CN112373522A

CN112373522A - 紧急牵引分级控制方法、存储介质、设备、网络系统及轨道车辆

Info

Publication number: CN112373522A
Application number: CN202011076842.7A
Authority: CN
Inventors: 王天宇; 许万涛; 侯小强; 迟鹏飞; 谢立军
Original assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date: 2020-10-10
Filing date: 2020-10-10
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2040-10-10
Also published as: CN112373522B

Abstract

本公开提供了一种紧急牵引分级控制方法、存储介质、设备、网络系统及轨道车辆，方法包括以下步骤，若某一步骤执行无效，再进入下一步骤，对故障设备进行断电复位重启；将车辆状态及故障数据同步传输给地面控制中心，由其代为值守，控制车辆进入应急操作运行状态；执行紧急牵引，并控制车辆的不同子系统强制进入另一工作状态，对牵引系统进行限速控制，建立硬线安全环路，以监控车辆状态；车辆断电。本公开可自动解决大部分网络系统部件的偶发故障，提升了列车的智能化水平，同时减少了司机应急故障处理的工作量，保证行车秩序，提高了列车的可靠性。

Description

紧急牵引分级控制方法、存储介质、设备、网络系统及轨道车辆

技术领域

本公开属于轨道车辆紧急牵引控制技术领域，涉及一种紧急牵引分级控制方法、存储介质、设备、网络系统及轨道车辆。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前大部分轨道车辆设置了紧急牵引模式，但是未对其进行详细的使用场景和风险分析。据发明人了解，目前的紧急牵引模式为：当车辆出现异常停车后，司机直接打开紧急牵引模式开关，屏蔽列车网络系统，使用硬线控制列车运行。

但是在绝大多数情况下，列车网络系统往往并未发生严重故障，其控制和保护功能仍能正常工作，上述紧急牵引处理模式虽然能够保证响应速度，但不论列车状态、列车网络系统情况，就直接让列车处在无网络系统监控的状态下运行，处于无监控状态，存在极大的安全隐患，同时，增加了司机应急故障处理的工作量，在一定程度上影响行车秩序。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种紧急牵引分级控制方法、存储介质、设备、网络系统及轨道车辆，本公开可自动解决大部分网络系统部件的偶发故障，提升了列车的智能化水平，同时减少了司机应急故障处理的工作量，保证行车秩序，提高了列车的可靠性。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

首先，提出一种紧急牵引分级控制方法，包括以下步骤，若某一步骤执行无效，再进入下一步骤：

对故障设备进行断电复位重启；

将车辆状态及故障数据同步传输给地面控制中心，由其代为值守，控制车辆进入应急操作运行状态；

执行紧急牵引，并控制车辆的不同子系统强制进入另一工作状态，对牵引系统进行限速控制，建立硬线安全环路，以监控车辆状态；

车辆断电、紧急停车。

上述技术方案中，先对故障设备进行断电复位重启，能够解决了大部分网络系统部件的偶发故障，或暂时性故障，能使故障设备快速恢复正常工作状态，减少了车辆进入紧急牵引的次数，减少了成本投入和安全风险。

其次，当重启后故障仍未消除时，若车地通信存在，列车网络系统能够将车辆状态及故障数据同步传输给地面，由地面控制中心人员代替司机进行短时值守，实时监控车辆状态，并同步指导司机按正常应急操作流程控制车辆运行，减少了司机的工作量。

在地面控制中心无法收到车辆数据，司机与地面控制中心均无法得知列车状态，也无法根据故障报警采取应急处理措施时，才进入应急牵引模式，同时，不同子系统强制进入另一工作状态，能够保证即便进入紧急牵引模式，使列车不完全等待紧急牵引，依旧处于中间状态，能够实现半控制，减少了安全隐患。

通过上述方案，能够自动解决大部分网络系统部件的偶发故障，视车辆和列车网络系统状态而采用不同的控制方式，保证列车网络并未发生严重故障时，车辆有序进入全控、代为控制、半控制等状态，整体上提升了列车的智能化水平，同时减少了司机应急故障处理的工作量，保证良好的行车秩序。也能够在列车网络发生严重故障时，立刻断电、等待救援，有效防止故障扩大化，对于轨道车辆/列车的控制，具有重大意义。

需要解释的是，某一步骤执行无效是指该步骤的执行结果并未使车辆故障消除，或该步骤无法执行。

作为可选择的实施方式，对故障设备进行断电复位重启步骤中，列车网络系统的主机为至少两台热备冗余，由正常工作的主机驱动相应电路，对故障设备进行断电复位重启。

作为可选择的实施方式，利用车地通信技术，列车网络系统自动将车辆状态及故障数据同步传输给地面，由地面控制中心代替司机进行短时值守，实时监控车辆状态，并同步指导司机按正常应急操作流程控制车辆运行。

作为可选择的实施方式，根据车辆上应急牵引模式开关的输入指令，进入执行紧急牵引的步骤。

作为可选择的实施方式，控制车辆的不同子系统强制进入另一工作状态包括：控制牵引系统各冷却风机强制进入高速运行状态，其他各子系统均进入适当降功率运行状态。

作为可选择的实施方式，其他各子系统均进入适当降功率运行状态具体包括但不限于照明系统进入应急照明模式、空调系统仅保留通风功能。

作为可选择的实施方式，对牵引系统进行限速控制的过程中，限速值设置应遵循两个原则：一是设定时间内车辆能够运行至下一站；二是要具有足够的瞭望距离，以能够及时停车。

作为可选择的实施方式，设线路最大站间距为A，司机瞭望距离为B，列车紧急制动减速度为C，限速值为V，限速值V需满足：

作为可选择的实施方式，建立硬线安全环路的具体过程包括：将各车厢相应子系统或部件输出驱动的状态继电器触点串联，并在司机室设置指示模块，当所有触点均闭合时，指示模块为第一状态，当所有触点均闭合时，认为列车基本功能正常，可以进行紧急牵引。

作为可选择的实施方式，各状态继电器的监测信息包括受电弓状态、主断路器状态、一次侧过流保护、冷却风机状态、温度报警状态、烟火报警状态与车门状态中的若干个。

其次，一种紧急牵引分级控制系统，包括以下模块，各模块之间级联动作：

第一模块，被配置为对故障设备进行断电复位重启；

第二模块，被配置为将车辆状态及故障数据同步传输给地面控制中心，由其代为值守，控制车辆进入应急操作运行状态；

第三模块，被配置为执行紧急牵引，并控制车辆的不同子系统强制进入另一工作状态，对牵引系统进行限速控制，建立硬线安全环路，以监控车辆状态；

第四模块，被配置为对车辆进行断电。

各模块之间级联动作，所述级联动作关系为，当第n模块动作不成功或无法动作时，第n+1模块投入动作。n为大于等于1的整数。

同时，还提出一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种紧急牵引分级控制方法。

也提出一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种紧急牵引分级控制方法。

在部分实施例中，提出一种列车网络系统，至少包括主机、通信模块和硬线安全环路，其中：

所述主机为至少两台热备冗余，被配置为利用正常工作的主机对故障设备进行断电复位重启；

所述通信模块，与地面控制中心通信，被配置为发送车辆状态及故障数据同步传输给地面控制中心；

硬线安全环路，由各车厢相应子系统或部件输出驱动的状态继电器触点串联而成，并包括指示模块，当所有触点均闭合时，指示模块为第一状态，并可以进行紧急牵引。

一种轨道车辆，执行上述的紧急牵引分级控制方法，或，设置有上述紧急牵引分级控制系统，或设置有上述列车网络系统。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过至少四级分级控制，视车辆和列车网络系统状态而采取不同的控制，能够自动解决大部分网络系统部件的偶发故障，保证列车网络并未发生严重故障时，车辆有序进入全控、代为控制、半控制等状态，整体上提升了列车的智能化水平，同时减少了司机应急故障处理的工作量，维护了良好的行车秩序。

本公开通过构建安全防护硬线环路，能够不用网络系统即可获取列车安全运行所需满足的基本状态，无需人员进行操作，仅需判断该环路驱动的指示模块状态是否改变，即可进行紧急牵引操作。若任一状态异常，指示模块不改变状态，此时为保证车辆和乘客的安全性，进行紧急制动停车，等待救援。能够在列车网络发生严重故障时，立刻断电、等待救援，有效防止故障扩大化，对于轨道车辆/列车的安全控制，具有重大意义。

本公开在紧急牵引过程中，对牵引系统进行限速，且限速值能够保证在设定时间内车辆可以运行至下一站以便清客，同时保障司机瞭望距离内能够及时停车，双重保障了乘客的安全性，提高了车辆可靠性。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是传统紧急牵引控制策略；

图2是本实施例的紧急牵引分级控制策略；

图3是本实施例的安全防护硬线环路结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，现有技术中，在列车网络系统出现故障时，就直接停车，司机往往直接打开紧急牵引模式开关，屏蔽列车网络系统，使用硬线控制列车运行。但是在绝大多数情况下，列车网络系统往往并未发生严重故障，其控制和保护功能仍能正常工作；若对紧急牵引不进行分级管理，直接就让列车处在无网络系统监控的状态下运行，此时存在极大的风险。

本实施例为了解决上述问题，提供一种车辆紧急牵引的分级控制策略，可自动解决大部分网络系统部件的偶发故障，提升了列车的智能化水平，同时减少了司机应急故障处理的工作量。在确保行车安全的情况下，最大限度的保证行车秩序不受影响，提高了列车的可用性。也可在极端工况下，避免列车处于无安全监控保证下运行的风险，提高了列车的可靠性。

实施例一

如图2所示，一种车辆紧急牵引的分级控制方法，包括以下步骤：

第一步，尝试重启故障设备。

先对故障设备进行断电复位重启，以有针对性的解决大部分网络系统部件的偶发故障，或暂时性故障，能使故障设备快速恢复正常工作状态，减少了车辆进入紧急牵引的次数，减少了成本投入和安全风险。

列车网络系统的各子设备均设有相应的断电重启电路。

在本实施例中，列车网络系统主机为两台热备冗余，即任一主机正常时，系统即可正常工作。当列车网络系统任一主机正常，但检测到另一主机或某子设备异常时，由正常的主机驱动相应电路，尝试对故障设备进行断电复位重启。

如果复位重启后故障设备的故障消除，则列车进入正常运行状态。

第二步，地面控制中心代替司机值守。

当第一步尝试重启后，故障仍未消除时，此时可以利用车地通信技术，列车网络系统自动将车辆状态及故障数据同步传输给地面控制中心，由地面控制中心的工作人员代替司机进行短时值守，实时监控车辆状态，并同步指导司机按正常应急操作流程控制车辆运行。

在列车网络系统的通讯功能依旧正常时，此时利用地面控制中心对列车进行代为控制操作，以保证列车运行的稳定性。

第三步，进行紧急牵引，并设置硬线防护确保列车运行的安全性。

如果第二步中，地面控制中心无法收到车辆状态及故障数据，那么司机与地面控制中心均无法得知列车状态，也无法根据故障报警采取应急处理措施。

此时司机可打应急牵引模式开关，在采用硬线传输牵引制动指令控制列车的同时，同时通过硬线控制列车同步实施以下措施来确保行车安全：

1)调整设备功率

为保证牵引系统的正常使用，针对车辆的不同子系统进行不同操作，在本实施例中，牵引系统的各冷却风机强制进入高速运行状态；其他各系统均适当降功率运行，从而尽量降低故障发生概率。

在部分实施例中，可以使照明系统进入应急照明模式、空调系统仅保留通风功能等。

2)限速

牵引系统在紧急牵引过程中，进行相应的限速。当然，在不同实施例中，限速值需要牵引系统根据具体车型、线路条件等，进行不同的设置即可。

在本实施例中，限速值设置应遵循两个原则：一是一定时间内(例如15分钟之内，当然，在其他实施例中，具体时间值可以变换)能够运行至下一站以便清客；二是要考虑司机瞭望距离内能够及时停车。

根据上述提出的两个原则，本实施例给出一种具体的限速值设置计算方法：

设线路最大站间距为A，司机瞭望距离为B，列车紧急制动减速度为C，限速值为V；则限速值V需满足：

当然，在其他实施例中，可以考虑其他因素，如车辆工况、运行环境等，对限速值设置进行更加优化的方案，如将列车速度分为不同的级别，在每个级别进行分档控制等等，在此不再赘述。

3)状态报警

由于此时，司机已经无法从列车网络系统显示屏上查看列车状态，因此单独设置一条安全防护硬线环路对司机进行必要的警示。

安全防护硬线环路由各车厢相应的状态继电器触点串联而成，并驱动操纵台相应指示灯，以便给司机基本的警示。只有当所有触点均闭合时，指示灯点亮。司机需确认此指示灯亮，才认为列车基本功能正常，可以进行紧急牵引。

当然，在其他实施例中，指示灯可以替换为其他在司机室/驾驶室内设置的指示模块，如声光报警灯、开关等。

在本实施例中，安全防护硬线环路检测的状态主要包括：受电弓状态、主断路器状态、一次侧过流保护、冷却风机状态、温度报警、烟火报警、车门状态等(各子系统的保护仍由各子系统独立负责，如：牵引系统短路/接地等保护、辅助系统过压/过流保护等)。

需要说明的是，在其他实施例中，对于某列车的状态检测，可以不完全包含上述状态中的每一个，也可以除上述状态参数外，还采集其他参数，相应的，对应各子系统的状态继电器触点串联进安全防护硬线环路即可。

在本步骤中，保证即便进入紧急牵引模式，通过安全环路，使列车不完全等待紧急牵引，依旧处于中间状态，能够半控制。

若前两级的操作，即重启故障设备、地面控制中心代替司机值守等操作均无效的情况下，仍想要以紧急牵引模式运行，就必须由安全防护硬线环路来监控列车状态，因为这些状态都是列车安全运行所需满足的基本状态。此安全防护硬线环路无需人员进行操作，仅需判断该环路驱动的指示模块是否为第一状态，即可进行紧急牵引操作。若任一状态异常，指示模块为第二状态，此时为保证车辆和乘客的安全性，需进行紧急制动停车，等待救援。

一旦司机发现指示模块异常，应立刻紧急制动停车等待救援。

第四步，进行列车救援。

如果极端工况下，列车网络系统全部故障，且第三步中的安全环路也无法建立，那么此时列车已经发生了不可预知的严重事件，此时应立刻断电、等待救援，防止故障扩大化。

先对故障设备进行断电复位重启，能够解决了大部分网络系统部件的偶发故障，或暂时性故障，能使故障设备快速恢复正常工作状态，减少了车辆进入紧急牵引的次数，减少了成本投入和安全风险。

实施例二：

一种紧急牵引分级控制系统，包括以下模块，各模块之间级联动作：

第一模块，被配置为对故障设备进行断电复位重启；

第四模块，被配置为对车辆进行断电。

各模块之间级联动作，所述级联动作关系为，当第n模块动作不成功或无法动作时，第n+1模块投入动作。

n为大于等于1的整数。

当然，上述第一模块、第二模块、第三模块、第三模块对应于实施例一中的第一步、第二步、第三步、第四步，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。

实施例三：

在一个或多个实施方式中，提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一所述的一种紧急牵引分级控制方法。

实施例四：

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并实施例一所述的执行所述的一种紧急牵引分级控制方法。

当然，该终端设备可以是控制器或处理器。计算机可读存储介质可以是存储器。

本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。

实施例五：

一种列车网络系统，至少包括主机、通信模块和硬线安全环路，其中：

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：包括以下步骤，若某一步骤执行无效，再进入下一步骤：

对故障设备进行断电复位重启；

车辆断电。

2.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：对故障设备进行断电复位重启步骤中，列车网络系统的主机为至少两台热备冗余，由正常工作的主机驱动相应电路，对故障设备进行断电复位重启。

3.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：利用车地通信技术，列车网络系统自动将车辆状态及故障数据同步传输给地面，由地面控制中心代替司机进行短时值守，实时监控车辆状态，并同步指导司机按正常应急操作流程控制车辆运行。

4.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：根据车辆上应急牵引模式开关的输入指令，进入执行紧急牵引的步骤。

5.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：控制车辆的不同子系统强制进入另一工作状态包括：控制牵引系统各冷却风机强制进入高速运行状态，其他子系统均进入适当降功率运行状态。

6.如权利要求5所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：其他子系统均进入适当降功率运行状态，包括：照明系统进入应急照明模式、空调系统仅保留通风功能。

7.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：对牵引系统进行限速控制的过程中，限速值设置应遵循两个原则：一是设定时间内车辆能够运行至下一站；二是要具有足够的瞭望距离，以能够及时停车。

8.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：建立硬线安全环路的具体过程包括：将各车厢相应子系统或部件输出驱动的状态继电器触点串联，并在司机室设置指示模块，当所有触点均闭合时，指示模块为第一状态，当所有触点均闭合时，认为列车基本功能正常，可以进行紧急牵引。

9.如权利要求1所述的一种紧急牵引分级控制方法，其特征是：所述状态继电器包括多个，各状态继电器用于监测的信息包括受电弓状态、主断路器状态、一次侧过流保护、冷却风机状态、温度报警状态、烟火报警状态与车门状态中的若干个。

10.一种紧急牵引分级控制系统，其特征是：包括以下模块，各模块之间级联动作：

第一模块，被配置为对故障设备进行断电复位重启；

第四模块，被配置为对车辆进行断电。

11.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-9中任一项所述的一种紧急牵引分级控制方法。

12.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-9中任一项所述的一种紧急牵引分级控制方法。

13.一种列车网络系统，其特征是：至少包括主机、通信模块和硬线安全环路，其中：

所述硬线安全环路，由各车厢相应子系统或部件输出驱动的状态继电器触点串联而成，并包括指示模块，当所有触点均闭合时，指示模块为第一状态，并可以进行紧急牵引。

14.一种轨道车辆，其特征是：执行如权利要求1-9中任一项所述的紧急牵引分级控制方法；

或，

包括如权利要求10所述的紧急牵引分级控制系统；

或，

包括如权利要求11所述的计算机可读存储介质；

或，

包括如权利要求12所述的终端设备；

或，

包括如权利要求13所述的列车网络系统。