CN111891097B - 等磨耗方式制动力分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种等磨耗方式制动力分配方法，该分配方法包括：计算整车电制动力值、各转向架施加的电制动力值；计算各转向架可用空气制动力值，并将各转向架的超黏着标志位清零；根据整车转向架的数量进行循环计算，判断各转向架超黏着状态，求超黏着的转向架施加的总空气制动力；计算超黏着或未超黏着的各转向架应施加的空气制动力值。该等磨耗方式制动力分配方法，可实现在电制动力不足以满足整车制动力需求时，将列车需要施加的空气制动力平均分配到各转向架。

Description

等磨耗方式制动力分配方法
技术领域
本发明属于列车制动力分配技术领域，尤其涉及一种等磨耗方式制动力分配方法。
背景技术
在地铁车辆中，其每个单位中的车辆种类都是不同的，其中包括动车和拖车，动车和拖车所使用的制动方式不相同，所以在列车使用的过程中，其车辆之间的制动力的分配是一个非常重要的内容。而且列车的使用中要求尽量多的使用电制动，减少空气制动的使用，在电制动力不足以承担整车的制动力需求时，施加空气制动力，并将空气制动力按照合理的方式分配到列车中的每一个单元制动器上。
目前城轨地铁车辆中，可采用列车架控式制动控制系统，如图1所示，在列车的每个转向架上设置一个BCU，并将BCU划分为多组,各组BCU形成一分控制单元；各分控制单元的BCU之间互相通信，呈网状拓扑连接；各分控制单元内选择两BCU冗余设置为主BCU控制单元与热备BCU控制单元，不同分控制单元的主BCU控制单元、热备BCU控制单元呈总线拓扑连接；各BCU接收列车网络控制系统(TCMS)的制动指令和电制动力相关数据进行各自的制动力计算，并将本BCU单元的状态和故障信息上传至TCMS；主BCU控制单元根据列车制动指令及电制动力相关数据计算出所属分控制单元应承担的空气制动力总和，并控制各BCU以转向架为最小单位进行制动力分配，计算各转向架应施加的空气制动力值；热备BCU控制单元对所属分控制单元的主BCU控制单元的状态进行监控，并在主BCU控制单元故障时，替代主BCU控制单元工作。例如，专利CN110949358A一种轨道列车制动控制方法及装置公开了该架控式制动控制系统，但并具体涉及制动力的分配计算。
因此，本发明考虑改进列车制动控制系统结构，建立架控式制动控制系统，并基于该架控式制动控制系统，提供等磨耗方式的制动力分配方法，以实现整车制动力分配。
发明内容
本发明提供了一种等磨耗方式制动力分配方法，在不超过制动力黏着极限的条件下，将整车制动力平均分配到每一个转向架上。
为了实现上述目的，本发明提供了一种等磨耗方式制动力分配方法，包括：
计算整车电制动力值、各转向架施加的电制动力值；
计算各转向架可用空气制动力值，并将各转向架的超黏着标志位清零；
根据整车转向架的数量进行循环计算，判断各转向架超黏着状态，求超黏着的转向架施加的总空气制动力；
计算超黏着或未超黏着的各转向架应施加的空气制动力值。
优选的，判断本转向架常用制动是否可用，若本转向架常用制动不可用，则本转向架不参与空气制动力分配，即分配给该转向架的空气制动力为零。
优选的，若本转向架常用制动可用，则进一步判断本转向架空气制动能力值是否大于本转向架施加的电制动力值；
若本转向架施加的电制动力值大于或等于本转向架空气制动能力值，则本转向架可施加的空气制动力为零，本转向架不参与空气制动力分配，即分配给本转向架的空气制动力为零；
若本转向架空气制动能力值大于本转向架施加的电制动力值，则本转向架可用空气制动力值＝本转向架空气制动能力值-本转向架施加的电制动力值。
优选的，若本转向架常用制动可用，则进一步判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值，若整车总制动力需求小于等于整车电制动力值，则说明整车电制动力值已满足整车制动力需求，则不需要空气制动力施加，即分配给该转向架的空气制动力为零。
优选的，若整车总制动力需求大于整车电制动力值，确定未超黏着的转向架个数，进一步判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和；
若整车总制动力需求大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和，则本转向架应施加的空气制动力值＝(整车总制动力需求-整车电制动力值-超黏着的转向架施加的总空气制动力)/未超黏着的转向架个数，得到本转向架分配到的空气制动力。
优选的，判断本转向架超黏着标志是否为1，若本转向架超黏着标志为1，则说明本转向架已超黏着，则本转向架应施加的制动力等于本转向架可用空气制动力。
优选的，若本转向架超黏着标志为0，则说明本转向架未超黏着，则进一步判断本转向架应施加的空气制动力值是否大于本转向架空气制动能力值；
若本转向架应施加的空气制动力值大于本转向架空气制动能力值，本转向架应施加的制动力等于本转向架可用空气制动力，则将本转向架超黏着标志置1；
若本转向架应施加的空气制动力值小于等于本转向架空气制动能力值，则本转向架应施加的空气制动力值＝(整车总制动力需求-整车电制动力值-超黏着的转向架施加的总空气制动力)/未超黏着的转向架个数，且本转向架超黏着标志置0。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明提供的“等磨耗”方式的制动力分配方法，在电制动力不足以满足整车制动力需求时，将列车需要施加的空气制动力平均分配到各转向架。通过比较常用制动可用的转向架的空气制动能力值与施加的电制动力值，确定未超过黏着极限的转向架可用空气制动力值；通过判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和，确定超黏着或未超黏着的各转向架应施加的空气制动力值，实现“等磨耗”方式的制动力分配。使当某一转向架空气制动故障时，该转向架所损失空气制动力分配到列车其他转向架上，不会造成因某转向架空气制动故障而导致的整车的制动力不足。该等磨耗制动力分配方式可尽量使车辆中每一个基础制动装置中的闸片或闸瓦的磨耗程度相同，减少闸瓦或闸片的更换频率。
附图说明
图1为列车架控式制动控制系统拓扑结构；
图2为本发明的等磨耗方式制动力分配方法总流程图；
图3为转向架可用空气制动力值的计算流程图；
图4为各转向架应施加的空气制动力的计算流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述。
现有列车架控式制动控制系统，拓扑结构如图1所示，在列车的每个转向架上设置一个BCU，将所有BCU划分为多组,各组BCU形成一分控制单元；各分控制单元的BCU之间互相通信，呈网状拓扑连接；各分控制单元内选择两BCU冗余设置为主BCU控制单元与热备BCU控制单元，不同分控制单元的主BCU控制单元、热备BCU控制单元呈总线拓扑连接，实现分控制单元中间通信。其中，各BCU接收列车网络控制系统(TCMS)的制动指令和电制动力相关数据进行各自的制动力计算，监控本转向架施加的电制动力值、空气制动力值、制动状态、黏着状态等,并将本BCU单元的状态和故障信息上传至TCMS；主BCU控制单元根据列车制动指令及电制动力相关数据计算出所属分控制单元应承担的空气制动力总和，并控制各BCU以转向架为最小单位进行制动力分配，计算各转向架应施加的空气制动力值；热备BCU控制单元对所属分控制单元的主BCU控制单元的状态进行监控，并在主BCU控制单元故障时，替代主BCU控制单元工作。
以6辆编组型式的地铁车辆为例，其架控式制动控制系统中有12个BCU分别设置在列车中的每一个转向架上，并将所有BCU分为两组，每组称为一个分控制单元，每一组BCU之间通常使用CAN总线实现该组内的所有BCU之间的互相通信。每个分控制单元内任选两BCU设置为主BCU控制单元与热备BCU控制单元，主BCU控制单元与热备BCU控制单元功能相同，且输入和输出冗余。当列车上电后，一个分控制单元中的主BCU控制单元与热备BCU控制单元通过配置顺序进行配置，主BCU控制单元起主导作用，根据列车制动指令及电制动力相关数据计算出本单元应承担的空气制动力，并以转向架为最小单位进行制动力分配；同时，主BCU控制单元还向TCMS传输本分控制单元制动系统的状态和故障信息，可以通过列车显示屏进行显示。热备BCU控制单元对主BCU控制单元的状态进行监控，一旦主BCU控制单元出现故障，热备BCU控制单元主动承担主BCU控制单元的任务，确保制动总线中的空气制动力分配不间断进行。
基于该列车架控式制动控制系统，本发明具体提供了一种等磨耗方式制动力分配方法，如图2所示，在不超过制动力黏着极限的条件下，将整车制动力平均分配到每一个转向架上，实现“等磨耗”方式的制动力分配，需要计算各转向架上可施加的空气制动力。该方法具体为：
(1)计算本转向架施加的电制动力值，确定整车电制动力值；
(2)计算各转向架可用空气制动力值，并将各转向架的超黏着标志位清零。如图3所示，具体为：
判断本转向架常用制动是否可用，若本转向架常用制动不可用，则本转向架不参与空气制动力分配，即分配给该转向架的空气制动力为零；
若本转向架常用制动可用，则进一步判断本转向架空气制动能力值是否大于本转向架施加的电制动力值：
转向架上施加的制动力的大小不应超过列车在达到黏着极限时的制动力值，若本转向架施加的电制动力值大于或等于本转向架空气制动能力值(即本转向架可施加的制动力最大值)，则本转向架可施加的空气制动力为零，本转向架不参与空气制动力分配，即分配给本转向架的空气制动力为零；
若本转向架空气制动能力值大于本转向架施加的电制动力值，则本转向架可用空气制动力值＝本转向架空气制动能力值-本转向架施加的电制动力值。
(3)根据整车转向架的数量进行循环计算，判断各转向架超黏着状态，求超黏着的转向架施加的总空气制动力。
(4)计算常用制动可用的超黏着或未超黏着的各转向架应施加的空气制动力值，如图4所示，具体为：
若本转向架常用制动可用，则进一步判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值，若整车总制动力需求小于等于整车电制动力值，则说明整车电制动力值已满足整车制动力需求，则不需要空气制动力施加，即分配给该转向架的空气制动力为零；若整车总制动力需求大于整车电制动力值，确定未超黏着的转向架个数，进一步判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和：
若整车总制动力需求大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和，则本转向架应施加的空气制动力值＝(整车总制动力需求-整车电制动力值-超黏着的转向架施加的总空气制动力)/未超黏着的转向架个数，得到本转向架分配到的空气制动力。
然后，进一步判断本转向架超黏着标志是否为1，若本转向架超黏着标志为1，则说明本转向架已超黏着，则本转向架应施加的制动力等于本转向架可用空气制动力。若本转向架超黏着标志为0，则说明本转向架未超黏着，则进一步判断本转向架应施加的空气制动力值是否大于本转向架空气制动能力值：
若本转向架应施加的空气制动力值大于本转向架空气制动能力值，本转向架应施加的制动力等于本转向架可用空气制动力，则将本转向架超黏着标志置1；
若本转向架应施加的空气制动力值小于等于本转向架空气制动能力值，则本转向架应施加的空气制动力值＝(整车总制动力需求-整车电制动力值-超黏着的转向架施加的总空气制动力)/未超黏着的转向架个数，且本转向架超黏着标志置0。
综上，本发明提供的“等磨耗”方式的制动力分配方法，在电制动力不足以满足整车制动力需求时，将列车需要施加的空气制动力平均分配到各转向架。通过比较常用制动可用的转向架的空气制动能力值与施加的电制动力值，确定未超过黏着极限的转向架可用空气制动力值；通过判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和，确定超黏着或未超黏着的各转向架应施加的空气制动力值，实现“等磨耗”方式的制动力分配。使当某一转向架空气制动故障时，该转向架所损失空气制动力分配到列车其他转向架上，不会造成因某转向架空气制动故障而导致的整车的制动力不足。同时限制各转向架所施加的总制动力不超过本转向架的黏着极限值，以防止制动力超过该黏着极限值时发生滑行；该等磨耗制动力分配方式可尽量使车辆中每一个基础制动装置中的闸片或闸瓦的磨耗程度相同，减少闸瓦或闸片的更换频率。

Claims (6)

1.一种等磨耗方式制动力分配方法，其特征在于，包括：
计算整车电制动力值、各转向架施加的电制动力值；
计算各转向架可用空气制动力值，并将各转向架的超黏着标志位清零；
根据整车转向架的数量进行循环计算，判断各转向架超黏着状态，求超黏着的转向架施加的总空气制动力；
计算超黏着或未超黏着的各转向架应施加的空气制动力值，其具体步骤为：
判断本转向架常用制动是否可用，若本转向架常用制动可用，则进一步判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值，若整车总制动力需求大于整车电制动力值，确定未超黏着的转向架个数，进一步判断整车总制动力需求是否大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和；
若整车总制动力需求大于整车电制动力值与超黏着的转向架施加的总空气制动力之和，则本转向架应施加的空气制动力值=（整车总制动力需求-整车电制动力值-超黏着的转向架施加的总空气制动力）/未超黏着的转向架个数，得到本转向架分配到的空气制动力。
2.根据权利要求1所述的等磨耗方式制动力分配方法，其特征在于，判断本转向架常用制动是否可用，若本转向架常用制动不可用，则本转向架不参与空气制动力分配，即分配给该转向架的空气制动力为零。
3.根据权利要求2所述的等磨耗方式制动力分配方法，其特征在于，若本转向架常用制动可用，则进一步判断本转向架空气制动能力值是否大于本转向架施加的电制动力值；
若本转向架施加的电制动力值大于或等于本转向架空气制动能力值，则本转向架可施加的空气制动力为零，本转向架不参与空气制动力分配，即分配给本转向架的空气制动力为零；
若本转向架空气制动能力值大于本转向架施加的电制动力值，则本转向架可用空气制动力值=本转向架空气制动能力值-本转向架施加的电制动力值。
4.根据权利要求2或3所述的等磨耗方式制动力分配方法，其特征在于，若整车总制动力需求小于等于整车电制动力值，则说明整车电制动力值已满足整车制动力需求，则不需要空气制动力施加，即分配给该转向架的空气制动力为零。
5.根据权利要求4所述的等磨耗方式制动力分配方法，其特征在于，判断本转向架超黏着标志是否为1，若本转向架超黏着标志为1，则说明本转向架已超黏着，则本转向架应施加的制动力等于本转向架可用空气制动力。
6.根据权利要求5所述的等磨耗方式制动力分配方法，其特征在于，若本转向架超黏着标志为0，则说明本转向架未超黏着，则进一步判断本转向架应施加的空气制动力值是否大于本转向架空气制动能力值；
若本转向架应施加的空气制动力值大于本转向架空气制动能力值，本转向架应施加的制动力等于本转向架可用空气制动力，则将本转向架超黏着标志置1；
若本转向架应施加的空气制动力值小于等于本转向架空气制动能力值，则本转向架应施加的空气制动力值=（整车总制动力需求-整车电制动力值-超黏着的转向架施加的总空气制动力）/未超黏着的转向架个数，且本转向架超黏着标志置0。
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