CN111976672B - 一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法及系统，在利用列车线反馈的制动状态信号进行制动缓解故障判断的基础上，增加了制动缸压力信号，由制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动缓解故障，当制动状态信号为故障状态，制动缸压力信号为正常状态时，判断为轻微故障，将不会按照制动不缓解严重故障对车辆进行牵引封锁，有效提高了运行效率；当为制动不缓解严重故障时，根据关系曲线获取允许的最高运行速度，以最高运行速度自动控制车辆的运行速度，减少了人工干预，既避免了安全事故的发生，又进一步提高了运行效率。

Description

一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法及系统

技术领域

本发明属于轨道交通控制技术领域，尤其涉及一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法及系统。

背景技术

目前城轨车辆制动缓解信号通过车辆的列车线进行采集，整列车的制动状态信号串联成一个环路，当有任意一个制动状态为未缓解状态时，输出制动不缓解信号，车辆进行牵引封锁，由人工进行操作缓解旁路开关或者通过切除不缓解位置的制动后，按既定的速度进行行驶。在整个控制环路中，存在以下情况：

a)当控制电路继电器故障时，实际制动已缓解，输出制动不缓解状态；

b)当制动控制单元输出状态部件故障时，实际制动已缓解，输出制动不缓解状态；

c)当制动控制单元真实检测到有制动压力存在时，输出制动不缓解状态信号。

当a)、b)发生故障时，其制动实际已发生缓解，不影响车辆运行，但是根据目前的控制方式，其处理结果均和c)一致，输出制动不缓解状态，对车辆进行牵引封锁。

基于现有城轨车辆制动不缓解判断方式单一，运行管理模式单一，效率低下的情况，如何优化制动不缓解判断依据和有效提高运行效率，是目前技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法及系统。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，包括：

步骤1：根据车辆摩擦副的最高允许温度和车辆最大允许运行距离，获取不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线；

步骤2：根据制动状态信号和制动缸压力信号进行故障判断，如果为制动不缓解严重故障，则转入步骤3；

步骤3：获取车辆当前制动压力以及当前所需运行距离；

步骤4：根据所述步骤1中不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，以及所述步骤3中车辆当前制动压力和当前所需运行距离，确定车辆当前最高运行速度；

步骤5：根据所述步骤4中车辆当前最高运行速度对车辆运行速度进行控制。

本发明所述动态控车方法，在利用列车线反馈的制动状态信号进行制动缓解故障判断的基础上，还增加了制动缸压力信号，由制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动缓解故障，当制动状态信号为故障状态1，制动缸压力信号为正常状态0时，判断为轻微故障，将不会按照制动不缓解严重故障对车辆进行牵引封锁，有效提高了运行效率；当为制动不缓解严重故障时，根据关系曲线获取允许的最高运行速度，以最高运行速度自动控制车辆的运行速度，减少了人工干预，既避免了安全事故的发生，又进一步提高了运行效率；该方法采用制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动不缓解故障，优化了故障判据，避免了单一判据导致判断不准确的问题，使运行管理模式多样化，提高了故障时车辆的运行效率。

进一步地，所述步骤1中，关系曲线的获取过程为：根据车辆摩擦副的最高允许温度，通过试验获得某一制动压力下车辆不同运行速度时所对应的最大允许运行距离，将由运行速度与该运行速度所对应的最大允许运行距离构成的离散点进行拟合，获得该制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线。

在制动状态时，摩擦副的温度从初始温度（基本为环境温度）上升至最高允许温度的时间段内，列车以一定的制动压力进行制动，通过试验可以获得在该时间段内不同运行速度对应的最大允许运行距离，将这些离散点进行拟合即可获得在该制动压力下运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线。如果运行距离超过最大允许运行距离，将会使摩擦副的温度超过最高允许温度，摩擦副过热可能会引起燃烧、环境污染等安全事故的发生。

进一步地，所述摩擦副的最高允许温度为350℃。

进一步地，所述步骤1中，不同制动压力分别为150kPa、250kPa、350kPa、450kPa。

进一步地，所述步骤2中，故障判断的具体判据为：

当制动状态信号为正常状态，制动缸压力信号为正常状态时，无故障；

当制动状态信号为故障状态，制动缸压力信号为正常状态时，轻微故障；

当制动状态信号为正常状态，制动缸压力信号为故障状态时，制动不缓解严重故障；

当制动状态信号为故障状态，制动缸压力信号为故障状态时，制动不缓解严重故障。

进一步地，当为轻微故障时，按照车辆最高设计速度的60%～80%对车辆运行速度进行控制。

本发明还提供一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车系统，包括：

关系曲线获取单元，用于根据车辆摩擦副的最高允许温度，获取不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线；

故障判断单元，用于根据列车线反馈的制动状态信号和制动控制单元反馈的制动缸压力信号进行故障判断；

当前状态获取单元，用于在所述故障判断单元输出结果为制动不缓解严重故障时，获取车辆当前制动压力以及当前所需运行距离；

最高速度确定单元，用于根据所述关系曲线、车辆当前制动压力以及当前所需运行距离确定车辆当前最高运行速度；

控制单元，用于根据所述车辆当前最高运行速度对车辆运行速度进行控制。

有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法及系统，在利用列车线反馈的制动状态信号进行制动缓解故障判断的基础上，增加了制动缸压力信号，由制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动缓解故障，当制动状态信号为故障状态，制动缸压力信号为正常状态时，判断为轻微故障，将不会按照制动不缓解严重故障对车辆进行牵引封锁，有效提高了运行效率；当为制动不缓解严重故障时，根据关系曲线获取允许的最高运行速度，以最高运行速度自动控制车辆的运行速度，减少了人工干预，既避免了安全事故的发生，又进一步提高了运行效率；该方法采用制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动不缓解故障，优化了故障判据，避免了单一判据导致判断不准确的问题，使运行管理模式多样化，提高了故障时车辆的运行效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例中一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法的流程图；

图2是本发明实施例中不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动的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。

如图1所示，本发明所提供的一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，包括：

1、根据车辆摩擦副的最高允许温度和车辆最大允许运行距离，获取不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线。

以某一型号的轨道车辆为例，根据轨道车辆的最高设计速度和重量确定该轨道车辆的摩擦副，采用摩擦副进行摩擦制动。最高速度≥100km/h时，摩擦制动采用盘型制动；最高运行速度＜100km/h时，摩擦制动采用踏面制动，且车辆轴重≤14吨时，车辆宜采用符合UIC 541-4 Bg的摩擦体（或摩擦副），车辆轴重≤16吨时，车辆宜采用符合UIC541-4 Bgu x2的摩擦体（或摩擦副）。在制动状态时，摩擦副的温度从初始温度（相当于环境温度）上升至最高允许温度，当超过最高允许温度时，摩擦副过热可能会引起燃烧、环境污染等安全事故的发生。因此，飞轮测试试验时，以某一制动压力进行车辆制动，车辆以某一运行速度达到一定运行距离，此时摩擦副的温度为最高允许温度，该运行距离即为在该制动压力下该运行速度所对应的最大允许运行距离，超过最大允许运行距离，摩擦副的温度将超过最高允许温度。由此可以获得在某一制动压力下不同运行速度所对应的最大允许运行距离，每个运行速度与该运行速度所对应的最大允许运行距离为一个离散点，对该制动压力下的多个离散点进行拟合即形成该制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线。进而可以获得不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线。

典型的制动压力为150kPa、250kPa、350kPa、450kPa，本实施例以采用UIC 541-4Bg摩擦体在350kPa和450kPa压力下为例进行飞轮测试试验，试验装置的要求参考UIC 541-4规程，以获取制动压力为350kPa时车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，以及制动压力为450kPa时车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线。

以制动压力为350kPa对车辆进行制动，对摩擦副的温度进行监测，摩擦副的最高允许温度为350℃。车轮运行速度为15 km/h、30 km/h、60km/h，当摩擦副的温度为350℃时（依据T/CAMET 04004.2 城市轨道交通车辆制动系统 第2部分：电空制动系统装车后的试验规则），停止试验，分别测量在车轮运行速度为15 km/h、30 km/h、60km/h时的运行距离，这些运行距离即为运行速度为15 km/h、30 km/h、60km/h时所对应的最大允许运行距离，测量得到运行速度为15 km/h时的最大允许运行距离为2.52km，运行速度为30 km/h时的最大允许运行距离为1.5km，运行速度为60km/h时的最大允许运行距离为1.25km，对这些离散点（15，2.52）、（30，1.5）、（60，1.25）进行拟合，获得制动压力为350kPa时的关系曲线，如图2中虚线所示。

以制动压力为450kPa对车辆进行制动，对摩擦副的温度进行监测，摩擦副的最高允许温度为350℃。车轮运行速度为15 km/h、30 km/h、60km/h，当摩擦副的温度为350℃时（依据T/CAMET 04004.2 城市轨道交通车辆制动系统 第2部分：电空制动系统装车后的试验规则），停止试验，分别测量在车轮运行速度为15 km/h、30 km/h、60km/h时的运行距离，这些运行距离即为运行速度分别为15 km/h、30 km/h、60km/h时所对应的最大允许运行距离，测量得到运行速度为15 km/h时的最大允许运行距离为1.7km，运行速度为30 km/h时的最大允许运行距离为1km，运行速度为60km/h时的最大允许运行距离为0.9km，对这些离散点（15，1.5）、（30，1）、（60，0.9）进行拟合，获得制动压力为450kPa时的关系曲线，如图2中实线所示。具体参数值如表1所示。

表1 不同制动压力下运行速度与最大允许运行距离

2、根据列车线反馈的制动状态信号和制动控制单元反馈的制动缸压力信号进行故障判断，如果为制动不缓解严重故障，则转入步骤3。

由制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动缓解故障，具体如表2所示。

表2 制动缓解故障判据（0表示正常状态，1表示故障状态）

由表2可知，传统技术仅采用制动状态信号进行制动缓解故障判断，当制动状态信号为1时，存在实际制动已缓解，输出制动不缓解状态的情况；当制动状态信号为0时，存在制动不缓解严重故障，输出为无故障状态的情况，故障判据单一，导致了制动缓解故障的误判。在本发明中，由制动状态信号和制动缸压力信号组合来判断制动缓解故障，当制动状态信号为1时，如果制动缸压力信号为0（说明实际制动已缓解），则输出为轻微故障，在轻微故障时，车辆采用默认的限速进行运行，默认的限速为车辆最高设计速度的60%～80%，并不会对车辆进行牵引封锁，也不会按照本发明制动不缓解严重故障时的限速进行运行控制，提高了故障时车辆的运行效率。当制动状态信号为0时，如果制动缸压力信号为1（说明实际制动不缓解），则输出为制动不缓解严重故障，并不会输出无故障状态，大大提高了制动缓解故障判断的准确度。

3、获取车辆当前制动压力以及当前所需运行距离。

4、根据步骤1中不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，以及步骤3中车辆当前制动压力和当前所需运行距离，确定车辆当前最高运行速度。

当发生制动不缓解严重故障时，设车辆当前所需运行距离为S₀，当前制动压力为P₀，在制动压力为P₀时车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线上确定车辆当前最高运行速度。例如，车辆当前制动压力为350kPa，当前所需运行距离为1.5km，则根据350kPa下的关系曲线可知，车辆当前最高运行速度为30km/h，如果车辆运行速度超过30km/h，车辆的最大允许运行距离将小于1.5km，车辆并不能安全到达目的地（强行抵达会使摩擦副过热）。

根据不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线可以得到任意制动压力和任意所需运行距离时车辆的最高运行速度，以最高运行速度对车辆的运行进行控制，减少了人工干预，既避免了安全事故的发生，又进一步提高了运行效率，避免了车辆晚点或晚点时间过长的情况发生。

5、根据步骤4中车辆当前最高运行速度对车辆运行速度进行控制。

车辆控制单元自动选择当前最高运行速度进行限速运行，同时该当前最高运行速度信息传送至司机控制台，以提示司机操作。

本发明还提供一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车系统，包括：

关系曲线获取单元，用于根据车辆摩擦副的最高允许温度，获取不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线；

故障判断单元，用于根据列车线反馈的制动状态信号和制动控制单元反馈的制动缸压力信号进行故障判断；

当前状态获取单元，用于在所述故障判断单元输出结果为制动不缓解严重故障时，获取车辆当前制动压力以及当前所需运行距离；

最高速度确定单元，用于根据所述关系曲线、车辆当前制动压力以及当前所需运行距离确定车辆当前最高运行速度；

控制单元，用于根据所述车辆当前最高运行速度对车辆运行速度进行控制。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据车辆摩擦副的最高允许温度，通过试验获得某一制动压力下车辆不同运行速度时所对应的最大允许运行距离，将由运行速度与该运行速度所对应的最大允许运行距离构成的离散点进行拟合，获得该制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，从而获取不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线；

其中，以某一制动压力进行车辆制动，车辆以某一运行速度达到一定运行距离，此时摩擦副的温度为最高允许温度，该运行距离即为在该制动压力下该运行速度所对应的最大允许运行距离；

步骤2：根据制动状态信号和制动缸压力信号进行故障判断，如果为制动不缓解严重故障，则转入步骤3；

步骤3：获取车辆当前制动压力以及当前所需运行距离；

步骤4：根据所述步骤1中不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，以及所述步骤3中车辆当前制动压力和当前所需运行距离，确定车辆当前最高运行速度；

步骤5：根据所述步骤4中车辆当前最高运行速度对车辆运行速度进行控制。

2.如权利要求1所述的一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，其特征在于：所述摩擦副的最高允许温度为350℃。

3.如权利要求1所述的一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，其特征在于：所述步骤1中，不同制动压力分别为150kPa、250kPa、350kPa、450kPa。

4.如权利要求1-3中任一项所述的一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，其特征在于：所述步骤2中，故障判断的具体判据为：

当制动状态信号为正常状态，制动缸压力信号为正常状态时，无故障；

当制动状态信号为故障状态，制动缸压力信号为正常状态时，轻微故障；

当制动状态信号为正常状态，制动缸压力信号为故障状态时，制动不缓解严重故障；

当制动状态信号为故障状态，制动缸压力信号为故障状态时，制动不缓解严重故障。

5.如权利要求4所述的一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车方法，其特征在于：当为轻微故障时，按照车辆最高设计速度的60%～80%对车辆运行速度进行控制。

6.一种轨道车辆制动缓解故障下动态控车系统，其特征在于，包括：

关系曲线获取单元，用于根据车辆摩擦副的最高允许温度，通过试验获得某一制动压力下车辆不同运行速度时所对应的最大允许运行距离，将由运行速度与该运行速度所对应的最大允许运行距离构成的离散点进行拟合，获得该制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，从而获取不同制动压力下车辆运行速度与最大允许运行距离之间的关系曲线，每个制动压力对应一条关系曲线；其中，以某一制动压力进行车辆制动，车辆以某一运行速度达到一定运行距离，此时摩擦副的温度为最高允许温度，该运行距离即为在该制动压力下该运行速度所对应的最大允许运行距离；

故障判断单元，用于根据列车线反馈的制动状态信号和制动控制单元反馈的制动缸压力信号进行故障判断；

当前状态获取单元，用于在所述故障判断单元输出结果为制动不缓解严重故障时，获取车辆当前制动压力以及当前所需运行距离；

最高速度确定单元，用于根据所述关系曲线、车辆当前制动压力以及当前所需运行距离确定车辆当前最高运行速度；

控制单元，用于根据所述车辆当前最高运行速度对车辆运行速度进行控制。

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