CN112498389A - 轨道交通车辆及其控制方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道交通车辆及其控制方法、系统，获取轨道交通车辆地板面上各测点距轨面高度Z_i和站台面距轨面的高度H，利用下式计算相对最大高差值S_imax：S_imax＝|Z_imax‑H|；其中，Z_imax表示Z_i中的最大值；对于任一测点，若S_imax≥K，且该测点的高差值S_i为正值，则控制距离该测点最近的二系弹簧泄压；若S_imax≥K，且该测点的高差值S_i为负值，则控制距离该测点最近的二系弹簧充压；其中，K为设定的阈值。本发明通过对车身位置高度的监测，自动调整车体地板面高度与站台面高度相匹配，方便乘客上下车。

Description

轨道交通车辆及其控制方法、系统

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控制方法、系统。

背景技术

在轨道车辆的设计中，为了方便乘客上下车，车厢地板面设计高度应与站台高度尽量一致，尤其是流量较大、车站停车时间较短的场合，考虑到车辆满载时弹簧的挠度，车厢地板面设计高度一般高于站台地面50～100mm。由于在轨道车辆上下乘客的过程中，二系弹簧高度会随着车辆载重的变化而变化，不能很好的维持车辆的设计高度，因此，在轨道车辆二系弹簧中设置了高度控制阀来解决这个问题。高度控制阀可以位于转向架中间，在每个转向架与车体连接处各安装一个，也可位于转向架两侧，每个转向架分别安装两个。当二系弹簧载荷减小或增加，二系弹簧产生压缩或拉伸时，安装于车体与转向架之间的高度阀的连杆将向下或向上运动，连杆运动带动高度阀内主轴旋转并使活塞移动，导致硅油流经节流孔，产生阻尼作用，延迟一定时间后，阀门打开，连通主风管与二系弹簧的气路或连通二系弹簧与大气的气路，对二系气弹簧充气或排气，直至连杆恢复到原先水平位置时气阀关闭。这种机械控制结构的缺点，一是受灵敏度限制，调整时间较长，一般要求车辆载荷变化时地板面高度调整的时间不超过车站停车时间，二是受精度限制，地板面高度的变化范围一般为±10mm。这种设计方案还存在一些缺陷，首先，车辆在使用过程中，由于车辆各部件材料受内部残余应力的变形、受外部外力负荷的变形以及受长时间形成的蠕变的影响，车辆整体将产生较大的几何形变，致使车厢地板面高度将难以与站台面高度再相匹配。其次，高度控制阀虽然能用来补偿乘客质量的变化，但却不能用于补偿车轮和转向架零件的磨损，这也将致使车厢地板面高度将难以与站台面高度再相匹配。

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控制方法、系统，解决因车辆整体产生较大的几何形变、车轮和转向架零件的磨损而致使车厢地板面高度难以与站台面高度再相匹配的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种轨道交通车辆控制方法，包括以下步骤：

S1、获取轨道交通车辆地板面上各测点距轨面高度Z_i和站台面距轨面的高度H，利用下式计算相对最大高差值S_imax：S_imax＝|Z_imax-H|；其中，Z_imax表示Z_i中的最大值；

S2、对于任一测点，若S_imax≥K，且该测点的高差值S_i为正值，则控制距离该测点最近的二系弹簧泄压；若S_imax≥K，且该测点的高差值S_i为负值，则控制距离该测点最近的二系弹簧充压；其中，K为设定的阈值。

传统机械结构高度阀调节的是地板面到转向架构架的距离，该调节距离在车辆设计制造过程中已经固化，本发明中车辆调节的是地板面到站台面的距离，调节效果不受车辆零部件变形、车轮和转向架零件磨损的影响，并且车辆可以根据不同的站台面高度对地板面高度进行自动调整匹配，本发明可以根据不同使用需要设定阈值K，控制的灵活性更大、控制的精度更高。

本发明中，可以根据以下方法确定阈值K：当满足关系式S_imax-V'T'≥0时，K的取值范围为K∈(0，S_imax-V'T')；当满足关系式S_imax-V'T'＜0时，K的取值范围为K∈(0，S_imax)；其中，T'为车辆从停站至车门开启的间隔时间；V'为二系弹簧充放气的最大运动速度。

步骤S2中，二系弹簧泄压或充压中，若二系弹簧压力值P_i＜报警压力值P，则将所述二系弹簧充气伸出，直至P_i≥P时，继续控制所述二系弹簧泄压或充压。防止二系弹簧受力过小出现虚支撑。

步骤S2中，当S_imax＜K时，结束。

为使各二系弹簧同时完成调节，所述充气弹簧位移调节速度为V_i＝S_i/T；其中，T为调节总时间；V_i为正值时表示二系弹簧泄压向下移动，V_i为负值时表示二系弹簧充压向上移动。

本发明还提供了一种车辆控制系统，其被配置或编程为用于执行上述方法的步骤。

本发明还提供了一种采用上述车辆控制系统的轨道交通车辆，包括多节车厢；每节车厢内设置多个二系弹簧；每个所述二系弹簧上均设置有压力传感器和位移传感器；每节车厢的地板面上均安装有多个高度传感器；所有的压力传感器、位移传感器、高度传感器均与所述车辆控制系统通信。

当站台在车辆左右两侧且车辆到站后同时开启左右两侧车门上下乘客，或者站台在车辆左右两侧或单侧，车辆到站后只开启一侧车门上下乘客时，车辆控制系统可以对每节车厢内的所有二系弹簧同时进行调节。

为了简化控制、提高效率，车辆控制系统也可以利用三点调平原理，对每节车厢内的任意三个二系弹簧同时进行调节。

当站台在车辆左右两侧或单侧，车辆到站后只开启一侧车门上下乘客，或为了简化控制、提高效率，车辆控制系统还可以对每节车厢车门开启侧的二系弹簧同时进行调节。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1、本发明通过对车身位置高度的监测，自动调整车体地板面高度与站台面高度相匹配，方便乘客上下车。相比采用传统机械结构高度控制阀的车辆，本发明采用垂向可调空间更大、精度和灵敏度更高的电控系统实时控制车厢地板面与轨面的相对高度，很好地解决了因车辆整体产生较大的几何形变、车轮和转向架零件的磨损而致使车厢地板面高度难以与站台面高度再相匹配的问题，使得车辆运行品质及性能更好。

2、在整个调节过程，二系弹簧都能避免出现虚支撑现象，能较好的避免列车停车前后，由于乘客重量的动态变化造成的二系弹簧支撑不均而产生的车身抖动问题。

附图说明

图1为本发明实施例1轨道交通车辆车体底架仰视图；

图2为本发明实施例1车辆与站台横断面剖视图；

图3为本发明实施例2控制系统结构框图；

图4为本发明实施例3控制流程图；

其中：1、二系弹簧；2、高度传感器；3、车门区域。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明实施例1在每节车厢两个转向架上的四个二系弹簧1(即二系弹簧)上安装监测其高度方向位移量的位移传感器(对应图3中的空簧簧高传感器)和监测其压力参数的压力传感器4(对应图3中的空簧压力传感器)。

在每节车厢上分别靠近I端和Ⅱ端的四处车门通道位置附近安装监测车门通道处与轨面7相对高度距离的传感器(即图1的高度传感器2)。

如图3所示，本发明实施例2中，ECU(电子控制单元，具体工作原理可以参考201911074871.7)根据每节车辆I端和Ⅱ端的四处车门3通道位置附近的高度传感器(即车高传感器)，获取四组车体地板面与轨面相对高度参数Z₁、Z₂、Z₃、Z₄，通过控制每节车辆的四组二系弹簧的空气阀的充放气，调节二系弹簧高度，将四组参数Z₁、Z₂、Z₃、Z₄的值调节至与H(站台面与轨面相对高度)的值近似相等，实现车门通道位置地板面与站台面平齐。

ECU也可根据不同情况，采取不同的控制方式，方便乘客上下车：站台在车辆左右两侧且车辆到站后同时开启左右两侧车门上下乘客时，或者站台在车辆左右两侧或单侧，车辆到站后只开启一侧车门上下乘客时，ECU可以同时调节四组二系弹簧，将Z₁、Z₂、Z₃、Z₄值调节至与H值近似相等，实现车门通道位置地板面5与站台面6平齐。或为了简化控制、提高效率，ECU也可控制四组二系弹簧中的任意三组进行调节(三点调平原理)，将Z₁、Z₂、Z₃、Z₄值调节至与H值近似相等，实现车门通道位置地板面与站台面平齐；更为简化的，ECU还可控制车门开启侧的两组二系进行调节，将Z₁、Z₂、Z₃、Z₄四组值中与车门开启同侧的两组值调节至与H值近似相等，缩小车门开启侧地板面边缘与开启侧站台面的相对高度，方便乘客上下车。

如图4，本发明实施例3地板面与站台面自动对齐、调平控制过程包括：

1、获取轨道交通车辆地板面上各测点距轨面高度Z_i和站台面距轨面的高度H，利用下式计算相对最大高差值S_imax：S_imax＝|Z_imax-H|；其中，Z_imax表示Z_i中的最大值；

步骤1中，测点即实施例1、2中的高度传感器。

2、设定是否进行调节动作的界限值为K，当控制器判断S_imax≥K时，对各二系弹簧进行调节；测点高差值S_i为正值时，控制器(ECU，即车辆控制单元)控制此测点临近的二系弹簧的气阀泄压，使该二系弹簧支撑的车体地板面向下移动，反之，测点高差值S_i为负值时，控制器控制此测点对应临近的二系弹簧空的气阀充压，使该二系弹簧支撑的车体地板面向上移动。

本实施例中，设定调节总时间为T，若车辆从停站至车门开启的间隔时间为T'，则应使T≤T'，为使各二系弹簧同时完成调节，则控制器控制各二系弹簧位移调节速度为V_i＝S_i/T，这里V_i为正值时表示二系弹簧泄压向下移动，V_i为负值时表示二系弹簧充压向上移动，若二系弹簧充放气的最大运动速度为V'，则有|V_i|≤|V'|。

本实施例中，当满足关系式S_imax-V'T'≥0时，K的取值范围为K∈(0，S_imax-V'T')，当满足关系式S_imax-V'T'＜0时，K的取值范围为K∈(0，S_imax)，K的具体取值可根据标准要求和运营方需求自行设定。

本实施例中，根据车辆自重及载客质量之和计算出各二系弹簧承重范围报警压力值P，在调节过程中实时监测各二系弹簧上安装的压力传感器数值，当任意二系弹簧压力值P_i＜P时，证明某二系弹簧受力过小出现虚支撑，则应马上停止调平，先将出现虚支撑的二系弹簧伸出，到达压力值P_i≥P时再重新进行调平操作。若没有点发生虚支撑，则调节过程继续，直至S_imax＜K，此时调节过程结束。

本实施例可以实现各二系弹簧位移的匀速调节和各二系弹簧在同一时间调节完毕，使调节过程更舒适和平顺。在整个调节过程中并且直至调节结束时，二系弹簧都能避免出现虚支撑现象，能较好的避免列车停车前后，由于乘客重量的动态变化造成的二系弹簧支撑不均而产生的车身抖动问题。

Claims (9)

1.一种轨道交通车辆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取轨道交通车辆地板面上各测点距轨面高度Z_i和站台面距轨面的高度H，利用下式计算相对最大高差值S_imax：S_imax＝|Z_imax-H|；其中，Z_imax表示Z_i中的最大值；

S2、对于任一测点，若S_imax≥K，且该测点的高差值S_i为正值，则控制距离该测点最近的二系弹簧泄压；若S_imax≥K，且该测点的高差值S_i为负值，则控制距离该测点最近的二系弹簧充压；其中，K为设定的阈值。

2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆控制方法，其特征在于，步骤S2中，二系弹簧泄压或充压中，若二系弹簧压力值P_i＜报警压力值P，则将所述二系弹簧充气伸出，直至P_i≥P时，继续控制所述二系弹簧泄压或充压。

3.根据权利要求1所述的轨道交通车辆控制方法，其特征在于，当满足关系式S_imax-V'T'≥0时，K的取值范围为K∈(0，S_imax-V'T')；当满足关系式S_imax-V'T'＜0时，K的取值范围为K∈(0，S_imax)；其中，T'为车辆从停站至车门开启的间隔时间；V'为二系弹簧充放气的最大运动速度。

4.根据权利要求1～3所述的轨道交通车辆控制方法，其特征在于，所述充气弹簧位移调节速度为V_i＝S_i/T；其中，T为调节总时间；V_i为正值时表示二系弹簧泄压向下移动，V_i为负值时表示二系弹簧充压向上移动。

5.一种车辆控制系统，其特征在于，其被配置或编程为用于执行权利要求1～4之一所述方法的步骤。

6.一种采用权利要求5所述车辆控制系统的轨道交通车辆，包括多节车厢；每节车厢与转向架之间设置多个二系弹簧；其特征在于，每个所述二系弹簧上均设置有压力传感器和位移传感器；每节车厢的地板面上均安装有多个高度传感器；所有的压力传感器、位移传感器、高度传感器均与所述车辆控制系统通信。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆控制系统对每节车厢内的所有二系弹簧同时进行调节。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆控制系统对每节车厢内的任意三个二系弹簧同时进行调节。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆控制系统对每节车厢车门开启侧的二系弹簧同时进行调节。

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