CN111976693A - 一种高速轨道列车制动力优化分配方法 - Google Patents

Abstract

一种轨道列车制动力优化分配方法，本发明充分考虑高海拔、运营线路长、长大坡道等严峻条件下高速列车制动力的分配控制存在的故障隐患原因，能使基于空电联合方案的制动力分配更加合理，能够有效减少制动盘及闸片的磨耗量，可有效避免制动盘及闸片长时间处于高温度、高压力的工况，可有效缓解制动盘螺栓断裂、制动闸片掉块等线路不适应问题的出现，能够最大限度降低车辆故障对运营稳定性的影响，节能降耗，持续提高高速列车高能效水平和可靠性，对处于长大坡道等恶劣运营工况下的高速动车组制动力分配具有借鉴意义，适用于高寒动车组等绝大多数的动车组制动力分配，是一种新型高效环保节能的制动力分配方案。

Description

一种高速轨道列车制动力优化分配方法

技术领域

本发明属于高速列车车辆控制技术领域，更具体地，涉及一种高速列车制动力分配优化控制方法。

背景技术

具备双线电气化特征的西部综合铁路交通网是“西部大开发”的重点工程，横跨祁连山脉(最高海拔3640m)，车辆设计最高运营速度为250km/h，是当之无愧的“现代钢铁丝绸之路”。动车组提供了安全可靠、高速度以及大运量的运力保障，是国家公共交通的主要载体，承担着国家互联、互通的重大发展战略，制动系统作为高速列车的关键部件，是安全运营的重要前提。

对于全部采用轴装制动盘的盘形制动方式的动车组而言，动车中有动轴和拖轴，拖车中均为拖轴。在正常工况下，各动车的动轴只施加电制动力。如果电制动有效，各动车的动轴制动盘及闸片将不会被使用。然而高海拔地区的高速铁路，由于海拔高、运营线路长、坡道长而陡等严峻条件，会导致动车组电制动发挥欠佳甚至失效，在整个长大坡道(约100公里20‰坡道)的调速过程中将完全由空气制动完成制动力的施加任务，所丢失的电制动力将由其所在的动车的4根车轴空气制动进行补偿，其他车的车轴不会对电制动力丢失的车辆进行电制动力补偿。此类情况对动车组的制动摩擦副是一个严峻的考验，制动盘将处于持续带闸制动的工况，处于不断加热和冷却的过程，其温度、热流密度、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化，将长期处于异常高温状态，可靠性降低而易发生故障，甚至导致制动盘螺栓断裂、制动闸片掉块等车辆不适应线路的问题出现，严重地影响了动车组的行车安全，给铁路运营带来潜在安全隐患。

发明内容

本发明提供一种高速列车制动力均匀分配到本制动力控制单元各个轴上的方法，当电制动发挥欠佳或失效时，所丢失的电制动力将由其同一制动力控制单元中的动车和拖车平均进行补偿，可减少故障动车的转向架所补偿的空气制动力，可使故障动车的制动盘及闸片热负荷大幅度降低，保障运营的安全可靠。

为实现上述发明目的，本发明提供一种轨道列车制动力优化分配方法，其特征在于包括如下步骤:

第一步：列车制动管理模块TCMS-BCU实时接收各车制动装置BCU发来的单车电制动激活信号和单车可用电制动力数值信号，并结合整车的总制动力值向各车牵引系统发送单车电制动力需求；并按照收到的电制动激活信号的状态，计算出本制动力控制单元内电制动失效的车辆数目，列车制动管理模块TCMS-BCU判断所在制动力控制单元内电制动失效的车辆数目。

第二步：列车制动管理模块计算出空气制动可用的车辆数，包括电制动失效的动车和拖车；

第三步：列车制动管理模块计算出所在制动力控制单元内丢失的总电制动力；

第四步：列车制动管理模块计算出本制动力控制单元内所有电制动失效的动车和拖车所需补偿的电制动力；

第五步：列车制动管理模块将计算出的需要进行补偿的电制动力数值，通过列车总线传送给各个制动控制器，各个制动控制器按照上述第一至第四步计算的电制动力数值分别进行动作，进而实现均匀分配制动力。

本发明充分考虑高海拔、运营线路长、长大坡道等严峻条件下高速列车制动力的分配控制存在的故障隐患原因，并有针对性地设计和确定了更为合适的制动力分配方案，能使基于空电联合方案的制动力分配更加合理，能够有效减少制动盘及闸片的磨耗量，可有效避免制动盘及闸片长时间处于高温度、高压力的工况，可有效缓解制动盘螺栓断裂、制动闸片掉块等线路不适应问题的出现，能够最大限度降低车辆故障对运营稳定性的影响，节能降耗，持续提高高速列车高能效水平和可靠性，对处于长大坡道等恶劣运营工况下的高速动车组制动力分配具有借鉴意义，适用于高寒动车组等绝大多数的动车组制动力分配，是一种新型高效环保节能的制动力分配方案。

附图说明

图1是本发明制动力分配方案整体流程图。

具体实施方式

动车组全部采用轴装制动盘的盘形制动方式，可由一个或多个制动力控制单元组成。动车中有动轴和拖轴，拖车中均为拖轴。在正常工况下，各动车的动轴只施加电制动力。

制动力分配方案是基于列车制动管理模块TCMS-BCU执行的。每个头车的列车制动管理模块TCMS-BCU通过列车总线接收来自于制动装置BCU的电制动状态信号，包括电制动有效、电制动激活信号，再通过列车总线发送制动力控制单元内的各个制动装置BCU执行相应命令。

列车制动管理模块TCMS-BCU根据电制动特性、牵引制动控制手柄角度和电制动失效的数量来计算丢失的总电制动力。根据该制动力控制单元内“拖车”(包括拖车和电制动失效的动车)数量来补偿丢失的电制动力。

本发明的电制动失效时高速轨道列车制动力优化分配方法，首先建立列车网络通讯系统，具体步骤如下：

步骤1：正常情况下，列车制动管理模块TCMS-BCU实时接收各车制动装置BCU发来的单车电制动激活信号，并结合整车的总制动力值向各车制动装置BCU发送单车电制动力需求。结合实时反馈的电制动激活信号来判断单车制动力需求是否能够施加。

电制动激活信号采集于本制动力控制单元中的动车，与每节动车一一对应，可有效判断该动车是否处于电制动激活状态，能否有效施加电制动。列车制动管理模块TCMS-BCU将按照从设备上收到的单车电制动激活信号，计算出单个制动力控制单元内电制动可用和失效的车辆数目。

步骤2：列车制动管理模块TCMS-BCU计算出本制动力控制单元内空气制动可用的车辆数，即空气制动可用的车辆数，空气制动可用的车辆包括制动力控制单元内电制动失效的动车数目与拖车数量之和。

步骤3：列车制动管理模块TCMS-BCU计算出其所在车辆制动力控制单元内丢失的总电制动力，即电制动力失效的制动力大小，为保持车辆良好的制动效果，丢失的电制动力需要由空气制动力进行补偿。本发明中，车辆制动力控制单元内丢失的总电制动力按以下逻辑进行计算：丢失的总电制动力＝最大电制动力×牵引制动手柄的制动请求百分比×电制动失效的车辆数。

步骤4：列车制动管理模块TCMS-BCU计算出每辆“拖车”即控制制动力控制单元内电制动失效的动车和所包含的拖车所需补偿的电制动力。

本发明中，每辆“拖车”-电制动失效的动车和本制动力控制单元所包含的拖车所补偿的电制动力按以下逻辑进行计算：需要补偿的电制动力＝丢失的总电制动力÷空气制动可用的车辆数。

步骤5：列车制动管理模块TCMS-BCU将计算出的每辆“拖车”所补偿的电制动力通过列车总线传送给本制动力控制单元内的各个制动装置BCU，使得当动车的电制动失效时，其所丢失的电制动力将由其所在制动力控制单元的动车和拖车的所有轴进行均匀补偿，可以使故障动车的制动盘及闸片热负荷大幅度降低。

Claims (1)

1.一种轨道列车制动力优化分配方法，其特征在于包括如下步骤:

第一步：列车制动管理模块TCMS-BCU实时接收各车制动装置BCU发来的单车电制动激活信号和单车可用电制动力数值信号，并结合整车的总制动力值向各车牵引系统发送单车电制动力需求；并按照收到的电制动激活信号的状态，计算出本制动力控制单元内电制动失效的车辆数目，列车制动管理模块TCMS-BCU判断所在制动力控制单元内电制动失效的车辆数目。

第二步：列车制动管理模块计算出空气制动可用的车辆数，包括电制动失效的动车和拖车；

第三步：列车制动管理模块计算出所在制动力控制单元内丢失的总电制动力；

第四步：列车制动管理模块计算出本制动力控制单元内所有电制动失效的动车和拖车所需补偿的电制动力；

第五步：列车制动管理模块将计算出的需要进行补偿的电制动力数值，通过列车总线传送给各个制动控制器，各个制动控制器按照上述第一至第四步计算的电制动力数值分别进行动作，进而实现均匀分配制动力。

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