CN112141170A - 轨道交通车辆及其参考速度计算方法 - Google Patents

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CN112141170A CN202011095451.XA CN202011095451A CN112141170A CN 112141170 A CN112141170 A CN 112141170A CN 202011095451 A CN202011095451 A CN 202011095451A CN 112141170 A CN112141170 A CN 112141170A
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周士华
石亿
晏义
张一鸣
武小平
刘爱明
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Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆及其参考速度计算方法,将轨道交通车辆划分为多个内控单元,每个内控单元包括K节车;对于任一内控单元,在一个时间周期内,实时采集该内控单元的所有速度信号,若所有速度信号均有效,则判断所有速度信号中的最大值与次大值的差值是否小于设定阈值A,若是,则设定该最大值为该内控单元的参考速度;否则,选择该次大值为该内控单元的参考速度;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比大于a%,则参考速度设定为有效速度信号中的最大值;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比小于或等于a%,则关闭该内控单元的防滑控制功能。本发明极大地提高地铁车辆防滑系统参考速度选取的精度。

Description

轨道交通车辆及其参考速度计算方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域,特别是一种轨道交通车辆及其参考速度计算方法。
背景技术
目前,我国轨道交通列车制动方式均采用的是粘着制动,即通过轮轨间的粘着作用产生制动力的制动方式。研究表明:轮轨间的粘着系数会随着运行速度的增加而减小,同时制动力也受到粘着作用约束。如果制动力超过了轮轨间的粘着力,那么车轮与钢轨之间就会发生滑行,车轮在滑行过程中,车轮踏面温度逐渐升高,致使踏面擦伤,这样既增加了转向架的异常振动,缩减了各部件的使用寿命,又降低了旅客乘座的舒适性,同时长时间的滑行甚至危及行车安全;如果不能最大化的利用轮轨粘着力,那么制动距离就不能达到理想要求,同样危及行车安全。因此,防滑保护功能主要作用就是最大化的利用轮轨间的粘着,缩短制动距离的同时,防止车轮擦伤,对列车运行安全起着十分重要的作用。
参考速度是防滑系统进行防滑控制的必要条件,参考速度计算错误会导致防滑控制系统对防滑工况判断失误,可能导致地铁车辆的制动距离过长,有着严重的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种轨道交通车辆及其参考速度计算方法,提高轨道交通车辆参考速度的选取精度,降低因为参考速度选取错误导致轨道交通车辆防滑系统失效的风险。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种轨道交通车辆参考速度计算方法,包括以下步骤:
S1、将轨道交通车辆划分为多个内控单元,每个内控单元包括K节车;
S2、对于任一内控单元,在一个时间周期内,实时采集该内控单元的所有速度信号,若所有速度信号均有效,则判断所有速度信号中的最大值与次大值的差值是否小于设定阈值A,若是,则设定该最大值为该内控单元的参考速度;否则,选择该次大值为该内控单元的参考速度;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比大于a%,则参考速度设定为有效速度信号中的最大值;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比小于或等于a%,则关闭该内控单元的防滑控制功能。
本发明将轨道交通车辆划分为多个内控单元,以内控单元为单位,根据有效速度信号的个数确定参考速度,提高了轨道交通车辆参考速度的选取精度,降低了因为参考速度选取错误导致轨道交通车辆防滑系统失效的风险,提高了防滑系统的工作性能,对确保轨道交通车辆运行安全有重要意义。
每个所述内控单元内设置有两个主控主机,该内控单元内的其余主机为受控主机。两个主控主机可以互为冗余,进一步提高防滑系统的可靠性。
优选地,为便于获取数据,内控单元内的两个主控主机、所有从控主机均与CAN总线连接。
优选地,为了进一步确保车辆运行安全,步骤S1之前,还包括:判断某内控单元内两个主控主机是否均出现故障,若是,则关闭该内控单元的防滑控制功能,结束;否则,进入步骤S1。
本发明步骤S1中,有效的速度信号的判断方法包括:判断采集的速度信号是否在设定的最大值和设定的最小值内,若是,则速度信号有效;否则,速度信号无效。该判断过程简单有效,可以有效筛选出有效速度信号,进一步确保参考速度的计算精度。
本发明中,所有的内控单元均接入MVB通信总线,便于整车内控单元数据传递和交换。
优选地,为了进一步提高参考速度的计算精度,本发明的方法还包括:
S3、计算有效速度信号个数占所有速度信号个数的百分比,若百分比大于a%,则步骤S2选取的参考速度有效;否则,步骤S2选取的参考速度无效,关闭该内控单元的防滑控制功能。
相应地,本发明还提供了一种轨道交通车辆,其包括多个内控单元,每个所述内控单元包括K节车;对于任一内控单元,该内控单元的其中一个主控主机用于执行以下操作:在一个时间周期内,在一个时间周期内,实时采集该内控单元的所有速度信号,若所有速度信号均有效,则判断所有速度信号中的最大值与次大值的差值是否小于设定阈值A,若是,则设定该最大值为该内控单元的参考速度;否则,选择该次大值为该内控单元的参考速度;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比大于a%,则参考速度设定为有效速度信号中的最大值;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比小于或等于a%,则关闭该内控单元的防滑控制功能。
所述主控主机判断速度信号是否有效的方法包括:判断采集的速度信号是否在设定的最大值和设定的最小值内,若是,则速度信号有效;否则,速度信号无效;优选地,所述主控主机还执行如下操作:对于任一采样点,若当前时间周期内该采样点的有效速度信号与上一时间周期内该采样点的有效速度信号的差值小于或等于设定阈值B,则当前时间周期内该采样点的有效速度信号有效,否则,当前时间周期内该采样点的有效速度信号无效。
所述主控主机还执行以下操作:计算有效速度信号个数占所有速度信号个数的百分比,若百分比大于a%,则步骤S2选取的参考速度有效;否则,步骤S2选取的参考速度无效,关闭该内控单元的防滑控制功能。
与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:
1、本发明极大地提高地铁车辆防滑系统参考速度选取的精度,降低因为参考速度选取错误导致防滑系统失效的风险,提高了防滑系统的工作性能,
防止车轮擦伤,确保轨道交通车辆运行安全;
2、本发明可以防止因制动力超过轮轨间的粘着力导致的车辆滑行,从而可以避免踏面擦伤,减少转向架的异常振动,延长了各部件的使用寿命,
增加了旅客乘座的舒适性;
3、本发明成本低,实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例地铁车辆防滑系统通信网络拓扑图;
图2为本发明实施例有效速度计算控制流程图;
图3为本发明实施例参考速度计算控制流程图。
具体实施方式
本发明实施例应用对象为地铁车辆防滑系统,地铁车辆防滑系统是一种基于架控方式的防滑系统,其中一定数量K的车辆组成一个内控单元,每个内控单元为一个防滑控制单元。内控单元之间采用MVB网络进行通信,内控单元内部采用CAN网络进行通信。在进行参考速度计算时,每个内控单元设有互为冗余的两个防滑控制主控主机,其余为受控主机。
在地铁车辆进行空气制动时,每个内控单元都会对一定时间周期内所有速度信号进行采集,对单个内控单元内的有效速度信号,若该内控单元检测的有效速度最大值与次高速度的差值小于系统设定阈值A(设定阈值A可以根据需要,在3~5km/h范围内取值)时,选择最高速度为内控单元的参考速度;当内控单元检测的有效速度最大值与次高速度的差值大于等于系统设定阈值A时,选取次高速度作为内控单元的参考速度。
当内控单元采集的有效速度为N(N<4K=M;每个车辆有4个轴,对应有4个采集速度,所以采集速度值个数为4K)个时,且有效个数N与所有速度信号个数4K的比值大于a%时,参考速度选取有效速度的最大值;当内控单元采集的有效速度为N(N<4K)个时,且有效个数N与所有速度信号个数4K的比值不大于a%时,则判断内控单元的参考速度选取无效,此内控单元退出防滑控制功能。
本发明实施例中,a可以取值为75,即有效个数N与所有速度信号个数的百分比大于75%时,参考速度选取有效速度的最大值。
防滑控制系统进行参考速度判断前,需要先对同一个内控单元内的防滑控制主控主机1、2进行故障诊断;如果两者同时出现故障时,则内控单元退出防滑控制功能。防滑控制主控主机1、2都正常时,默认主控主机1为工作状态,主控主机2为热备状态;当主控主机1发生故障时,主控主机2切换为工作状态。
有效速度判断时,采集的速度需要在预定的最小值和最大值范围之内;反之无效;采集的速度有效值需要与上一个周期采集的有效速度进行比较,如果差值不大于系统设定的阈值B,则此次采集的速度为有效速度,反之则不是有效速度。
实施例一
参见图1,地铁车辆防滑系统通信网络拓扑图。
图1描述的为本发明的一种实施例,该实施例中的地铁车辆由6节编组组成,将3节车辆作为一个内控控制单元,因此6节编组地铁车辆的防滑系统通信网络由两个相同的内控单元组成。
一节地铁车辆有两个转向架,每节地铁车辆内有两个主机,地铁车辆的防滑控制属于架控方式,即一个转向架受一个主控主机或者受控主机控制。
一个转向架有两个轴,每个轴上有一个速度传感器(速度传感器即采样点)对该轴的速度进行采集,即每个主控主机或者受控主机各采集两路速度信号。
热备冗余主控主机或者受控主机将采集的速度信号通过CAN网络发送给工作状态主控主机。工作状态主控主机经过计算后将参考速度通过CAN网络发送给相同内控单元内的热备冗余主控主机或者受控主机。
本实施例中,默认主控主机1为工作状态主控主机,当主控主机1故障时主控主机2充当工作状态主控主机,工作状态主控主机在计算出本内控单元的参考速度后通过MVB网络发送给地铁车辆其他系统(车辆控制系统)。
实施例二
参见图2,地铁车辆防滑系统有效速度计算流程包括:
步骤一:系统启动后,主控主机或者受控主机首先进行故障诊断,如果有影响速度采集的故障,则停止速度采集。
步骤一中,影响速度采集的故障,是指一个内控单元的两个主控主机都无法获取到速度信号。
步骤二:如果主控主机或者受控主机工作正常,主控主机或者受控主机对两路速度信号进行采集。
步骤三:如果主控主机或者受控主机能够采集到速度信号,则对采集到的速度信号进行判断。如果采集到的速度信号在系统预设的最小值与最大值范围之内(如果车辆的正常运行速度为0~100。最小速度(最小值)可以取0,最大速度(最大值)取120.),则认为采集到的速度信号是有效的,反之则是无效的。
步骤四:如果主控主机或者受控主机对前后两次采集到的速度信号有效值(即有效的速度信号)进行比较,发现前后两次采集的有效速度信号的差值大于系统预设阈值B(例如5km/h),则认为采集到的速度信号是无效的,反之则认为采集的速度是有效的。
步骤五:热备冗余主控主机或者受控主机通过CAN网络将采集到的有效速度信号发送给工作状态主控主机(工作状态主控主机记录自己采集的有效速度信号)。
实施例三
参见图3,地铁车辆防滑系统参考速度计算方法包括:
步骤一:系统启动后,主控主机首先进行故障诊断,如果两个主控主机都故障,则此内控单元不能进行有效参考速度的计算;如果主控主机1正常(不管主控主机2是正常还是故障),主控主机1处于工作状态进行参考速度计算。如果主控主机1故障,主控主机2正常,则主控主机2处于工作状态进行参考速度计算。
步骤二:如果主控主机1与主控主机2都故障,相同内控单元内的受控主机不能接收到有效的参考速度,受控主机通过CAN将参考速度失效结果发送给C AN网络其他设备。
步骤三:根据步骤一,如果有主控主机工作正常,则处于工作状态的主控主机通过CAN网络接收热备冗余主控主机或者受控主机发送的有效速度信号。
步骤四:如果工作状态主控主机接收到的有效速度信号数量为4K个(内控单元有效速度信号数量为4K个,即时间周期T(T可以是1秒)内采集到的所有速度信号都是有效的),将有效速度的最高值与有效速度的次高值进行比较,如果有效速度的最高值与有效速度的次高值的差值小于系统设定的阈值A,则选取有效速度的最高值作为内控单元的参考速度;如果有效速度的最高值与有效速度的次高值的差值大于等于系统设定的阈值A时,则选取有效速度的次高值作为内控单元的参考速度。
步骤五:如果工作状态主控主机接收到的有效速度信号数量为N个,且N/4K的值大于系统设定的值a%,则取最高有效速度值作为本内控单元的参考速度。如果工作状态主控主机接收到的有效速度信号数量为N个,且N/4K的值小于等于系统设定的值a%,则本内控单元选取参考速度失效。
步骤六:当工作状态主控主机计算出参考速度值后,通过CAN网络将计算出的参考速度值发送给本内控单元上的热备冗余主控主机或者受控主机。
步骤七:工作状态主控主机通过MVB网络将计算出的本内控单元的参考速度发送给地铁车辆其他系统。

Claims (10)

1.一种轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将轨道交通车辆划分为多个内控单元,每个内控单元包括K节车;
S2、对于任一内控单元,在一个时间周期内,实时采集该内控单元的所有速度信号,若所有速度信号均有效,则判断所有速度信号中的最大值与次大值的差值是否小于设定阈值A,若是,则设定该最大值为该内控单元的参考速度;否则,选择该次大值为该内控单元的参考速度;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比大于a%,则参考速度设定为有效速度信号中的最大值;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比小于或等于a%,则关闭该内控单元的防滑控制功能。
2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,每个所述内控单元内设置有两个主控主机,该内控单元内的其余主机为受控主机。
3.根据权利要求2所述的轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,所述内控单元内的两个主控主机、所有从控主机均与CAN总线连接。
4.根据权利要求2所述的轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,步骤S1之前,还包括:判断某内控单元内两个主控主机是否均出现故障,若是,则关闭该内控单元的防滑控制功能,结束;否则,进入步骤S1。
5.根据权利要求1~4之一所述的轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,步骤S1中,有效的速度信号的判断方法包括:判断采集的速度信号是否在设定的最大值和设定的最小值内,若是,则速度信号有效;否则,速度信号无效。
6.根据权利要求5所述的轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,步骤S1中,有效的速度信号的判断方法还包括:对于任一采样点,若当前时间周期内该采样点的有效速度信号与上一时间周期内该采样点的有效速度信号的差值小于或等于设定阈值B,则当前时间周期内该采样点的有效速度信号有效,否则,当前时间周期内该采样点的有效速度信号无效。
7.根据权利要求1所述的轨道交通车辆参考速度计算方法,其特征在于,所有的内控单元均接入MVB通信总线。
8.一种轨道交通车辆,其特征在于,包括多个内控单元,每个所述内控单元包括K节车;对于任一内控单元,该内控单元的其中一个主控主机用于执行以下操作:在一个时间周期内,实时采集该内控单元的所有速度信号,若所有速度信号均有效,则判断所有速度信号中的最大值与次大值的差值是否小于设定阈值A,若是,则设定该最大值为该内控单元的参考速度;否则,选择该次大值为该内控单元的参考速度;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比大于a%,则参考速度设定为有效速度信号中的最大值;若有效速度信号个数与所有速度信号个数的百分比小于或等于a%,则关闭该内控单元的防滑控制功能。
9.根据权利要求8所述的轨道交通车辆,其特征在于,每个所述内控单元内设置有两个主控主机,该内控单元内的其余主机为受控主机。
10.根据权利要求8所述的轨道交通车辆,其特征在于,所述主控主机判断速度信号是否有效的方法包括:判断采集的速度信号是否在设定的最大值和设定的最小值内,若是,则速度信号有效;否则,速度信号无效;优选地,所述主控主机还执行如下操作:对于任一采样点,若当前时间周期内该采样点的有效速度信号与上一时间周期内该采样点的有效速度信号的差值小于或等于设定阈值B,则当前时间周期内该采样点的有效速度信号有效,否则,当前时间周期内该采样点的有效速度信号无效。
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