CN112406824A - 列车制动方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

列车制动方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN112406824A CN202011363604.4A CN202011363604A CN112406824A CN 112406824 A CN112406824 A CN 112406824A CN 202011363604 A CN202011363604 A CN 202011363604A CN 112406824 A CN112406824 A CN 112406824A
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武振慧
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Abstract

本发明实施例提供一种列车制动方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；根据各轮对的第一寻优参数值，第二寻优参数值，第一实际滑移率及第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。可在考虑滑移率本身对列车运行安全的影响后，不仅能够充分利用轮轨间的黏着来得到较短的制动距离，还能够在滑移率过大时，对列车制动进行精准调控，以保证列车运行安全。

Description

列车制动方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车制动方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
轨道列车在运行过程中是通过车轮和钢轨之间的有效黏着区域来传递制动力，轨面的黏着特性直接影响到列车输出的实际制动力。在遇到雨、雪，或轨道上有落叶、油污等时，轨面可用黏着系数降低，轨道车辆制动力急剧下降，容易引起列车滑行现象发生，影响列车运行安全。
现有技术中，以黏着系数为寻优目标，通过获取黏着系数峰值对应的滑移率，对列车进行防滑控制，使得轮轨间的黏着力保持在最大值，以充分利用轮轨间的黏着来得到较短的制动距离。但由于在列车制动过程中仅考虑黏着系数对防滑控制的影响，并没有考虑滑移率本身对列车运行安全的影响，给列车运行带来安全隐患。
发明内容
本发明实施例提供一种列车制动方法、装置、设备及存储介质，该方法解决了现有技术中由于仅仅考虑黏着系数对列车制动时进行防滑控制，并没有充分考虑制动过程中列车运行安全的影响因素，给列车运行带来安全隐患的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种列车制动方法，包括：
确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；
根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；
获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；
根据各轮对的第一寻优参数值，所述第二寻优参数值，所述第一实际滑移率及所述第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；
根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
可选地，如上所述的方法，所述确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率，包括：
确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度；
根据各轮对的目标轮对速度和所述列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率。
可选地，如上所述的方法，所述确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度，包括：
确定当前控制周期各轮对的轮对速度初值；
对所述轮对速度初值依次进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以获得目标轮对速度。
可选地，如上所述的方法，所述确定当前控制周期列车的参考速度，包括：
根据当前控制周期各轮对的目标轮对速度计算轮对最大速度和轮对平均速度；
根据所述轮对最大速度和轮对平均速度的大小关系，确定所述轮对最大速度的第一权重和所述轮对平均速度的第二权重；
根据所述轮对最大速度、所述第一权重、所述轮对平均速度及所述第二权重计算当前控制周期列车的参考速度。
可选地，如上所述的方法，所述根据各轮对的目标轮对速度和所述列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率，包括：
将所述参考速度与预设速度阈值进行对比；
若所述参考速度大于或等于预设速度阈值，则根据各目标轮对速度和参考速度计算对应的第一实际滑移率；
若所述参考速度小于所述预设速度阈值，则获取稳定系数，根据各所述目标轮对速度，参考速度及所述稳定系数计算对应的第一实际滑移率。
可选地，如上所述的方法，所述确定当前控制周期各轮对的黏着系数，包括：
根据轮对的力矩平衡方程确定当前控制周期各轮对的黏着系数。
可选地，如上所述的方法，所述根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值，包括：
确定当前控制周期各轮对第一实际滑移率的第三权重；
将各轮对第一实际滑移率与对应的第三权重进行加权，以获得加权结果；
将所述加权结果与对应的黏着系数进行求和，以获得对应的第一寻优参数值。
可选地，如上所述的方法，所述根据各轮对的第一寻优参数值，所述第二寻优参数值，所述第一实际滑移率及所述第二实际滑移率确定各轮对的制动策略，包括：
根据各轮对的第一寻优参数值及所述第二寻优参数值计算寻优参数变化值；
根据各轮对的第一实际滑移率及所述第二实际滑移率计算实际滑移率变化值；
计算各轮对的寻优参数变数值与对应的实际滑移率变化值的商值；
根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略。
可选地，如上所述的方法，所述根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略，包括：
判断各轮对对应的商值是否在预设的死区范围区间；
若确定某轮对对应的商值不在预设的死区范围区间，则根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略；
若确定某轮对对应的商值在预设的死区范围区间，则确定对应的制动策略为对制动缸进行保压。
可选地，如上所述的方法，所述根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略，包括：
若所述商值大于死区范围区间右边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行充风；
若所述商值小于死区范围区间左边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行排风。
第二方面，本发明实施例提供一种列车制动装置，包括：
第一确定模块，用于确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；
第二确定模块，用于根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；
获取模块，用于获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；
第三确定模块，用于根据各轮对的第一寻优参数值，所述第二寻优参数值，所述第一实际滑移率及所述第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；
制动控制模块，用于根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
可选地，如上所述的装置，所述第一确定模块，在确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率时，具体用于：
确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度；
根据各轮对的目标轮对速度和所述列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率。
可选地，如上所述的装置，所述第一确定模块，在确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度时，具体用于：
确定当前控制周期各轮对的轮对速度初值；
对所述轮对速度初值依次进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以获得目标轮对速度。
可选地，如上所述的装置，所述第一确定模块，在确定当前控制周期列车的参考速度时，具体用于：
根据当前控制周期各轮对的目标轮对速度计算轮对最大速度和轮对平均速度；
根据所述轮对最大速度和轮对平均速度的大小关系，确定所述轮对最大速度的第一权重和所述轮对平均速度的第二权重；
根据所述轮对最大速度、所述第一权重、所述轮对平均速度及所述第二权重计算当前控制周期列车的参考速度。
可选地，如上所述的装置，所述第一确定模块，在根据各轮对的目标轮对速度和所述列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率时，具体用于：
将所述参考速度与预设速度阈值进行对比；
若所述参考速度大于或等于预设速度阈值，则根据各目标轮对速度和参考速度计算对应的第一实际滑移率；
若所述参考速度小于所述预设速度阈值，则获取稳定系数，根据各所述目标轮对速度，参考速度及所述稳定系数计算对应的第一实际滑移率。
可选地，如上所述的装置，所述第一确定模块，在确定当前控制周期各轮对的黏着系数时，具体用于：
根据轮对的力矩平衡方程确定当前控制周期各轮对的黏着系数。
可选地，如上所述的装置，所述第二确定模块，具体用于：
确定当前控制周期各轮对第一实际滑移率的第三权重；
将各轮对第一实际滑移率与对应的第三权重进行加权，以获得加权结果；
将所述加权结果与对应的黏着系数进行求和，以获得对应的第一寻优参数值。
可选地，如上所述的装置，所述第三确定模块，具体用于：
根据各轮对的第一寻优参数值及所述第二寻优参数值计算寻优参数变化值；
根据各轮对的第一实际滑移率及所述第二实际滑移率计算实际滑移率变化值；
计算各轮对的寻优参数变数值与对应的实际滑移率变化值的商值；
根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略。
可选地，如上所述的装置，所述第三确定模块，在根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略时，具体用于：
判断各轮对对应的商值是否在预设的死区范围区间；
若确定某轮对对应的商值不在预设的死区范围区间，则根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略；
若确定某轮对对应的商值在预设的死区范围区间，则确定对应的制动策略为对制动缸进行保压。
可选地，如上所述的装置，所述第三确定模块，在根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略时，具体用于：
若所述商值大于死区范围区间右边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行充风；
若所述商值小于死区范围区间左边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行排风。
第三方面，本发明实施例提供一种列车制动设备，包括：
存储器，处理器以及控制器；
所述处理器、所述存储器与所述控制器通过电路互联；
其中，所述存储器存储计算机执行指令，所述控制器，用于根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如第一方面中任一项所述的列车制动方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如第一方面中任一项所述的列车制动方法。
本发明实施例提供一种列车制动方法、装置、设备及存储介质，通过确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；根据各轮对的第一寻优参数值，第二寻优参数值，第一实际滑移率及第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。由于在确定寻优目标时，综合考虑粘着系数和滑移率的影响，来确定制动策略调整寻优目标变大，因此，可在考虑滑移率本身对列车运行安全的影响后，不仅能够充分利用轮轨间的黏着来得到较短的制动距离，还能够在滑移率过大时，对列车制动进行精准调控，以保证列车运行安全。
应当理解，上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的列车制动方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的列车制动方法的流程图；
图3为本发明实施例一提供的列车制动装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的列车制动设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了清楚理解本申请的技术方案，首先对现有技术的方案进行详细介绍。
现有技术中，在对列车进行防滑控制时，根据黏着系数和滑移率之间的非线性关系，确定黏着力最大时所对应的最优滑移率，根据实际滑移率和最优滑移率的差值，求解得到制动力矩，根据计算出的制动力矩对制动缸进行排风或充风调节制动缸压力，进而调节制动力。
在列车运行过程中，滑移率本身也会影响列车运行安全，尤其在列车制动力过大时，滑移率相应的也会增大，给列车带来安全隐患。
所以针对现有技术中未考虑滑移率本身对列车运行安全的影响，在滑移率过大时，给列车运行带来安全隐患的技术问题，发明人在研究中发现，可在确定寻优目标时，综合考虑粘着系数和滑移率的影响，来确定制动策略调整寻优目标变大。可在考虑滑移率本身对列车运行安全的影响后，不仅能够充分利用轮轨间的黏着来得到较短的制动距离，还能够在滑移率过大时，对列车制动进行精准调控，以保证列车运行安全。
以下参照附图来具体描述本发明的实施例
实施例一
图1为本发明实施例一提供的列车制动方法的流程图，如图1所示，本实施例的执行主体为列车制动装置，该列车制动装置可以集成在列车制动设备中。则本实施例提供的列车制动方法包括以下几个步骤。
步骤101，确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数。
其中，轮对与轨道之间的第一实际滑移率是基于滑移率与轮对速度间的特定函数关系来确定的，黏着系数可通过轮对的力矩平衡方程计算获得。
具体地，本实施例中，在列车制动过程中，如果制动力过大，轮对速度比列车速度减小得更快，所以轮对速度可能会小于列车运行速度，那么此时，轮对将会被列车带动进行加速，以至轮对速度达到和列车运行速度相等，在此过程中，轮对和钢轨之间会发生相对运动，即产生滑移现象。滑移率用来表征轮对相对钢轨发生的滑移的程度，滑移率过大将会对列车运行带来安全隐患。本实施例中的各轮对的第一实际滑移率指的是所测得的当前控制周期各轮对的实际滑移率。
其中，当前控制周期时长为毫秒量级，具体可以为几个毫秒的时间，或者还可以为其他时长，本实施例中对此不作限定。
具体地，本实施例中，列车在运行过程中是通过轮对和钢轨之间的有效黏着区域来传递制动力，轨面的黏着特性将直接影响列车输出的实际制动力。黏着系数用来表征轨面的黏着特性，所以，黏着系数是列车防滑控制的一个关键参数。所以，本实施例中，需要确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数。
步骤102，根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值。
其中，第一寻优参数值为当前控制周期各轮对的寻优参数数值。
具体地，本实施例中，在确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数后，根据当前控制周期第一实际滑移率和黏着系数与第一寻优参数值之间的函数关系，确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值。
其中，函数关系可以为求差、求乘积，求差及求乘积的组合，或非线性的函数关系，本实施例中对此不作限定。
步骤103，获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率。
具体地，本实施例中，在确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值后，从存储器中读取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率。其中，各轮对的第二寻优参数值为前预设个数控制周期当前控制周期各轮对的寻优参数数值。各轮对的第二实际滑移率为前预设个数控制周期的各轮对实际滑移率。
其中，前预设个数控制周期表示与当前控制周期相隔预设个数周期的控制周期。预设个数可以为N1，本实施例中对预设个数不作限定。
步骤104，根据各轮对的第一寻优参数值，第二寻优参数值，第一实际滑移率及第二实际滑移率确定各轮对的制动策略。
具体地，本实施例中，将各参数进行计算处理，根据计算处理结果确定各轮对的制动策略。
其中，计算处理可以为求差或者求比值，或者还可以为求差和求比值的组合，本实施例中对此不作限定。
其中，在各轮对的第一寻优参数值，第二寻优参数值，第一实际滑移率及第二实际滑移率的大小不同时，确定的各轮对的制动策略也会不同，制动策略可以为充风、排风或者保压，或者还可以为其他方式，本实施例对此不作限定。
步骤105，根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
具体地，本实施例中，根据步骤104确定的各轮对的制动策略，针对不同轮对分别采用对应的制动策略控制各轮对进行制动。
本实施例提供的列车制动方法，通过确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；根据各轮对的第一寻优参数值，第二寻优参数值，第一实际滑移率及第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。由于在确定寻优目标时，综合考虑粘着系数和滑移率的影响，来确定制动策略调整寻优目标变大，因此，可在考虑滑移率本身对列车运行安全的影响后，不仅能够充分利用轮轨间的黏着来得到较短的制动距离，还能够在滑移率过大时，对列车制动进行精准调控，以保证列车运行安全。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的列车制动方法的流程图，如图2所示，本实施例提供的列车制动方法，是在本发明列车制动方法实施例一的基础上，对步骤101-步骤105的进一步细化，并且还包括了其他步骤。则本实施例提供的列车制动方法包括以下步骤。
步骤201，确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度。
可选地，本实施例中，步骤201具体包括以下步骤：
步骤2011，确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度。
可选地，本实施例中，步骤2011具体包括以下步骤：
步骤2011a，确定当前控制周期各轮对的轮对速度初值；
步骤2011b，对轮对速度初值依次进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以获得目标轮对速度。
可选地，本实施例中，根据霍尔元件采集的车轮转动频率信号计算初步轮对速度，如式(1)所示
Figure BDA0002804751710000101
其中，π表示圆周率，D表示轮对直径，f表示霍尔元件信号经处理后得到的频率，N表示轮对轴上安装磁钢的齿数。
对计算所得的初步轮对速度进行限幅滤波，如式(2)所示
Figure BDA0002804751710000102
其中，V1表示限幅滤波后的轮对速度，V’0表示上个时刻的初始轮对速度。
对限幅滤波后的轮对速度进行二阶数字滤波，如式(3)所示：
V2＝H(z)*V1 (3)
Figure BDA0002804751710000111
其中，H(z)表示一个滤波函数，V2表示二阶数字滤波后的轮对速度，m表示滞后系数，n表示反馈系数，m和n为小于1的数，通过经验取值。
最后根据式(5)对二阶数字滤波处理后的轮对速度进行移动平均滤波，求得目标轮对速度：
Figure BDA0002804751710000112
其中，V表示目标轮对速度，V’2为上个时刻的V2。
具体地，本实施例中，由于在霍尔元件采集车轮转动频率信号时，可能会采集到一些异常值，而这些异常值会影响制动策略的确定，所以需要对初步轮对速度进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以获得目标轮对速度，使目标轮对速度去除异常值，避免对制动策略造成影响。
步骤2012，确定当前控制周期列车的参考速度。
可选地，本实施例中，步骤2012具体包括以下步骤：
步骤2012a，根据当前控制周期各轮对的目标轮对速度计算轮对最大速度和轮对平均速度。
其中，轮对最大速度可表示为Vmax，轮对平均速度可表示为Vmean。
步骤2012b，根据轮对最大速度和轮对平均速度的大小关系，确定轮对最大速度的第一权重和轮对平均速度的第二权重；
步骤2012c，根据轮对最大速度、第一权重、轮对平均速度及第二权重计算当前控制周期列车的参考速度。
具体地，步骤2012b和步骤2012c可采用式(6)和式(7)确定。
Figure BDA0002804751710000113
W＝e-k (7)
Figure BDA0002804751710000114
其中，VW表示参考速度，Vmax表示轮对最大速度，Vmean表示轮对平均速度，W表示所设置的权重，σ表示除最大速度以外的其他所有轮对速度的标准差。
其中，轮对最大速度的第一权重为2-W，轮对平均速度的第二权重为W。
可选地，本实施例中，首先在所有经过限幅滤波处理后的轮对速度中获取轮对最大速度Vmax，再将所有经过限幅滤波处理后的轮对速度取平均值，得到轮对平均速度Vmean，最后计算除最大速度以外的其他所有轮对速度的标准差σ。权重W的计算方式如式(7)所示，根据计算所得的权值W确定轮对最大速度的第一权重为2-W和轮对平均速度的第二权重为W，利用式(6)计算当前控制周期列车的参考速度VW。
其中，利用式(7)计算权值W时，k的取值可以为0,1,2,3,…10中的任意一个值，k的初值设为10，k的取值变化如式(8)所示，当Vmax>Vmean+3σ时，说明计算得到的轮对最大速度超出了一定的正常范围，通过减小k的值来减小轮对最大速度的权重；当Vmax<Vmean+3σ时，说明计算得到的轮对最大速度属于正常范围，通过增大k值来恢复轮对最大速度的权重，这样可以减小因轮对最大速度异常造成的较大误差。
步骤202，根据各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率。
可选地，本实施例中，步骤202具体包括以下步骤：
步骤2021，将参考速度与预设速度阈值进行对比。
步骤2022，若参考速度大于或等于预设速度阈值，则根据各目标轮对速度和参考速度计算对应的第一实际滑移率。
步骤2023，若参考速度小于预设速度阈值，则获取稳定系数，根据各目标轮对速度，参考速度及稳定系数计算对应的第一实际滑移率。
可选地，本实施例中，计算第一实际滑移率，如式(9)所示
Figure BDA0002804751710000121
其中，VD为预设的低速限值，VD的大小可以为V车max/4，其中V车max为列车的最大速度。Vw为参考速度，V为目标轮对速度，Sw为滑移率。
可选地，本实施例中，将参考速度与预设速度阈值进行对比，若参考速度大于或等于预设速度阈值，则根据各目标轮对速度和参考速度，利用公式计算出滑移率；而当速度小于预设速度阈值时，由于列车速度较小，滑移率受到目标轮对速度的影响较大，滑移率易产生较大波动，导致最终结果的不准确，因此，在计算滑移率时需要引入稳定系数
Figure BDA0002804751710000131
以减小滑移率的波动。
其中，预设速度阈值可以为0.75VD。
步骤203，根据轮对的力矩平衡方程确定当前控制周期各轮对的黏着系数。
可选地，本实施例中，在轮对滑行过程中，轮对的力矩平衡方程如式(10)所示
F*r-G*μ*R＝Jω’ (10)
其中，F表示轮对闸瓦产生的制动力，r表示闸瓦到轮对轴心的距离，G表示轴重，μ表示轮对与轨道之间的黏着系数，R表示轮对半径，J表示轮对转动惯量，ω’表示轮对角减速度。其中，r、R、J为常数，G和ω’通过传感器测量得到。
又因为F＝k*p*μz，将F的表达式代入式(10)并整理可得黏着系数表达式如式(11)所示
μ＝(p*k*μz*r-Jω’)/(G*R) (11)
其中，k表示制动缸气压与闸瓦正压力的转换系数，p表示制动缸压力，μz表示闸瓦的摩擦系数，k、μz为常数，p可通过传感器测量得到。
对式(11)进行拉普拉斯变换，并增加低通滤波器，则建立干扰观测器如式(12)所示
Figure BDA0002804751710000132
其中，ωc为观测器极点。
利用式(12)对μ进行计算，即可确定当前控制周期各轮对的黏着系数。
步骤204，确定当前控制周期各轮对第一实际滑移率的第三权重。
可选地，本实施例中，第三权重W1的计算方式如式(13)所示
W1＝(Vw/V车max)2 (13)
其中，V车max表示列车所能达到的最大速度。
利用式(13)对W1进行计算，即可确定当前控制周期各轮对第一实际滑移率的第三权重。由于V车max对于特定车辆是一个定值，所以当列车速度越大时，第三权重W1的数值也就越大，这反映了列车速度越大，滑移率对列车运行安全的影响也就越大的情况。
步骤205，将各轮对第一实际滑移率与对应的第三权重进行加权，以获得加权结果。
可选地，本实施例中，将第一实际滑移率与第三权重相乘，即可得到加权结果W1*Sw。
步骤206，将加权结果与对应的黏着系数进行求差，以获得对应的第一寻优参数值。
可选地，本实施例中，寻优参数的表达式如式(14)所示
T＝μ-W1*Sw (14)
其中，T表示第一寻优参数。
可选地，本实施例中，将各轮对的加权结果与对应的黏着系数分别代入公式(14)进行求差，即可获得对应的第一寻优参数值。
由于在列车防滑控制过程中，黏着系数越大，滑移率越小，则对于列车防滑更有利，所以将黏着系数与第一实际滑移率的加权结果作差的结果作为最终的寻优参数，这就充分考虑了制动过程中列车运行安全的影响因素。
步骤207，获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率。
可选地，本实施例中，由于各个周期所获取的参数都会被存储起来，所以可从存储器中读取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率。
其中，前预设个数控制周期可以为N1，或者还可以为其他数值，本实施例对此不作限定。
步骤208，根据各轮对的第一寻优参数值及第二寻优参数值计算寻优参数变化值。
可选地，本实施例中，寻优参数变化值计算方法如式(15)所示
△T＝Tt-Tt-N1 (15)
其中，Tt表示当前控制周期寻优参数的数值，Tt-N1表示前N1个控制周期寻优参数的数值，△T表示寻优参数的变化值。
步骤209，根据各轮对的第一实际滑移率及第二实际滑移率计算实际滑移率变化值。
可选地，本实施例中，滑移率变化值计算方法如式(16)所示
△Sw＝Swt-Swt-N1 (16)
其中，Swt表示当前控制周期滑移率的数值，Swt-N1表示前N1个控制周期滑移率的数值，△Sw表示滑移率的变化值。
步骤210，计算各轮对的寻优参数变化值与对应的实际滑移率变化值的商值。
可选地，本实施例中，寻优参数变化值与实际滑移率变化值的商值计算方法如式(17)所示
Q＝△T/△Sw (17)
其中，商值Q又可以称作调整指标。
步骤211，根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略。
可选地，本实施例中，步骤211具体包括以下步骤：
步骤2111，判断各轮对对应的商值是否在预设的死区范围区间；
步骤2112，若确定某轮对对应的商值不在预设的死区范围区间，则根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略；
可选地，本实施例中，步骤2112具体包括以下步骤：
步骤2112a，若商值大于死区范围区间右边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行充风。
步骤2112b，若商值小于死区范围区间左边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行排风。
步骤2113，若确定某轮对对应的商值在预设的死区范围区间，则确定对应的制动策略为对制动缸进行保压。
具体地，本实施例中，在经过计算获得调整指标Q后，设置调整指标的死区范围为(-δ,δ)。当Q>δ时,寻优目标T随着滑移率的增大而增大，应增大滑移率来增大寻优目标T，因此此时输出充风指令；当Q<-δ时，T随着滑移率的增大而减小，应减小滑移率来增大T，因此此时输出排风指令；若在死区范围内，则输出保压指令。
其中，死区范围(-δ,δ)可以为(-0.01,0.01)，或者还可以为其他数值，本实施例对此不作限定。
本实施例提供的列车制动方法，在确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度时，对采集到的当前控制周期各轮对的轮对速度初值依次进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以去除异常值；在计算参考速度时，通过第二权重W的调控，减小了因轮对最大速度异常造成的误差；在计算列车速度较小时对应的滑移率时，引入稳定系数，可以减小滑移率的波动，保证最终计算结果的准确性；在将黏着系数与滑移率做差前，对滑移率进行加权处理，以使得列车速度越大时，滑移率的权值越大，这样更能反映滑移率对于列车运行安全的影响。因此，本实施例可在考虑滑移率本身对列车运行安全的影响后，不仅能够充分利用轮轨间的黏着来得到较短的制动距离，还能够在滑移率过大时，对列车制动进行精准调控，以保证列车运行安全。
实施例三
图3为本发明实施例一提供的列车制动装置的结构示意图，如图3所示，本实施例提供的列车制动装置30包括：第一确定模块31，第二确定模块32，获取模块33，第三确定模块34及制动控制模块35。
其中，第一确定模块31，用于确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数。第二确定模块32，用于根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值。获取模块33，用于获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率。第三确定模块34，用于根据各轮对的第一寻优参数值，第二寻优参数值，第一实际滑移率及第二实际滑移率确定各轮对的制动策略。制动控制模块35，用于根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
本实施例提供的列车制动装置可以执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
可选地，第一确定模块31，在确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率时，具体用于：
确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度；根据各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率。
可选地，第一确定模块31，在确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度时，具体用于：
确定当前控制周期各轮对的轮对速度初值；对轮对速度初值依次进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以获得目标轮对速度。
可选地，第一确定模块31，在确定当前控制周期列车的参考速度时，具体用于：
根据当前控制周期各轮对的目标轮对速度计算轮对最大速度和轮对平均速度；
根据轮对最大速度和轮对平均速度的大小关系，确定轮对最大速度的第一权重和轮对平均速度的第二权重；
根据轮对最大速度、第一权重、轮对平均速度及第二权重计算当前控制周期列车的参考速度。
可选地，第一确定模块31，在根据各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率时，具体用于：
将参考速度与预设速度阈值进行对比；若参考速度大于或等于预设速度阈值，则根据各目标轮对速度和参考速度计算对应的第一实际滑移率；若参考速度小于预设速度阈值，则获取稳定系数，根据各目标轮对速度，参考速度及稳定系数计算对应的第一实际滑移率。
可选地，第一确定模块31，在确定当前控制周期各轮对的黏着系数时，具体用于：
根据轮对的力矩平衡方程确定当前控制周期各轮对的黏着系数。
可选地，第二确定模块32，具体用于：
确定当前控制周期各轮对第一实际滑移率的第三权重；将各轮对第一实际滑移率与对应的第三权重进行加权，以获得加权结果；
将加权结果与对应的黏着系数进行求和，以获得对应的第一寻优参数值。
可选地，第三确定模块34，具体用于：
根据各轮对的第一寻优参数值及第二寻优参数值计算寻优参数变化值；根据各轮对的第一实际滑移率及第二实际滑移率计算实际滑移率变化值；计算各轮对的寻优参数变数值与对应的实际滑移率变化值的商值；根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略。
可选地，第三确定模块34，在根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略时，具体用于：
判断各轮对对应的商值是否在预设的死区范围区间；若确定某轮对对应的商值不在预设的死区范围区间，则根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略；若确定某轮对对应的商值在预设的死区范围区间，则确定对应的制动策略为对制动缸进行保压。
可选地，第三确定模块34，在根据商值与死区范围区间边界值的大小关系确定对应的制动策略时，具体用于：
若商值大于死区范围区间右边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行充风；若商值小于死区范围区间左边界值，则确定对应的制动策略为对制动缸进行排风。
本实施例提供的列车制动装置可以执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种列车制动设备和一种计算机可读存储介质。
如图4所示，是根据本发明实施例提供的列车制动设备的结构示意图。列车制动设备旨在各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，该电子设备包括：处理器401、存储器402以及控制器403。处理器401、存储器402与控制器403通过电路互联。具体地，各个部件利用总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。控制器可以根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
存储器402即为本发明所提供的计算机可读存储介质。其中，存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使至少一个处理器执行本发明所提供的列车制动方法。本发明的计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本发明所提供的列车制动方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明实施例的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明实施例的一般性原理并包括本发明实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明实施例的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本发明实施例并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明实施例的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种列车制动方法，其特征在于，包括：
确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；
根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；
获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；
根据各轮对的第一寻优参数值，所述第二寻优参数值，所述第一实际滑移率及所述第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；
根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率，包括：
确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度和列车的参考速度；
根据各轮对的目标轮对速度和所述列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定当前控制周期各轮对的目标轮对速度，包括：
确定当前控制周期各轮对的轮对速度初值；
对所述轮对速度初值依次进行限幅滤波、二阶数字滤波和移动平均滤波处理，以获得目标轮对速度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定当前控制周期列车的参考速度，包括：
根据当前控制周期各轮对的目标轮对速度计算轮对最大速度和轮对平均速度；
根据所述轮对最大速度和轮对平均速度的大小关系，确定所述轮对最大速度的第一权重和所述轮对平均速度的第二权重；
根据所述轮对最大速度、所述第一权重、所述轮对平均速度及所述第二权重计算当前控制周期列车的参考速度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各轮对的目标轮对速度和所述列车的参考速度计算当前控制周期各轮对的第一实际滑移率，包括：
将所述参考速度与预设速度阈值进行对比；
若所述参考速度大于或等于预设速度阈值，则根据各目标轮对速度和参考速度计算对应的第一实际滑移率；
若所述参考速度小于所述预设速度阈值，则获取稳定系数，根据各所述目标轮对速度，参考速度及所述稳定系数计算对应的第一实际滑移率。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值，包括：
确定当前控制周期各轮对第一实际滑移率的第三权重；
将各轮对第一实际滑移率与对应的第三权重进行加权，以获得加权结果；
将所述加权结果与对应的黏着系数进行求差，以获得对应的第一寻优参数值。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据各轮对的第一寻优参数值，所述第二寻优参数值，所述第一实际滑移率及所述第二实际滑移率确定各轮对的制动策略，包括：
根据各轮对的第一寻优参数值及所述第二寻优参数值计算寻优参数变化值；
根据各轮对的第一实际滑移率及所述第二实际滑移率计算实际滑移率变化值；
计算各轮对的寻优参数变数值与对应的实际滑移率变化值的商值；
根据各轮对对应的商值确定对应的制动策略。
8.一种列车制动装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定当前控制周期各轮对的第一实际滑移率和黏着系数；
第二确定模块，用于根据各第一实际滑移率和对应的黏着系数确定当前控制周期各轮对的第一寻优参数值；
获取模块，用于获取前预设个数控制周期各轮对的第二寻优参数值和第二实际滑移率；
第三确定模块，用于根据各轮对的第一寻优参数值，所述第二寻优参数值，所述第一实际滑移率及所述第二实际滑移率确定各轮对的制动策略；
制动控制模块，用于根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动。
9.一种列车制动设备，其特征在于，包括：
存储器，处理器以及控制器；
所述处理器、所述存储器与所述控制器通过电路互联；
其中，所述存储器存储计算机执行指令，所述控制器，用于根据各轮对的制动策略控制对应的轮对进行制动；
所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，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以实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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