CN113119938B - 一种电机械制动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电机械制动控制系统，包括：空气压缩机、总风缸、电机械制动控制单元、电机械制动基础制动单元、高度阀、差压阀、空气弹簧和速度传感器；空气压缩机、总风缸、高度阀、差压阀、空气弹簧和电机械制动控制单元依次通过空气管路相连接；电机械制动控制单元分别和电机械制动基础制动单元、以及速度传感器之间进行电连接；电机械制动控制系统由一体化融合控制平台进行控制管理。本发明通过基于EMB系统设计适用于该系统的制动控制系统，实现了与ATO和TCMS控制融合的一体化平台通信完成摩擦制动力的输出，实现整车制动的高精度响应和高精度控制，并实现车辆的虚拟连接和虚拟编组。

Description

一种电机械制动控制系统
技术领域
本发明涉及列车制动技术领域，尤其涉及一种电机械制动控制系统。
背景技术
在轨道车辆空气制动系统中，制动系统主要由典型设备和空气管路连接构成，其中各轴的速度信息通过速度传感器将速度的线信号传输给制动控制单元，并基于该速度信息，制动控制单元进行防滑控制，整体结构如图1所示。
而在现有的一些采用电机械制动系统的方案中，其中具体的控制逻辑，以及和TCMS(Train Control and Management System，列车控制和管理系统)、TCU(TractionControl Unit，牵引力控制单元)通信依旧按照当前主流方案来执行，即由BCU(BrakeControl Unit，制动控制单元)按照制动力分配原则进行制动力的分配，BCU执行防滑控制，列车通信使用MVB(Multifunction Vehicle Bus，多功能车辆总线)或者TRDP(Train Real-time Data Protocol，列车实时数据协议)。
上述方案在实现对列车制动控制时，普遍存在控制精度不高，控制信号滞后延时导致响应慢的问题。
发明内容
本发明提供一种电机械制动控制系统，用以解决现有技术中采用空气制动导致控制精度不高，响应慢的缺陷。
本发明提供的电机械制动控制系统，包括：
空气压缩机、总风缸、电机械制动控制单元、电机械制动基础制动单元、高度阀、差压阀、空气弹簧和速度传感器；
所述空气压缩机、所述总风缸、所述高度阀、所述差压阀、所述空气弹簧和所述电机械制动控制单元依次通过空气管路相连接；
所述电机械制动控制单元分别和所述电机械制动基础制动单元、以及所述速度传感器之间进行电连接；
所述电机械制动控制系统由一体化融合控制平台进行控制管理，所述一体化融合控制平台用于执行整车的制动力计算、管理电空混合制动和制动力分配。
在一个实施例中，还包括总风管路和总风软管；
所述总风管路和所述总风软管位于所述总风缸和所述高度阀之间，用于多辆车编组时将多个高度阀进行串接。
在一个实施例中，还包括备用电池，所述备用电池用于待车辆主用电源断电时，向所述电机械制动控制单元进行供电。
在一个实施例中，所述备用电池包括双路负载，其中第一路负载和第一电机械制动控制单元相连接，第二路负载通过继电器和第二电机械制动控制单元相连接，所述第一电机械制动控制单元和所述第二电机械制动控制单元分别位于不同的车厢内。
在一个实施例中，所述电机械制动控制单元包括双冗余备份模块，其中第一备份模块用于输出电流信号控制第一电机械制动基础制动单元或第二电机械制动基础制动单元，第二备份模块用于输出电流信号控制第二电机械制动基础制动单元或第一电机械制动基础制动单元。
在一个实施例中，所述第一电机械制动基础制动单元和所述第二电机械制动基础制动单元位于同一车厢内，用于输出压紧摩擦材料压力。
在一个实施例中，所述速度传感器用于通过信号线将采集的速度信号传递给所述电机械制动控制单元，实现防滑控制。
在一个实施例中，所述速度传感器包括双通道信号传输，其中第一通道信号传输至所电机械制动控制单元，第二通道信号传输至本车的远程输入输出模块；
所述远程输入输出模块通过TSN网络控制所述一体化融合控制平台，用于执行车辆的滑行；
若车辆进入紧急牵引或者蠕动模式时，由所述电机械制动控制单元执行车辆的滑行。
在一个实施例中，所述空气弹簧用于将载荷压力信号传输至所述电机械制动控制单元，由所述电机械制动控制单元计算列车载荷。
在一个实施例中，所述一体化融合控制平台是基于ATO和TCMS所融合构建的。
本发明提供的电机械制动控制系统，通过基于EMB系统设计适用于该系统的制动控制系统，实现了与ATO和TCMS控制融合的一体化平台通信完成摩擦制动力的输出，实现整车制动的高精度响应和高精度控制，并实现车辆的虚拟连接和虚拟编组。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的传统空气制动系统原理图；
图2是本发明提供的EMB制动系统实现原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中的不足，本发明提出一种基于ATO(Automatic Train Operation，列车自动驾驶系统)和TCMS控制融合的电机械制动控制系统，图2是本发明提供的EMB制动系统实现原理图，如图2所示，包括：
空气压缩机、总风缸、电机械制动控制单元、电机械制动基础制动单元、高度阀、差压阀、空气弹簧和速度传感器；
所述空气压缩机、所述总风缸、所述高度阀、所述差压阀、所述空气弹簧和所述电机械制动控制单元依次通过空气管路相连接；
所述电机械制动控制单元分别和所述电机械制动基础制动单元、以及所述速度传感器之间进行电连接；
所述电机械制动控制系统由一体化融合控制平台进行控制管理，所述一体化融合控制平台用于执行整车的制动力计算、管理电空混合制动和制动力分配。
具体地，如图2所示，本发明所提出的电机械控制系统，主体结构包括空气压缩机ASU、总风缸MR、总风管路、总风软管、电机械制动控制单元EMB-BCU、备用电池、电机械制动基础制动单元EMB-TBU和安装在转向架上的高度阀、差压阀、空气弹簧以及速度传感器等。
需要说明的是，图2中的实线连接为空气管路，虚线连接为电气信号连接。其中空气压缩机、总风缸、高度阀、差压阀、空气弹簧和电机械制动控制单元依次通过空气管路相连接；电机械制动控制单元分别和电机械制动基础制动单元、以及速度传感器之间通过电气信号相连接。
此处的空气压缩机ASU、总风缸MR、总风管路、总风软管、高度阀、差压阀、空气弹簧和速度传感器仍然和现有的主流空气制动系统无差别，其中的空气弹簧是用来保证车辆的运行品质，由于空气弹簧需要一定的压缩空气，因此对应的空气压缩机ASU也需要保留。对应于空气弹簧的还有高度阀和差压阀也需要保留，通过这些元件之间的互相配合才能完成空气弹簧的承载作用和保证舒适性。总风缸MR的作用是应对当车辆出现大客流的瞬时变化后，作为应急的压缩空气保证空气弹簧能够将地板面在短时间内维持在一定高度而不至于出现地板面低于站台的情况。
基于EMB系统的特点，本发明还使用了ATO和TCMS控制融合的一体化平台功能，由于EMB系统的高响应性，一体化平台执行整车的制动力计算、电空混合制动的管理、制动力分配等功能，直接将EMB系统需要执行的压紧摩擦材料的压力计算好后发送给EMB执行
本发明通过基于ATO和TCMS控制融合的电机械制动控制系统，实现了制动的高精度响应。
基于上述实施例，还包括总风管路和总风软管；
所述总风管路和所述总风软管位于所述总风缸和所述高度阀之间，用于多辆车编组时将多个高度阀进行串接。
具体地，总风管路、总风软管只有当车辆采用多辆车编组时才需要，当车辆只有单节车时，无需设置总风管路和总风软管。
如图2所示,总风管路和总风软管配合使用，用于将多个车厢进行连接编组，单个车厢时，则无需使用总风管路和总风软管。
本发明通过总风管路和总风软管实现了多辆车编组的设置，用于统一的动力输出和管理，便于多辆车编组时制动实现的一致性。
基于上述任一实施例，还包括备用电池，所述备用电池用于待车辆主用电源断电时，向所述电机械制动控制单元进行供电。
所述备用电池包括双路负载，其中第一路负载和第一电机械制动控制单元相连接，第二路负载通过继电器和第二电机械制动控制单元相连接，所述第一电机械制动控制单元和所述第二电机械制动控制单元分别位于不同的车厢内。
具体地，本发明中的列车厢通常是采用110V供电，还提供了了备用电池，作为EMB-BCU的储备电源，当正常供电无法使用时，备用电池作为热备份能为EMB-BCU进行供电。
此处，如图2所示，备用电池一般设置有多个，如图2中的备用电池1和备用电池2，以备用电池1为例，包含两路负载，一路为5号线连接的EMB-BCU1，另一路为6号线连接的EMB-BCU2，6号线由于备用电池2处于正常工作状态，线路中的继电器1处于断开状态，只有当备用电池2故障后，备用电池中的管理单元发给列车控制系统，列车控制系统触发继电器1动作，连通6号线路，此时备用电池1有两路负载，确保本节车的EMB-BCU1/2不因为备用电池的故障而失去控制指令的输出，此设计为故障安全导向。同理，备用电池2也包含两路负载，分别是7号线路和8号线路。
另外，备用电池作为EMB-BCU的储备电源，一般地，EMB-BCU由列车110V供电，当出现车辆断电后，备用电池作为热备份立即为EMB-BCU供电。
本发明所采用双备份的备用电池设置，有效保障了在断电情况下的各工作模块的正常工作。
基于上述任一实施例，所述电机械制动控制单元包括双冗余备份模块，其中第一备份模块用于输出电流信号控制第一电机械制动基础制动单元或第二电机械制动基础制动单元，第二备份模块用于输出电流信号控制第二电机械制动基础制动单元或第一电机械制动基础制动单元。
具体地，和备用电池的设计思路一样，本发明采用的EMB-BCU内的控制也有双冗余备份的设计；以EMB-BCU1为例说明：即线路1/2对应EMB-BCU1中各自的单路控制模块，但是内部的各自的单路控制模块又互为冗余，即当1路对应的单路控制模块故障，2路对应的单路控制模块直接输出指令给1路，实现EMB-BCU控制模块的冗余。
本发明所采用的电机械制动控制单元采用的双冗余备份控制设计，确保了在控制多个单路控制模块时，避免单点故障，实现系统的稳定运行。
基于上述任一实施例，所述第一电机械制动基础制动单元和所述第二电机械制动基础制动单元位于同一车厢内，用于输出压紧摩擦材料压力。
具体地，如图2所示，EMB-TBU1和EMB-TBU2位于同一节车箱内，EMB-TBU由于实现电能控制，1/2路的电流信号控制EMB-TBU内部电机动作，实现压紧摩擦材料压力的输出。
图2中列车为轴控制方式，优化方案是可以实现单个车轮的EMB-TBU控制，需要独立轮对配合使用，如果采用轮对形式的配置，则实现轴控制即可。
基于上述任一实施例，所述速度传感器用于通过信号线将采集的速度信号传递给所述电机械制动控制单元，实现防滑控制。
所述速度传感器包括双通道信号传输，其中第一通道信号传输至所电机械制动控制单元，第二通道信号传输至本车的远程输入输出模块；
所述远程输入输出模块通过TSN网络控制所述一体化融合控制平台，用于执行车辆的滑行；
若车辆进入紧急牵引或者蠕动模式时，由所述电机械制动控制单元执行车辆的滑行。
具体地，速度传感器通过信号线传输给EMB-BCU1/2，实现制动系统的速度采集和防滑控制，同时速度传感器采用双通道类型，一路传输给EMB-BCU，一路连接到本车的RIOM(Remote Input Output Module，远程输入输出模块)单元，RIOM单元通过车辆的TSN(TimeSensitive Network，时间敏感性网络)网络传给一体化平台，车辆发生滑行由一体化控制平台执行，当车辆进入紧急牵引或者蠕动模式后，车辆的滑行才由EMB-BCU执行。
基于上述任一实施例，所述空气弹簧用于将载荷压力信号传输至所述电机械制动控制单元，由所述电机械制动控制单元计算列车载荷。
具体地，空气弹簧还用于通过对应传感器将载荷压力信号传输给EMB-BCU，由EMB-BCU计算列车载荷。
基于上述任一实施例，所述一体化融合控制平台是基于ATO和TCMS所融合构建的。
具体地，本发明所提出的制动系统，还需要结合一体化融合控制平台才能完成整车的制动功能，而该一体化融合控制平台是由ATO和TCMS融合所构建，这里基于一体化平台的控制功能融合，将制动系统防滑功能复制到一体化平台上。
本发明提供的电机械制动控制系统，通过基于EMB系统设计适用于该系统的制动控制系统，实现了与ATO和TCMS控制融合的一体化平台通信完成摩擦制动力的输出，实现整车制动的高精度响应和高精度控制，并实现车辆的虚拟连接和虚拟编组。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电机械制动控制系统，其特征在于，包括：空气压缩机、总风缸、电机械制动控制单元、电机械制动基础制动单元、高度阀、差压阀、空气弹簧和速度传感器；
所述空气压缩机、所述总风缸、所述高度阀、所述差压阀、所述空气弹簧和所述电机械制动控制单元依次通过空气管路相连接；
所述电机械制动控制单元分别和所述电机械制动基础制动单元、以及所述速度传感器之间进行电连接；
所述电机械制动控制系统由一体化融合控制平台进行控制管理，所述一体化融合控制平台用于执行整车的制动力计算、管理电空混合制动和制动力分配；
所述速度传感器用于通过信号线将采集的速度信号传递给所述电机械制动控制单元，实现防滑控制；
所述速度传感器包括双通道信号传输，其中第一通道信号传输至所电机械制动控制单元，第二通道信号传输至本车的远程输入输出模块；
所述远程输入输出模块通过TSN网络控制所述一体化融合控制平台，用于执行车辆的滑行；
若车辆进入紧急牵引或者蠕动模式时，由所述电机械制动控制单元执行车辆的滑行。
2.根据权利要求1所述的电机械制动控制系统，其特征在于，还包括总风管路和总风软管；
所述总风管路和所述总风软管位于所述总风缸和所述高度阀之间，用于多辆车编组时将多个高度阀进行串接。
3.根据权利要求1所述的电机械制动控制系统，其特征在于，还包括备用电池，所述备用电池用于待车辆主用电源断电时，向所述电机械制动控制单元进行供电。
4.根据权利要求3所述的电机械制动控制系统，其特征在于，所述备用电池包括双路负载，其中第一路负载和第一电机械制动控制单元相连接，第二路负载通过继电器和第二电机械制动控制单元相连接，所述第一电机械制动控制单元和所述第二电机械制动控制单元分别位于不同的车厢内。
5.根据权利要求1所述的电机械制动控制系统，其特征在于，所述电机械制动控制单元包括双冗余备份模块，其中第一备份模块用于输出电流信号控制第一电机械制动基础制动单元或第二电机械制动基础制动单元，第二备份模块用于输出电流信号控制第二电机械制动基础制动单元或第一电机械制动基础制动单元。
6.根据权利要求5所述的电机械制动控制系统，其特征在于，所述第一电机械制动基础制动单元和所述第二电机械制动基础制动单元位于同一车厢内，用于输出压紧摩擦材料压力。
7.根据权利要求1所述的电机械制动控制系统，其特征在于，所述空气弹簧用于将载荷压力信号传输至所述电机械制动控制单元，由所述电机械制动控制单元计算列车载荷。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的电机械制动控制系统，所述一体化融合控制平台是基于ATO和TCMS所融合构建的。
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