1＜V0，所述制动模块执行电制动操作时的减速度为预设值a。

由此，仅测量列车开始制动时的初始速度V0(后续的速度为计算值)，即可实现对列车制动的精确控制，最大限度减少列车在低速下由于测速精度不高而导致的列车制动的可靠性和稳定性不高的问题，提高了列车停车的可靠性，从而提高车辆运行安全性及效率。

优选地，所述制动模块包括用于执行再生制动的再生制动模块、用于执行反牵引制动的反牵引制动模块和用于执行摩擦制动的摩擦制动模块；所述电制动指令包括再生制动指令和反牵引制动指令，所述电制动操作包括再生制动和反牵引制动；所述控制模块在向测速模块发出测速指令的同时，向所述再生制动模块发送再生制动指令，并在T2时长后向所述再生制动模块发送再生制动停止指令以及向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，再经过T3时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；T2为列车速度从V0降到第二预设值V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长，V1＜V2＜V0。

所述T2、T3可由V0、V1、V2以及a计算得出。由此，可通过测量列车的T2时间，可有效对反牵制动时间进行精准控制，防止列车出现反向运行；通过测量列车的T3时间，有效防止列车在最后停车阶段时过早或过晚施加的摩擦制动，导致牵引制动发挥不充分及出现冲动现象，影响舒适性。

优选地，还包括比较模块，用于比较V0与第一预设值V1、第二预设值V2值的大小；所述制动模块包括用于执行再生制动的再生制动模块、用于执行反牵引制动的反牵引制动模块和用于执行摩擦制动的摩擦制动模块；所述电制动指令包括再生制动指令和反牵引制动指令，所述电制动操作包括再生制动和反牵引制动；所述测速模块将测得的列车的速度V0同时发送给所述比较模块；所述控制模块根据所述比较模块的比较结果发送相应指令：

若V0＞V2，所述控制模块向所述再生制动模块发送再生制动指令，并在T2时长后向所述再生制动模块发送再生制动停止指令以及向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，再经过T3时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；

若V2＞V0＞V1，所述控制模块向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，并在T1时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；

所述控制模块还用于计算T2和T3，所述T2为列车速度从V0降到V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长。

优选地，还包括防倒溜模块，所述防倒溜模块与所述控制模块通信，用于判断列车是否出现反向运行，若列车反向运行，则发送指令给所述控制模块，所述控制模块控制所述反牵引制动模块停止工作并控制所述摩擦制动模块执行摩擦制动直至列车停止。由此可避免因反牵引制动时间过长而导致的列车反向运行。

优选地，所述V1大于或等于3km/h。

具体地，所述测速模块为脉冲计数测速装置。

优选地，各模块之间的通信包括有线通信和无线通信。

优选地，各模块之间通过信号接收及发送模块通信。

由于采用了以上技术方案，与现有技术相比较，本发明仅测量列车开始制动时的初始速度V0(后续的速度为计算值)，即可实现对列车制动的精确控制，最大限度减少列车在低速下由于测速精度不高而导致的列车制动的可靠性和稳定性不高的问题，提高了列车停车的可靠性，从而提高车辆运行安全性及效率。另一方面本发明还可以避免因反牵引制动时间过长而导致的列车反向运行。

附图说明

图1为本发明磁浮列车制动控制方法的流程示意图；

图2为本发明磁浮列车制动时，列车速度及其对应的制动模式的示意图；

图3为本发明磁浮列车制动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1所示，一种磁浮列车制动控制方法，包括如下步骤：

S1、获取接收到制动指令时列车的速度V0；

S2、比较V0与V1、V2值的大小，

若V0＞V2，按照预设减速度a对列车执行再生制动，再生制动持续时长为T2；然后按照预设减速度a对列车执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T3；

若V2＞V0＞V1，按照预设减速度a对列车执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T1；

其中，T1为列车速度从V0降到V1所需时长，T2为列车速度从V0降到V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长；所述V1、V2为预设值且V2＞V1；

S3、对列车执行摩擦制动，直至列车停止。

进一步地，在列车执行反牵引制动时，判断列车是否出现反向运行，若列车反向运行，则停止反牵引制动并施加摩擦制动直到列车停止。

当V0＞V2时，列车制动时，列车速度及其对应的制动模式如图2所示。

实施例2

如图3所示，一种磁浮列车制动控制系统，其特征在于，包括：

测速模块，用于获取列车的速度V0；

比较模块，用于比较V0与V1、V2值的大小；

再生制动模块、反牵引制动模块和摩擦制动模块，用于根据相应指令执行相应操作；

以及控制模块，用于当接收到制动指令时，向所述测速模块发送测速指令；所述测速模块将测得的列车速度V0发送给比较模块，并同时反馈给控制模块；所述控制模块根据V0、V1、V2以及预设减速度a，计算出T1、T2和T3；所述比较模块比较V0与第一预设值V1、第二预设值V2值的大小，

若V0＞V2，所述控制模块向所述再生制动模块发送再生制动指令，并在T2时长后向所述再生制动模块发送再生制动停止指令以及向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，再经过T3时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；

若V2＞V0＞V1，所述控制模块向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，并在T1时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；

其中，T1为列车速度从V0降到V1所需时长，所述T2为列车速度从V0降到V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长，且第二预设值V2＞第一预设值V1；所述再生制动模块执行再生制动时，以及所述反牵引制动模块执行反牵引制动时的减速度均为预设值a。

进一步地，还包括防倒溜模块，所述防倒溜模块与所述控制模块通信，用于判断列车是否出现反向运行。当所述防倒溜模块检测到列车反向运行时，发送指令给所述控制模块，所述控制模块向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令并向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令，直至列车停止。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种磁浮列车制动控制方法，包括如下步骤：

S1、获取接收到制动指令时列车的速度V0；

S2、按照预设减速度a对列车执行电制动，电制动持续时长为T1；

S3、对列车执行摩擦制动，直至列车停止；

其中，T1为列车速度从V0降到第一预设值V1所需时长，V1＜V0。

2.根据权利要求1所述的磁浮列车制动控制方法，其特征在于，所述电制动具体包括再生制动和反牵引制动；所述S2具体包括如下步骤：列车按照预设减速度a执行再生制动，再生制动持续时长为T2；然后列车按照预设减速度a执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T3；其中，T2为列车速度从V0降到第二预设值V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长。

3.根据权利要求1所述的磁浮列车制动控制方法，其特征在于，所述电制动具体包括再生制动和反牵引制动；所述S1与S2之间还包括如下步骤：

若V0＞第二预设值V2，则列车按照预设减速度a执行再生制动，再生制动持续时长为T2；然后列车按照预设减速度a执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T3；

若V2＞V0＞V1，列车按照预设减速度a执行反牵引制动，反牵引制动持续时长为T1；

其中，T2为列车速度从V0降到V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长。

4.根据权利要求2或3所述的磁浮列车制动控制方法，其特征在于，当列车执行反牵引制动时，判断列车是否出现反向运行，若列车反向运行，则停止反牵引制动并施加摩擦制动直到列车停止。

5.根据权利要求2或3所述的磁浮列车制动控制方法，其特征在于：所述V1大于或等于3km/h。

6.一种磁浮列车制动控制系统，其特征在于，包括：

测速模块，用于获取列车的速度V0；

控制模块，用于在接收到制动信号后，向所述测速模块发出测速指令，同时向制动模块发送电制动指令，并在发出电制动指令T1时长后向所述制动模块发送电制动停止指令以及摩擦制动指令；其中，T1为列车速度从V0降到第一预设值V1所需时长；

制动模块，用于根据所述控制模块发送的相应指令执行相应的制动操作；

其中，V1＜V0，所述制动模块执行电制动操作时的减速度为预设值a。

7.根据权利要求6所述的磁浮列车制动控制系统，其特征在于，所述制动模块包括用于执行再生制动的再生制动模块、用于执行反牵引制动的反牵引制动模块和用于执行摩擦制动的摩擦制动模块；所述电制动指令包括再生制动指令和反牵引制动指令，所述电制动操作包括再生制动和反牵引制动；所述控制模块在向测速模块发出测速指令的同时，向所述再生制动模块发送再生制动指令，并在T2时长后向所述再生制动模块发送再生制动停止指令以及向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，再经过T3时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；T2为列车速度从V0降到第二预设值V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长，V1＜V2＜V0。

8.根据权利要求6所述的磁浮列车制动控制系统，其特征在于，还包括比较模块，用于比较V0与第一预设值V1、第二预设值V2值的大小；所述制动模块包括用于执行再生制动的再生制动模块、用于执行反牵引制动的反牵引制动模块和用于执行摩擦制动的摩擦制动模块；所述电制动指令包括再生制动指令和反牵引制动指令，所述电制动操作包括再生制动和反牵引制动；所述测速模块将测得的列车的速度V0同时发送给所述比较模块；所述控制模块根据所述比较模块的比较结果发送相应指令：

若V0＞V2，所述控制模块向所述再生制动模块发送再生制动指令，并在T2时长后向所述再生制动模块发送再生制动停止指令以及向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，再经过T3时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；

若V2＞V0＞V1，所述控制模块向所述反牵引制动模块发送反牵引制动指令，并在T1时长后向所述反牵引制动模块发送反牵引制动停止指令以及向所述摩擦制动模块发送摩擦制动指令；

所述控制模块还用于计算T2和T3，所述T2为列车速度从V0降到V2所需时长，T3为列车速度从V2降到V1所需时长。

9.根据权利要求7或8所述的磁浮列车制动控制系统，其特征在于：还包括防倒溜模块，所述防倒溜模块与所述控制模块通信，用于判断列车是否出现反向运行，若列车反向运行，则发送指令给所述控制模块，所述控制模块控制所述反牵引制动模块停止工作并控制所述摩擦制动模块执行摩擦制动直至列车停止。

10.根据权利要求7或8任一项所述的磁浮列车制动控制系统，其特征在于：所述V1大于或等于3km/h。

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