CN113492812A - 空气制动的控制系统及货运动车组 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种空气制动的控制系统及货运动车组，涉及轨道交通控制技术，用于克服相关技术中在制动故障时需人工到达目标车辆进行操作导致耗时较长的问题。空气制动的控制系统，用于货运动车组，包括：制动控制单元，用于控制空气制动的施加或缓解；人机交互单元，用于接收输入的切除目标车辆的空气制动系统的切除指令；中央控制单元，用于根据接收到的切除指令控制目标车辆的空气制动切除继电器将目标车辆的空气制动切除。

Description

空气制动的控制系统及货运动车组

技术领域

本申请涉及轨道交通控制技术，尤其涉及一种空气制动的控制系统及货运动车组。

背景技术

空气制动是以压缩空气作为制动原动力，以改变压缩空气的压强来操纵控制列车制动的方式，是轨道车辆常用的制动方式之一。

在货运动车组的运营过程中，在有车辆的空气制动出现故障时，通常需要将故障车辆的空气制动切除；用于切除空气制动的制动隔离塞门设置在各车辆内或设置在车辆下方，这就需要操作人员出现故障的目标车辆处去手动操作隔离塞门。然而，在上述过程，人工到达目标车厢需要一定的时间，导致所需时间较长，影响列车运营秩序。

发明内容

本申请实施例中提供一种空气制动的控制系统及货运动车组，用于克服相关技术中在制动故障时需人工到达目标车辆进行操作导致耗时较长的问题。

本申请第一方面实施例提供一种空气制动的控制系统，用于货运动车组，包括：

制动控制单元，用于控制空气制动的施加或缓解；

人机交互单元，用于接收输入的切除目标车辆的空气制动系统的切除指令；

中央控制单元，用于根据接收到的切除指令控制目标车辆的空气制动切除继电器将目标车辆的空气制动切除。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元包括多个切除键、对应的取消键及车辆标识；所述切除键与取消键互锁；

所述切除键用于接收输入的切除指令；

所述取消键用于接收输入的取消切除指令；

所述车辆标识用于标识相应切除键对应的车辆。

在其中一种可能的实现方式中，所述制动控制单元用于获取切除状态信息并发送给所述人机交互单元；

所述人机交互单元将所述切除状态信息发送给所述中央控制单元；

所述中央控制单元根据所述切除状态信息判断是否切除成功，将判断结果发送给所述人机交互单元进行显示。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元还用于接收输入的复位目标车辆的空气制动系统的复位指令；

所述中央控制单元还用于根据接收到的复位指令控制控制目标车辆的制动控制单元重启，所述制动控制单元重启后所述空气制动系统复位。

在其中一种可能的实现方式中，所述控制系统还包括；复位继电器；所述中央控制单元用于根据所述复位指令控制目标车辆的复位继电器得电预设时间后失电；

所述复位继电器的常闭触点与所述制动控制单元串联；所述复位继电器用于通过其常闭触点控制所述制动控制单元断电预设时间后得电，所述制动控制单元得电时所述空气制动系统复位。

在其中一种可能的实现方式中，所述中央控制单元还用于获取货运动车组的速度，用于在所述货运动车组的速度小于速度阈值时，根据接收到的复位指令控制目标车辆的复位继电器得电预设时间后失电。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元包括多个复位键及车辆标识；所述复位指令用于接收输入的复位指令；所述车辆标识用于标识相应复位键所对应的车辆。

在其中一种可能的实现方式中，所述车辆标识包括头车标识及拖车标识，所述头车标识及拖车标识分别对应有两个复位键。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元具有复位界面键及切除界面键，所述复位界面键用于将当前界面切换至复位界面，所述切除界面键用于将当前界面切换至切除界面；所述复位界面具有多个复位键，所述切除界面具有多个切除键及取消键。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元还设置有切除完成指示灯及复位完成指示灯。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元通过多功能车辆总线与所述中央控制单元通信连接，所述人机交互单元还通过硬线与所述中央控制单元电连接；

所述人机交互单元通过多功能车辆总线与所述制动控制单元通信连接，所述人机交互单元还通过用于热备份的硬线与所述制动控制单元电连接。

在其中一种可能的实现方式中，所述人机交互单元还具有压力显示区，所述压力显示区用于显示获取的各车辆制动缸的压力状态。

本申请第二方面实施例提供一种货运动车组，包括：车体及如前述任一项所述的控制系统；所述控制系统安装至所述车体。

本申请实施例提供一种空气制动的控制系统及货运动车组，在有车辆的空气制动出现故障时，能够在司机室及时完成对出现故障的目标车辆的空气制动的切除，无需操作人员耗费时间到达目标车辆，从而利于减少车辆因故障产生的耗时，减少对列车运行秩序的影响。此外，在需要进行制动复位时，也能够确保及时断电复位，从而进一步减少对列车运行秩序的影响。

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为一示例性实施例提供的控制系统的结构框图；

图2为一示例性实施例提供的切除键、取消键、车辆标识的位置示意图；

图3为一示例性实施例提供的切除界面的应用示意图；

图4为一示例性实施例提供的切除过程的流程示意图；

图5为一示例性实施例提供的复位键、车辆标识的位置示意图；

图6为一示例性实施例提供的复位界面的应用示意图；

图7为一示例性实施例提供的复位过程的流程示意图。

附图标记说明：

1-制动控制单元；

3-中央控制单元；

5-人机交互单元；51-切除键；52-取消键；53-车辆标识；54-复位键；55-切除界面键；56-复位界面键；57-显示区；58-切除完成指示灯；59-复位完成指示灯；60-操作未完成指示灯；61-制动控制键。

具体实施方式

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。

在货运动车组的运营过程中，在有车辆的空气制动出现故障时，通常需要将故障车辆的空气制动切除；用于切除空气制动的制动隔离塞门设置在各车辆内或设置在车辆下方，这就需要操作人员出现故障的目标车辆处去手动操作隔离塞门。然而，在上述过程，人工到达目标车厢需要一定的时间，导致所需时间较长，影响列车运营秩序

为了克服上述问题中的至少一个，本申请实施例提供一种空气制动的控制系统，在有车辆的空气制动出现故障时，能够在司机室及时完成对出现故障的目标车辆的空气制动的切除，无需操作人员耗费时间到达目标车辆，从而利于减少车辆因故障产生的耗时，减少对列车运行秩序的影响。

下面结合附图对本实施例提供的控制系统进行举例说明。

本实施例提供一种空气制动的控制系统，用于货运动车组，如图1所示，包括：制动控制单元(BCU)1、人机交互单元(HMI)5及中央控制单元(CCU)3。制动控制单元1用于控制空气制动的施加或缓解。人机交互单元5用于接收输入的切除目标车辆的空气制动系统的切除指令。中央控制单元3用于根据接收到的切除指令控制目标车辆的空气制动切除继电器将目标车辆的空气制动切除。需要说明的是：本实施例中的车辆是指单节车。

如图2所示，人机交互单元5具有制动控制键61，制动控制键61用于将人机交互单元5当前显示的界面切换至制动控制界面；制动控制界面可显示为制动切除界面或制动复位界面。在制动切除界面设置有多个切除键51，每个切除键51对应于一车辆，且每个车辆分别设置有切除键51。在一些示例中，切除键51和各车辆一一对应；在其它示例中，部分车辆如头车或拖车可设置有多个切除键51。

在有车辆的空气制动出现故障时，将该车辆作为目标车辆，用户可通过操作与该目标车辆对应的切除键51来将目标车辆的空气制动切除。其中，在具体实现时，关于空气制动故障的判断及提示可采用本领域的常规设置，例如可由货运动车组的网络系统将故障车辆发送至司机室，使得司机室能够及时采用相应的措施。其中出现故障的车辆可以为一节或多节，也即目标车辆可以为一节或多节。当有多节目标车辆时，可依次操作其对应的切除键51。

人机交互单元5包括多个车辆标识53；车辆标识53用于区分各切除键51对应的车辆；车辆标识53具体可以包括多个依次排布的标识区域，标识区域设置有标识符，标识符可以为数字或字母。以货运动车组具有8节车辆为例，则从头车至尾端，各节车辆对应的标识区域内的标识符可分别为01、02、03、04、05、06、07、08。在具体实现时，各车辆标识53可以分别设置于对应切除键51的正上方或正下方，以利于人机交互单元5显示界面的紧凑性。

可选地，人机交互单元5包括多个与各切除键51对应的取消键52。切除键51与取消键52互锁，其具体实现过程可采用本领域的常规设置。如此，在操作人员误操作某个切除键51时，可及时通过取消键52来解除。

在具体实现过程中，切除键51和取消键52发出的均为脉冲信号，中央控制单元3接收到人机交互单元5切除键51发送的切除指令后，通过目标车辆的I/O模块控制本车的空气制动切除继电器动作，由空气制动切除继电器控制单车空气制动切除。其中，空气制动切除继电器可以为双稳态继电器。示例性地，目标车辆的I/O模块可控制空气制动切除继电器得电或失电，从而通过空气制动切除继电器的触点组将本车的空气制动电路从整车制动控制系统中切除。

可选地，制动控制单元1还用于获取本车的切除状态信息并发送给人机交互单元5；人机交互单元5将切除状态信息发送给中央控制单元3；中央控制单元3根据切除状态信息判断是否切除成功，将判断结果发送给人机交互单元5进行显示。

具体地，制动控制单元1用于获取制动缸的压力信息，人机交互单元5将该压力信息发送给中央控制单元3，中央控制单元3根据该压力信息确定制动缸的压力已缓解则确定切除成功，人机交互单元5用于将切除成功的状态进行显示，具体可以通过指示灯进行显示，如其对应的指示灯亮起，或指示灯亮起特定的颜色如红色。若中央控制单元3确定制动缸压力未缓解，则生成故障诊断，并判断切除不成功，此时人机交互单元5可显示目标车辆制动缸的压力值。其中，在确定切除成功时，可显示制动缸压力值也可不显示。

另外，当压力信息包括具体压力值时，人机交互单元5还用于将压力值进行显示；此时，人机交互单元5具有压力显示区57，压力显示区57具有多个子显示区57，各子显示区57分别对应于各车辆标识53。示例性地，人机交互单元5的切除界面，从上至下依次是：切除键51、车辆标识53、取消键52、压力显示区57、切除完成指示灯58。

可选地，如图3所示，在切除键51的上方可设置有文字或字母标识，在取消键52的上方也设置有相应的文字或字母标识，以便于操作人员快速区分切除键51与取消键52。在压力显示区57的上方也对应设置有文字或字母标识，以提示操作人员此处显示的为制动缸的压力状态或压力值。在切除成功指示灯的左侧有右侧也设置文字或字母标识，以便于操作人员能够快速识别出其表示的信息。

本示例中，通过对上述操作键、标识符、显示区57及指示灯等的相对位置关系的设置，利于人机交互单元5显示界面的合理布局，利于减小占用空间，且能够展示较全面的信息。

切除的具体流程可以如下，如图4所示，操作人员操作某一切除键51；中央控制单元3通过相应单车的I/O模块控制硬线将该单车的空气制动电路切除；空气制动系统如制动控制器通过人机交互单元5向中央控制单元3反馈压力信息，中央控制单元3判断相应制动缸是否缓解，若是，则向人机交互单元5发送切除成功的消息，人机交互单元5控制切除完成指示灯58亮起；若判断的结果是未缓解，则生成故障诊断，其而降切除不成功的消息发送给人机交互单元5，人机交互单元5将制动缸压力值进行显示，且切除完成指示灯58不亮，操作未完成指示灯60亮。

相关技术中，在切除之后需要复位时，复位空气制动的供电空开设置在各车厢内，仍然需要操作人员耗费时间到达故障车辆操作供电空开，以实现对其空气制动的复位。

为了克服上述问题，以进一步减少对线上列车运营的影响，本实施例中，人机交互单元5还用于接收输入的复位目标车辆的空气制动系统的复位指令；中央控制单元3还用于根据接收到的复位指令控制控制目标车辆的制动控制单元1重启，制动控制单元1重启后空气制动系统复位。

具体地，控制系统还包括；复位继电器；中央控制单元3用于根据复位指令控制目标车辆的复位继电器得电预设时间后失电；复位继电器的常闭触点与制动控制单元1串联；复位继电器用于通过其常闭触点控制制动控制单元1断电预设时间后得电，制动控制单元1得电时空气制动系统复位，也即将目标车辆的空气制动重启。

需要说明的是：关于本实施例中的继电器，本实施例未做说明的部分，可采用本领域的常规设置，例如其电连接关系及实现过程可采用本领域的常规设置。

其中，为了确保列车安全，中央控制单元3还用于获取货运动车组的速度，用于在货运动车组的速度小于速度阈值时，根据接收到的复位指令控制目标车辆的复位继电器得电预设时间后失电。速度阈值可以为5Km/h。

人机交互单元5具有复位界面键56及切除界面键55，复位界面键56用于将当前界面切换至复位界面，切除界面键55用于将当前界面切换至切除界面；复位界面具有多个复位键54，切除界面具有多个切除键51及取消键52。

在需要切除制动时，可先操作人机显示界面的制动控制键61，此时可默认机内切除界面，若此时显示的不是切除界面，可通过操作切除界面键55将当前界面切换至切除界面。在需要复位时，可通过操作切除界面的复位界面键56，以将切除界面切换至复位界面。相应地，复位界面设置有切除界面键55。

切除界面设置有多个复位键54及车辆标识53；复位指令用于接收输入的复位指令；车辆标识53用于标识相应复位键54所对应的车辆。其中，车辆标识53的实现与功能可与前述示例相同，此处不再赘述。

复位键54的上方可设置有文字或字母标识，用于指示其功能。各节车辆分别设置有独立的复位键54。其中，部分车辆如头车及拖车，可分别设有两个复位键54，操作其中任一复位键54，均可实现复位，以确保控制制动能够复位。复位界面还具有复位完成指示灯59，在复位完成时，该复位完成指示灯59亮起，具体可以亮起为绿色。

此外，复位界面和切除界面还可设置有操作未完成指示灯60，操作未完成指示灯60可亮起时表示切除或复位未完成；操作未完成指示灯60可亮起时可以为除红色和绿色之外的颜色，如黄色或灰色等。

其中，切除完成指示灯58、复位完成指示灯59、操作未完成指示灯60、切除界面键55或复位界面键56可并排设置，以利于排布的紧凑性。

在具体实现过程中，司机室和机械师工作区分别设置有人机交互单元5，司机室和机械师工作区均可通过人机交互单元5实现切除或复位操作。如图5及图6所示，复位界面上包括各个车的车号，车号作为车辆标识；其中头车和拖车各设置两个复位键54，也即01/08、03/06车分别设置2个复位键54。

若想复位某车BCU，可通过复位键54来选择相应的车号；CCU收到HMI的复位键54按下BCU复位指令时，可通过单车的DO模块输出高电平，控制单车BCU的复位继电器得电，BCU的供电电路上串接的该复位继电器的常闭触点断开，BCU断电；延时15s后，BCU断电指令消除，单车DO模块输出低电平，相应的复位继电器不得电，串接在BCU的供电电路上的常闭触点闭合，BCU得电，实现重启。

复位界面从上到下可以为：复位键54、车辆标识53、复位键54(针对头车和拖车)、压力显示区57、复位完成指示灯59。其中，复位键54为自复位式；在有复位键54被操作时，HMI发出3s脉冲，闪烁一下后HMI复位键54回弹到初始状态。

具体地的复位流程可以如下：如图7所示，操作人员操作某一复位键54；中央控制单元3判断当前车速是否低于5Km/h，若是，则通过I/O模块控制硬线给相应车辆的BCU供电；中央控制单元3判断制动系统是否正常发出生命信号，若是，则给人机交互单元5发送复位成功的消息，使得人机交互单元5控制复位完成指示灯59亮起，若没有发出生命信号，则中央控制单元3告知人机交互单元5复位失败，人机交互单元5的复位完成指示灯59不亮，且操作未完成指示灯60亮。

在上述各示例中，在上述切除和复位过程中，采用网络优先、硬线热备份的原则。具体地，人机交互单元5通过多功能车辆总线与中央控制单元3通信连接，人机交互单元5还通过硬线与中央控制单元3电连接；人机交互单元5通过多功能车辆总线与制动控制单元1通信连接，人机交互单元5还通过硬线与制动控制单元1电连接。

当车辆网络正常的情况下，操作人员可通过设置在人机交互单元5的操作键发送指令，并经过网络实现制动系统的复位和切除。当网络故障的时候，列车还可以通过硬线进行制动复位和隔离。

在上述各示例中，切除键51、取消键52、复位键54、切除界面键55、复位界面键56等操作键均可采用软按键。另外，各单元之间的信号传递情况可如表1所示。

表1各单元之间的信号传递

发送端	信号	接收端
			人机交互单元	某车制动复位指令	中央控制单元
人机交互单元	某车制动切除指令	中央控制单元
			中央控制单元	某车制动复位指令	I/O模块
中央控制单元	某车制动切除指令	I/O模块
			中央控制单元	某车制动复位完成	人机交互单元
制动控制单元	各车制动缸压力值	人机交互单元

在上述各示例提供的控制系统，能够保证货运动车组制动系统故障后可及时断电复位，快速解决制动故障，保证及时修复制动功能；还能够保证货运动车组制动故障后可及时切除，提高制动切除效率，避免列车运营中制动故障引起运营秩序紊乱，列车晚点等后果；并且，无需对列车的硬件进行大幅改动，利于降低设备成本和开发周期。此外，还能将切除结果或复位结果进行显示，若复位不成功无法修复制动能，利于及时切除关门车的制动，减少对列车运营秩序的影响。

本实施例还提供一种货运动车组，包括：车体及如前述任一示例中的控制系统；控制系统安装至车体。其中，控制系统的结构、功能及实现过程与前述相同，此处不再赘述。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“头”、“尾”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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 (13)

1.一种空气制动的控制系统，用于货运动车组，其特征在于，包括：

制动控制单元，用于控制空气制动的施加或缓解；

人机交互单元，用于接收输入的切除目标车辆的空气制动系统的切除指令；

中央控制单元，用于根据接收到的切除指令控制目标车辆的空气制动切除继电器将目标车辆的空气制动切除。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元包括多个切除键、对应的取消键及车辆标识；所述切除键与取消键互锁；

所述切除键用于接收输入的切除指令；

所述取消键用于接收输入的取消切除指令；

所述车辆标识用于标识相应切除键对应的车辆。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述制动控制单元用于获取切除状态信息并发送给所述人机交互单元；

所述人机交互单元将所述切除状态信息发送给所述中央控制单元；

所述中央控制单元根据所述切除状态信息判断是否切除成功，将判断结果发送给所述人机交互单元进行显示。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元还用于接收输入的复位目标车辆的空气制动系统的复位指令；

所述中央控制单元还用于根据接收到的复位指令控制控制目标车辆的制动控制单元重启，所述制动控制单元重启后所述空气制动系统复位。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，还包括；复位继电器；所述中央控制单元用于根据所述复位指令控制目标车辆的复位继电器得电预设时间后失电；

所述复位继电器的常闭触点与所述制动控制单元串联；所述复位继电器用于通过其常闭触点控制所述制动控制单元断电预设时间后得电，所述制动控制单元得电时所述空气制动系统复位。

6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述中央控制单元还用于获取货运动车组的速度，用于在所述货运动车组的速度小于速度阈值时，根据接收到的复位指令控制目标车辆的复位继电器得电预设时间后失电。

7.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元包括多个复位键及车辆标识；所述复位指令用于接收输入的复位指令；所述车辆标识用于标识相应复位键所对应的车辆。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述车辆标识包括头车标识及拖车标识，所述头车标识及拖车标识分别对应有两个复位键。

9.根据权利要求4-8任一项所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元具有复位界面键及切除界面键，所述复位界面键用于将当前界面切换至复位界面，所述切除界面键用于将当前界面切换至切除界面；所述复位界面具有多个复位键，所述切除界面具有多个切除键及取消键。

10.根据权利要求4-8任一项所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元还设置有切除完成指示灯及复位完成指示灯。

11.根据权利要求1-8任一项所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元通过多功能车辆总线与所述中央控制单元通信连接，所述人机交互单元还通过用于热备份的硬线与所述中央控制单元电连接；

所述人机交互单元通过多功能车辆总线与所述制动控制单元通信连接，所述人机交互单元还通过硬线与所述制动控制单元电连接。

12.根据权利要求1-8任一项所述的控制系统，其特征在于，所述人机交互单元还具有压力显示区，所述压力显示区用于显示获取的各车辆制动缸的压力状态。

13.一种货运动车组，其特征在于，包括：车体及如权利要求1-12任一项所述的控制系统；所述控制系统安装至所述车体。

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