CN112339727A

CN112339727A - 一种轨道车辆防滑控制方法、装置及轨道车辆系统

Info

Publication number: CN112339727A
Application number: CN201910725245.3A
Authority: CN
Inventors: 尹昱淞; 王铁成; 徐练; 李英; 李玉龙; 刘大伟; 路奇; 刘欣; 卢波; 何天; 祝百年; 孙明超
Original assignee: CRRC Tangshan Co Ltd
Current assignee: CRRC Tangshan Co Ltd
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2039-08-07
Also published as: WO2021022705A1; CN112339727B

Abstract

一种轨道车辆防滑控制方法、装置及轨道车辆系统，根据给定的制动级位得到车辆目标减速度a；根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’；根据所述目标减速度a和当前减速度a’得到减速度差值Δa；根据所述减速度差值Δa、预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令。采用本申请中的方案，通过被控制轴的滑移率S和该车轮减速度与目标减速度的差别程度互相制约来控制制动力输出，能够最大限度利用轮轨间能够提供的粘着力实现防滑控制。

Description

一种轨道车辆防滑控制方法、装置及轨道车辆系统

技术领域

本申请涉及轨道车辆技术，具体地，涉及一种轨道车辆防滑控制方法、装置及轨道车辆系统。

背景技术

列车的高速运行必须有可靠的制动系统，可靠的制动系统能使列车在规定的距离内安全和有效地制动。现在轨道列车主要的制动方式仍然依靠轮轨的粘着来制动。粘着制动存在的最大缺陷就是粘着力有限，且随着轮轨状态有较大变化，尤其是下雨和下雪等轮轨粘着力较低的情况下，这时轮轨间的摩擦因数很小，在某些情况下不能提供足够的轮轨切向力。在牵引或制动时，如果牵引或制动力矩过大就会使车轮空转或滑行甚至抱死。为此，要根据不同的车速、气候条件和乘车率对制动力加以控制。铁道车辆轮轨的滑移率一般在1％左右，也有研究指出最佳值不超过5％。

目前防滑控制的主要任务：当车轮发生滑行时，通过调整制动力，使车轮滑移率保持在一个合理的区间，目的有两个一个是防止车轮抱死，第二个是使车轮转动在最佳滑移率附近，最佳的滑移率能给车轮更大的制动力，缩短制动距离。简单说就是既不能让车轮抱死，又要最大限度利用轮轨间的粘着力让制动停车，同时这二者并不矛盾。关于防滑控制的研究方向主要集中在如何确定最佳的滑移率和轮轨间最大粘着力，并通过控制制动力保证车轮的滑移率转动在最佳滑移率附近，使得最大限度利用轮轨间的粘着。然而，现有技术由于无法消除持续滑行时制动力变化引起的轮速波动，使得车轮无法始终运行在最佳滑移率上，且轨道持续低粘着状态时无法使车轮运行在最佳滑移率范围。

现有技术中存在的问题：

轨道车辆的防滑控制主要通过计算最佳滑移率并通过控制制动力使得车轮的滑移率转动在最佳滑移率附近，但由于轮速波动的存在使得车轮无法始终运行在最佳滑移率上，特别是轨道持续低粘着状态时车轮无法运行在最佳滑移率范围。现有轨道车辆无法最大限度利用轮轨间能够提供的粘着力实现有效的防滑控制。

发明内容

本申请实施例中提供了一种轨道车辆防滑控制方法、装置及轨道车辆系统，以解决上述问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种轨道车辆防滑控制方法，包括：

根据给定的制动级位得到车辆目标减速度a；以及，根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’；

根据所述目标减速度a和当前减速度a’得到减速度差值Δa；

根据所述减速度差值Δa、预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种轨道车辆防滑控制装置，包括：

目标减速度模块，用于根据给定的制动级位得到车辆目标减速度a；

减速度模块，用于根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’；

减速度差值模块，用于根据所述目标减速度a和当前减速度a’得到减速度差值Δa；

制动指令模块，用于根据所述减速度差值Δa、预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种轨道车辆系统，包括列控网络系统、如上所述的轨道车辆防滑控制装置、以及制动系统；所述列控网络系统用于给予制动级位；所述制动系统用于在所述轨道车辆防滑控制装置的控制下改变作用在被控制轴上的制动力。

根据本申请实施例的第四个方面，提供了一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

根据本申请实施例的第五个方面，提供了一种电子设备，其特征在于，包括存储器、以及一个或多个处理器，所述存储器用于存储一个或多个程序；所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如上所述的方法。

本申请实施例中提供的轨道车辆控制方案，通过被控制车轮(被控制轴)的滑移率S和该车轮减速度与目标减速度的差别程度互相制约来控制制动力输出，由于车轮减速度与目标减速度的差别程度为反应制动力的参数，是制动力的表现形式，也可以称本申请采用了被控制车轮的滑移率和作用在该车轮上的制动力相互制约的控制方式，可以在低粘着状态下，自适应降低被控制轴的制动力，使车轮滑移率始终保持在合理范围内，避免滑行，而不是现有技术防滑控制所造成的介于滑-不滑-滑状态之间循环变化状态，能够最大限度利用轮轨间能够提供的粘着力实现防滑控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中一般轨道车辆制动及防滑控制逻辑示意图；

图2示出了现有技术中一般车轮滑行时制动力的变化示意图；

图3示出了现有技术中实际防滑过程中轮速波动示意图；

图4示出了现有技术中防滑动态过程示意图；

图5示出了本申请实施例一中轨道车辆防滑控制方法实施的流程示意图；

图6示出了本申请实施例一中控制算法的逻辑示意图；

图7示出了本申请实施例一中滑移率的隶属函数示意图；

图8示出了本申请实施例一中减速度差值Δa的隶属函数示意图；

图9示出了本申请实施例二中轨道车辆防滑控制装置的结构示意图；

图10示出了本申请实施例三中轨道车辆系统的结构示意图；

图11示出了本申请实施例五中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现：

轮轨粘着力随着轮轨滑移率的增加呈非线性变化，先增大后减小。目前关于轮轨间粘着力的相关研究有很多，但是目前远没有达到成熟。轨道列车制动距离的控制一般通过控制列车减速度来实现，一般过程如图1所示。

目前，轨道列车防滑控制主要有两方面：一是滑行判据，滑行判据目前主流是通过滑移率和车轮减速度或仅通过滑移率来判断，判断方式为当滑移率超过或者滑移率和车轮减速度均超过限值的时候，判断该车轮所在轴发生滑行。二是制动力动作，当车轮发生打滑时，为消除滑行，需要降低制动力，当滑行消失时，制动力恢复。一般制动力的变化可分为下降-保持-升高的过程，如图2所示。当车轮发生滑行，轮速快速下降，当A点条件满足时，制动力开始下降，制动力下降后轮速开始恢复，此时制动力保持，当轮速满足C点条件时，制动力恢复(回升)。

现有技术的防滑控制思路均为上述所描述的控制原理，因此，均存在至少以下两点缺点：

缺点一、无法消除持续滑行时由于制动力变化引起的轮速波动

实际防滑过程中轮速波动如图3所示，由于制动力的波动变化以及和轮轨的相互作用，在持续滑行的过程中，车轮轮速将不可避免的出现波动，波动使得车轮无法始终运行在最佳滑移率上，同时，车轮波动造成的冲动，易引起客车旅客的不舒适。

缺点二、轨道持续低粘着状态时无法使车轮运行在最佳滑移率范围

由于轨道的低粘着状态和防滑控制方式，车轮将始终处于：滑行-不滑行-滑行-不滑行连续变动的状态，最佳滑移范围一定是不滑的。从而导致无法最大限度利用轮轨间粘着力。

现有防滑控制的动态过程如图4所示，防滑过程的主要矛盾在于过高的目标制动力(减速度)和过低的轮轨间能够提供的粘着力。目标制动力超过轮轨间能够提供的最大粘着力时，车轮出现滑行(滑移率过高)，当通过减小制动力恢复车轮滑移率时，制动力又不能满足目标制动力的需求，造成一种升高制动力，车轮发生滑行，滑行消除后，制动力又不够的一种循环往复的矛盾状态。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种轨道车辆防滑控制方法、装置、电子设备及计算机存储介质，通过给定制动级位得到目标制动力及车辆目标减速度a；再根据车辆速度和被控制轴的轴速，计算得到该被控制轴的滑移率S；通过被控制轴的轴速度微分运算得到该轴目前的减速度a’，并与车辆目标减速度进行比较，得到二者差值Δa；将Δa和S作为控制输入变量，控制输出变量决定增加制动力、减小制动力或者制动力维持不变，进而制动力变化指令控制车辆制动系统(电制动或空气制动)动作，增加、减小或维持作用在轮轴上的制动力，使得当轨道为低粘着状态时，通过对制动力的自适应调整，防止车轮进入滑行状态，并使车轮运行在最佳滑移率附近。

本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图5示出了本申请实施例一中轨道车辆防滑控制方法实施的流程示意图。

如图所示，所述轨道车辆防滑控制方法，包括：

步骤501、根据给定的制动级位得到车辆目标减速度a；以及，根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’；

步骤502、根据所述目标减速度a和当前减速度a’得到减速度差值Δa；

步骤503、根据所述减速度差值Δa、预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令。

具体实施时，轨道车辆系统的制动级位可以包括1-7级，制动级位可以根据司机或者其他系统(例如列控网络系统)得到的制动级位指令确定。

在一种实施方式中，所述根据给定的制动级位得到车辆目标减速度，包括：

确定给定的制动级位；

根据所述给定的制动级位以及预设的制动级位与减速度之间的对应关系，确定所述给定制动级位的目标减速度。

具体实施时，制动级位所对应的目标减速度可以预先设定。例如：一般城轨的最大制动级位对应的目标减速度为1.0m/s²，而高速动车组的固定级位所对应的目标减速度则与动车组速度相关，具体可以通过目标减速度与动车组速度制定的曲线来表示。

进一步的，根据制动级位还可以确定目标制动力，所述目标制动力通常存在以下关系：

目标制动力＝目标减速度*车辆总重*(1+γ)；

其中，γ为回转质量系数，与车辆旋转部件的转动惯量和车辆静态总重量有关。

另外，本申请实施例根据目标减速度与实际减速度的减速度差值与滑移率两个控制输入来确定制动力变化，其中，对于目标减速度与实际减速度的减速度差值这一控制输入，由于制动缸压力值与车辆的减速度大小对应，因此，目标制动缸压力与实际制动缸压力之差、目标制动力与实际制动力之差、目标减速度与实际减速度之差三者之间存在对应关系。进一步的，对于空气或液压制动，制动缸压力之差还可以通过电制动功率或者液压制动缸压力之差来表示。即，确定目标减速度和实际减速度，均可以根据目标制动缸压力与实际制动缸压力、目标制动力与实际制动力、或目标电制动功率与实际电制动功率等数值确定。

在一种实施方式中，所述被控制轴的滑移率通过车辆速度和被控制轴的轴速按照下式计算得到：

其中，S为滑移率，v为车辆速度，ω为车轮旋转角速度，r为车轮半径。

具体实施时，车辆速度可以根据车辆上某一未滑行轴(未处于滑行状态的车轴或车轮)的轴速、或者利用测速雷达或激光测速等原理的速度传感器通过多轴速度加权计算等方式计算得到。

例如：假设车辆速度为46m/s，车轮旋转角速度为98rad/s，车轮直径为920mm，按照上述公式计算得到被控制轴的滑移率S为0.02。

在一种实施方式中，所述根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’，包括：

通过预先安装在所述被控制轴上的测速传感器测得所述被控制轴的速度wr；

将所述被控制轴的速度wr进行微分运算dwr/dt得到所述被控制轴的当前减速度a’；

其中，所述被控制轴速度wr根据制动力作用于车轮与粘着力共同引起的轮速变化确定。

具体实施时，被控制轴(或者称为被控制车轮)上可以预先安装测速传感器，通过该测速传感器测得所述被控制轴的速度，再对所述被控制轴的速度进行微分等处理得到该控制轴的实际减速度。

例如：假设测速传感器在t₀时刻测得所述被控制轴的速度v₀为30m/s，在t₁时刻(t₀时刻之后的0.01s)测得所述被控制轴的速度v₁为29.99m/s，再对所述被控制轴的速度进行微分等处理得到该控制轴的实际减速度为：

a’＝(v₁-v₀)/(t₁-t₀)＝1m/s²。

在一种实施方式中，所述根据所述减速度差值Δa、以及预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令，包括：

分别将所述减速度差值Δa、以及预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S进行模糊化处理；

将模糊化处理后的所述减速度差值Δa、以及所述滑移率S按照预设模糊控制规则得到控制结果；

将所述控制结果进行反模糊化处理；

根据反模糊化处理后的控制结果以及预先计算得到的所述被控制轴的目标制动力，生成制动力变化指令。

图6示出了本申请实施例一中控制算法的逻辑示意图，如图所示，本申请实施例的控制算法采用双输入、单输出的模糊控制算法实现防滑控制。

在一种实施方式中，所述将预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S进行模糊化处理，包括：

采用Z型隶属度函数计算所述滑移率S对于预设第一滑移范围的隶属度，采用S型隶属度函数计算所述滑移率S对于预设第二滑移范围的隶属度；

根据所述滑移率S对于预设第一滑移范围的隶属度以及对于预设第二滑移范围的隶属度，确定所述滑移率S所属滑移范围；

其中，所述第一滑移范围＜第二滑移范围。

图7示出了本申请实施例一中滑移率的隶属函数示意图。

具体实施时，本申请实施例将滑移率的值分为两个范围，一个是Fit(合适)、另一个是H(高)，模糊化的过程计算滑移率S对于这两个范围的隶属度。其中，Fit使用Z型函数，H使用S型函数。

本申请实施例将滑移率的值分为两个范围是达到控制目的的最小数量，本领域技术人员在具体实施时，还可以将滑移率的值分为三个范围、四个范围或者更多的范围，本申请对滑移率的范围数量不作限制。

此外，本申请实施例仅是以Z型函数、S型函数作为示例，本领域技术人员还可以采用其他类型的隶属度函数，只要通过调整参数使其形状类似于图7即可，本申请对隶属度函数不作限制。

Z型函数和S型函数均为现有技术，本申请对函数的具体内容在此不做赘述。

在一种实施方式中，所述第一滑移范围(即Fit范围)为0≤S≤5％，所述第二滑移范围(即H范围)为S≥5％。

在一种实施方式中，所述将所述减速度差值Δa进行模糊化处理，包括：

采用Z型隶属度函数计算所述减速度差值Δa对预设第一差值范围的隶属度，采用gbell隶属度函数计算所述减速度差值Δa对预设第二差值范围的隶属度，采用S型隶属度函数计算所述减速度差值Δa对预设第三差值范围的隶属度；

根据所述减速度差值Δa对预设第一差值范围的隶属度、对预设第二差值范围的隶属度、以及对预设第三差值范围的隶属度，确定所述减速度差值Δa所属差值范围；

其中，所述第一差值范围＜第二差值范围＜第三差值范围。

图8示出了本申请实施例一中减速度差值Δa的隶属函数示意图。

具体实施时，本申请实施例可以根据Δa的值，将Δa的大小分为3个范围，一个是L(低)、一个是Fit(合适)、另一个是H(高)，模糊化的过程计算Δa对于这3个范围的隶属度。

其中，L使用Z型函数，Fit使用gbell函数，H使用S型函数。

本申请实施例将减速度差值分为三个范围是达到控制目的的最小数量，本领域技术人员在具体实施时，还可以将减速度差值分为四个范围、六个范围、或者更多的范围，本申请对减速度差值的范围数量不作限制。

此外，本申请实施例仅是以Z型函数、gbell函数、S型函数作为示例，本领域技术人员还可以采用其他类型的隶属度函数，只要通过调整参数使其形状类似于图8即可，本申请对隶属度函数不作限制。

Z型函数、gbell函数和S型函数均为现有技术，本申请对函数的具体内容在此不做赘述。

在一种实施方式中，所述第一差值范围为Δa≤-0.03，所述第二差值范围为-0.03≤Δa≤0.03，所述第三差值范围为Δa≥0.03。

在一种实施方式中，所述将模糊化处理后的所述减速度差值Δa、以及所述滑移率S按照预设模糊控制规则得到控制结果，包括：

若所述滑移率S属于第二滑移范围且所述减速度差值Δa属于第三差值范围，控制结果为降低制动力；

若所述滑移率S属于第二滑移范围且所述减速度差值Δa属于第二差值范围，控制结果为降低制动力；

若所述滑移率S属于第二滑移范围且所述减速度差值Δa属于第一差值范围，控制结果为降低制动力；

若所述滑移率S属于第一滑移范围且所述减速度差值Δa属于第三差值范围，控制结果为降低制动力；

若所述滑移率S属于第一滑移范围且所述减速度差值Δa属于第二差值范围，控制结果为维持制动力；

若所述滑移率S属于第一滑移范围且所述减速度差值Δa属于第一差值范围，控制结果为升高制动力。

具体实施时，本申请实施例可以按照如下控制规则：

如果S高，Δa高，那么降低制动力；

如果S高，Δa合适，那么降低制动力；

如果S高，Δa低，那么降低制动力；

如果S合适，Δa高，那么降低制动力；

如果S合适，Δa合适，那么维持制动力；

如果S合适，Δa低，那么升高制动力。

具体实施时，本申请实施例可以采用Takagi-Sugeno模糊模型来实现模糊处理。

本申请实施例采用模糊控制方法具有容错能力强、鲁棒性好等优点，模糊控制可以比较好的体现互相制约的控制方式，而且对参数值不敏感，可以比较简单的实现精确控制的目的。

上述模糊控制规则可以理解为：对于不同的S和Δa分别输出x值，x值代表升高、降低或维持制动力，关系可以表示为：x＝f(S，Δa)，本申请实施例仅是以模糊模型为例进行说明，本领域技术人员可以采用其他模型或数学方式来实现本申请实施例所述模糊控制规则，本申请对此不作限制。

在一种实施方式中，所述方法进一步包括：

根据所述制动力变化指令控制车辆制动系统改变作用在所述被控制轴上的制动力。

具体实施时，制动力变化指令可以采用>0、＝0、<0三种指令，依次代表升高制动力、维持制动力和降低制动力。本领域技术人员还可以采用其他制动力变化指令在表示升高制动力、维持制动力和降低制动力，本申请对此不作限制。

本申请实施例将滑移率S和Δa作为互相制约的控制变量，使得当轮轨间粘着无法提供车辆所需的粘着力时，通过控制自适应降低制动力使得S保持在合理的水平，此时车辆利用的粘着力最接近或等于轮轨间能够提供的最大的粘着力。

实施例二

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种轨道车辆防滑控制装置，这些设备解决技术问题的原理与一种轨道车辆防滑控制方法相似，重复之处不再赘述。

图9示出了本申请实施例二中轨道车辆防滑控制装置的结构示意图。

如图所示，所述轨道车辆防滑控制装置，包括：

目标减速度模块901，用于根据给定的制动级位得到车辆目标减速度a；

减速度模块902，用于根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’；

减速度差值模块903，用于根据所述目标减速度a和当前减速度a’得到减速度差值Δa；

制动指令模块904，用于根据所述减速度差值Δa、预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令。

在一种实施方式中，所述制动指令模块，包括：

第一模糊单元，用于将预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S进行模糊化处理；

第二模糊单元，用于将所述减速度差值Δa进行模糊化处理；

控制单元，用于将模糊化处理后的所述减速度差值Δa、以及所述滑移率S按照预设模糊控制规则得到控制结果；

反模糊单元，用于将所述控制结果进行反模糊化处理；

指令单元，用于根据反模糊化处理后的控制结果得到制动力变化指令。

在一种实施方式中，所述第一模糊单元，包括：

第一隶属度子单元，用于采用Z型隶属度函数计算所述滑移率S对于预设第一滑移范围的隶属度；

第二隶属度子单元，用于采用S型隶属度函数计算所述滑移率S对于预设第二滑移范围的隶属度；

第一确定子单元，用于根据所述滑移率S对于预设第一滑移范围的隶属度以及对于预设第二滑移范围的隶属度，确定所述滑移率S所属滑移范围；

其中，所述第一滑移范围＜第二滑移范围。

在一种实施方式中，所述第二模糊单元，包括：

第三隶属度子单元，用于采用Z型隶属度函数计算所述减速度差值Δa对预设第一差值范围的隶属度；

第四隶属度子单元，用于采用gbell隶属度函数计算所述减速度差值Δa对预设第二差值范围的隶属度；

第五隶属度子单元，用于采用S型隶属度函数计算所述减速度差值Δa对预设第三差值范围的隶属度；

第二确定子单元，用于根据所述减速度差值Δa对预设第一差值范围的隶属度、对预设第二差值范围的隶属度、以及对预设第三差值范围的隶属度，确定所述减速度差值Δa所属差值范围；

其中，所述第一差值范围＜第二差值范围＜第三差值范围。

在一种实施方式中，所述控制单元，包括：

第一控制子单元，用于若所述滑移率S属于第二滑移范围且所述减速度差值Δa属于第三差值范围，输出控制结果为降低制动力；

第二控制子单元，用于若所述滑移率S属于第二滑移范围且所述减速度差值Δa属于第二差值范围，输出控制结果为降低制动力；

第三控制子单元，用于若所述滑移率S属于第二滑移范围且所述减速度差值Δa属于第一差值范围，输出控制结果为降低制动力；

第四控制子单元，用于若所述滑移率S属于第一滑移范围且所述减速度差值Δa属于第三差值范围，输出控制结果为降低制动力；

第五控制子单元，用于若所述滑移率S属于第一滑移范围且所述减速度差值Δa属于第二差值范围，输出控制结果为维持制动力；

第六控制子单元，用于若所述滑移率S属于第一滑移范围且所述减速度差值Δa属于第一差值范围，输出控制结果为升高制动力。

在一种实施方式中，所述装置进一步包括：

制动控制模块，用于根据所述制动力变化指令控制车辆制动系统改变作用在所述被控制轴上的制动力。

本申请实施例由于采取滑移率和制动力互相制约的控制方式，可在低粘着状态下，自适应降低被控制轴的制动力，使车轮滑移率始终保持在合理范围内，避免滑行，而不是现有技术通常控制所造成的介于滑-不滑-滑状态之间循环变化状态，本申请实施例能够最大限度利用轮轨间能够提供的粘着力。

实施例三

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种轨道车辆系统，下面进行说明。

图10示出了本申请实施例三中轨道车辆系统的结构示意图。

如图所示，所述轨道车辆系统，包括：列控网络系统1001、如实施例二所述的轨道车辆防滑控制装置1002、以及制动系统1003；

其中，

所述列控网络系统，用于给予制动级位；

所述制动系统，用于在所述轨道车辆防滑控制装置的控制下改变作用在被控制轴上的制动力。

在一种实施方式中，所述制动系统包括以下一种或多种：

空气制动系统、液压制动系统、电制动系统。

实施例四

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例一所述方法的步骤。

实施例五

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种电子设备，下面进行说明。

图11示出了本申请实施例五中电子设备的结构示意图。

如图所示，所述电子设备包括：存储器1101、以及一个或多个处理器1102，所述存储器用于存储一个或多个程序；所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如实施例一所述的方法。

实施例六

为了便于本申请的实施，下面以一具体实例进行说明。

假设某型号的高速铁路包括4节动车和4节拖车，正处于高速行驶状态。

通过多轴速度加权计算获得车辆速度，例如：选择多个拖轴(拖轴上没有牵引力和制动力)的平均速度或者所有轴的平均速度，还可以通过释放一个或多个动轴的制动力和牵引力使得所述一个或多个动轴形成拖轴，进而计算其平均速度。

通过被控制轴上预先安装的测速传感器测得被控制轴的轴速，所述被控制轴可以指所有施加有制动力的轴，例如：在制动时有3个轴被施加制动力，那么这3个轴则为被控制轴。

通过车辆速度和所述被控制轴的轴速，计算得到所述被控制轴的实际滑移率S。

假设当前场景需要该高速铁路紧急制动，通过司机手动控制或者列控网络系统确定制动级位，根据该制动级位计算出车辆要达到的目标减速度，再结合被控制轴上安装的测速传感器所测得的轴速进行微分等处理得到该轴的实际减速度，二者相减得到Δa。

将Δa和S作为防滑控制装置的主要输入变量，按照预设模糊控制规则输出得到是否需要增加、减少或者维持作用在该轴上的制动力，模糊控制规则如下：

规则1：如果S高，Δa高，那么降低制动力；

规则2：如果S高，Δa合适，那么降低制动力；

规则3：如果S高，Δa低，那么降低制动力；

规则4：如果S合适，Δa高，那么降低制动力；

规则5：如果S合适，Δa合适，那么维持制动力；

规则6：如果S合适，Δa低，那么升高制动力。

当给定目标制动级位，此时轮轨间粘着较高，满足规则6(滑移率0≤S≤5％且减速度差值Δa≤-0.03)，则升高制动力，例如：当滑移率S为3％、减速度差值Δa为-0.06时控制制动力升高(例如：输出＞0的制动力变化指令)；当车轮减速度差值升高到规则5(滑移率0≤S≤5％且减速度差值-0.03≤Δa≤0.03)，此时维持制动力，例如：滑移率S为3％、减速度差值Δa为0时控制制动力维持(例如：输出＝0的制动力变化指令)。

当轮轨间粘着降低时，滑移率S升高，当介于规则2和规则5之间(如图7和图8所示，隶属范围交叉的部分则代表介于两个规则之间)时，此时控制降低制动力(例如：输出＜0的制动力变化指令)；降低制动力后，减速度差值Δa降低，滑移率S滑落到介于高和合适之间的状态时，即规则3和规则6之间，那么制动力介于升高和降低之间，此时控制维持制动力(例如：输出＝0的制动力变化指令)。由于模糊控制的特性，滑移率S合适和高之间没有明确的分界线，只要滑移率S不是高(S≥5％)，则认为滑移率S均保持在合理范围内(0≤S≤5％)。当因为粘着降低使控制规则介于规则3和6之间时，根据隶属度确定一个合适的平衡点，并维持达到该平衡点时的制动力，此时既可保证滑移率S不太高，同时车轮减速度也不太低，此时为在该粘着条件下最佳的运行状态。

当粘着恢复时，滑移率S降低，此时满足规则6，控制升高制动力，直至满足规则5。

当停止制动，即目标减速度降为0时(减速度差值Δa＝当前减速度a’)，满足规则4或规则1，此时控制降低制动力直至满足规则5，满足规则5时，控制维持制动力为0。例如：启动制动时当前减速度a’为1、停止制动时减速度差值Δa＝1，根据本申请实施例的模糊控制规则Δa≥0.03时确定Δa高，满足规则4或规则1，此时可以控制降低制动力。

本申请实施例所提供的方案具有如下优点：

(1)由于采取滑移率和制动力互相制约的控制方式，可在低粘着状态下，自适应降低被控制轴的制动力，使车轮滑移率始终保持在合理范围内，避免滑行，而不是现有技术控制所造成的介于滑-不滑-滑状态之间循环变化状态。采用本申请实施例所提供的方案，能够最大限度利用轮轨间能够提供的粘着力。

(2)本申请实施例无需先验获知轮轨间粘着系数最大时滑移率的大小(即不需要先计算最佳滑移率)，发生滑行时，本申请实施例可以自动控制车轮旋转在最佳滑移率附近，确保所述滑移率S不持续处于高的范围，通常滑移率超过5％则认为车轮打滑，假设最佳滑移率为2％，本申请实施例可以确保滑移率S始终接近于2％。现有技术中的控制方式只能保证实际滑移率在最佳滑移率附近波动，无法始终利用轮轨间最大粘着力，例如：现有技术中由于控制方法的原因，滑移率的变化趋势通常为由较高(例如6％)至合适(例如1％)，再由合适至较高(例如6％)的循环往复的变化过程，无法始终维持滑移率在合理区间。

(3)当轮轨间的粘着较低时，本申请实施例可自动降低制动力，防止车轮出现滑行；当轮轨间的粘着恢复为较高水平时，可迅速恢复制动力。而现有技术则通常是：当轮轨间的粘着较低→车轮出现滑行→降低制动力→维持制动力→检测是否继续滑行→继续滑行→继续降低制动力→消除滑行→升高制动力。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种轨道车辆防滑控制方法，其特征在于，包括：

根据所述目标减速度a和当前减速度a’得到减速度差值Δa；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述被控制轴的滑移率通过车辆速度和被控制轴的轴速按照下式计算得到：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据被控制轴的轴速度得到所述被控制轴的当前减速度a’，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述减速度差值Δa、以及预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S，生成制动力变化指令，包括：

将所述控制结果进行反模糊化处理；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将预先计算得到的所述被控制轴的滑移率S进行模糊化处理，包括：

其中，所述第一滑移范围＜第二滑移范围。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一滑移范围为0≤S≤5％，所述第二滑移范围为S≥5％。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述减速度差值Δa进行模糊化处理，包括：

其中，所述第一差值范围＜第二差值范围＜第三差值范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一差值范围为Δa≤-0.03，所述第二差值范围为-0.03≤Δa≤0.03，所述第三差值范围为Δa≥0.03。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将模糊化处理后的所述减速度差值Δa、以及所述滑移率S按照预设模糊控制规则得到控制结果，包括：

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

11.一种轨道车辆防滑控制装置，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述制动指令模块，包括：

第二模糊单元，用于将所述减速度差值Δa进行模糊化处理；

反模糊单元，用于将所述控制结果进行反模糊化处理；

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一模糊单元，包括：

其中，所述第一滑移范围＜第二滑移范围。

14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二模糊单元，包括：

其中，所述第一差值范围＜第二差值范围＜第三差值范围。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述控制单元，包括：

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，进一步包括：

17.一种轨道车辆系统，其特征在于，包括：列控网络系统、如权利要求11至16任一所述的轨道车辆防滑控制装置、以及制动系统；所述列控网络系统用于给予制动级位；所述制动系统用于在所述轨道车辆防滑控制装置的控制下改变作用在被控制轴上的制动力。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述制动系统包括以下一种或多种：

空气制动系统、液压制动系统、电制动系统。

19.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10任一所述方法的步骤。

20.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、以及一个或多个处理器，所述存储器用于存储一个或多个程序；所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1至10任一所述的方法。