CN113911167A - 一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，将不同位置制动控制单元网关阀输出的超速信号进行并联，然后串入紧急制动环内，当列车发生超速时，网关阀内常闭触点断开从而使整车环路失电，并且为了防止同一个单元内两个网关阀出现故障均不能输出超速信号，采取相互独立的不同控制单元硬线信号并联冗余设计，如此通过冗余的硬线控制电路，实现列车超速时下的及时紧急制动，可有效避免网络系统自身故障和数据流传输过程中故障带来的列车安全隐患，提高系统的安全可靠性，本设计可推广到轨道交通多编组全自动无人驾驶超速保护控制电路中，易于实现、且安全可靠，不需要额外增加继电器或其他设备转换，独立于网络系统，提高了列车的安全性，真正做到了安全运营。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，属于轨道交通车辆技术领域。
背景技术
目前城轨地铁车辆中超速保护控制需要网络系统参与控制，但网络系统由于硬件设备限制，最高安全等级只能达到SIL2等级，在全自动无人驾驶列车中，对车辆安全等级要求较高，超速保护功能要求达到SIL4等级，网络系统控制电路很难满足无人驾驶安全等级要求。随着轨道交通的快速发展，越来越多的地铁线路采用全自动无人驾驶列车，因此解决这一问题势在必行。
现有的超速控制电路存在两类问题：第一类是现有控制方案依靠网络系统传输数据和实现控制逻辑，但是网络系统存在自身软硬件故障和传输故障，降低了系统的安全性；第二类是网络系统故障是依靠紧急牵引继电器触点隔离此信号，虽然此时列车限速运行，但是还是存在安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，采用全新并联冗余结构，结合紧急制动环路，能够高效实现车辆的超速保护，提高列车安全性。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，应用于多编组列车中的各个单元车组，实现对多编组列车的超速保护；包括各单元车组分别均对应的各个速度传感器，以及各单元车组中首、尾列车上分别均设置的制动控制单元网关阀BCU1；
其中，单个单元车组所对应速度传感器的数量与该单元车组中各车下转向架的轴的数量相等，且彼此一一对应，各速度传感器分别设置于其所对应单元车组中对应车下转向架的对应轴上；各速度传感器分别均与其所对应单元车组中分设在首、尾列车上的两个制动控制单元网关阀BCU1相连接；
由各单元车组中分别选择一个位于首列车或尾列车上的制动控制单元网关阀BCU1，组合构成第一网关阀组，并且第一网关阀组中各制动控制单元网关阀BCU1分别对应其所在单元车组中首列车或尾列车的位置中，存在首列车位置与尾列车位置；各单元车组中剩余一个位于首列车或尾列车上的制动控制单元网关阀BCU1，组合构成第二网关阀组；
第一网关阀组中的各制动控制单元网关阀BCU1彼此并联，且构成第一并联输出触点；第二网关阀组中的各制动控制单元网关阀BCU1彼此并联，且构成第二并联输出触点；第一并联输出触点与第二并联输出触点串联于多编组列车所对应的列车紧急制动环路中。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括所述第一网关阀组、所述第二网关阀组分别所对应的至少一个零速继电器ZVR，各零速继电器ZVR分别与其所对应网关阀组并联。
作为本发明的一种优选技术方案：定义多编组列车整体的其中一端有司机室的拖车为第一端部拖车，以及定义多编组列车整体的另一端有司机室的拖车为第二端部拖车；所述多编组列车所对应列车紧急制动环路的结构如下：
所述第一并联输出触点位于第一端部拖车上，第二并联输出触点位于第二端部拖车上，第一并联输出触点的一端依次串联第一蘑菇按钮EMPB1、第一司机室占用继电器COR1、电源正电压，第一并联输出触点的另一端依次经过各列车至第二端部拖车、并连接第二端部拖车中第二并联输出触点的一端，第二并联输出触点的另一端依次串联第二蘑菇按钮EMPB2、第二司机室占用继电器COR2、电源正电压；
第二蘑菇按钮EMPB2与第二司机室占用继电器COR2之间连接点连接第四司机室占用继电器COR4的其中一端，第四司机室占用继电器COR4的另一端分别对接第六司机室占用继电器COR6的其中一端、第二连挂继电器CTR2的其中一端、第四连挂继电器CTR4的其中一端，第四连挂继电器CTR4的另一端分别对接第八司机室占用继电器COR8的其中一端、第十司机室占用继电器COR10的其中一端、第六连挂继电器CTR6的其中一端，列车连挂时第二连挂继电器CTR2的另一端与第六连挂继电器CTR6的另一端通过连挂车相连接，第十司机室占用继电器COR10的另一端依次串联至少一个第二紧急制动接触器EBK2后、对接电源负电压，全部第二紧急制动接触器EBK2相串联结构的两端之间并联第二反向二极管模块；
第六司机室占用继电器COR6的另一端与第八司机室占用继电器COR8的另一端彼此相连接，且该连接点依次经过各列车至第一端部拖车、并分别连接第一端部拖车中第五司机室占用继电器COR5的其中一端、第七司机室占用继电器COR7的其中一端，第五司机室占用继电器COR5的另一端分别对接第三司机室占用继电器COR3的其中一端、第一连挂继电器CTR1的其中一端、第三连挂继电器CTR3的其中一端，第七司机室占用继电器COR7的另一端分别对接第三连挂继电器CTR3的另一端、第五连挂继电器CTR5的其中一端、第九司机室占用继电器COR9的其中一端，列车连挂时第一连挂继电器CTR1的另一端与第五连挂继电器CTR5的另一端通过连挂车相连接，第三司机室占用继电器COR3的另一端对接第一蘑菇按钮EMPB1与第一司机室占用继电器COR1之间的连接点；
第九司机室占用继电器COR9的另一端依次串联至少一个第一紧急制动接触器EBK1后、对接电源负电压，全部第一紧急制动接触器EBK1相串联结构的两端之间并联第一反向二极管模块。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第一并联输出触点另一端依次经过各列车至第二端部拖车的结构中，以及第六司机室占用继电器COR6与第八司机室占用继电器COR8之间相连接点依次经过各列车至第一端部拖车的结构中，相邻列车之间应用并联连接结构进行相连。
本发明所述一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，将不同位置制动控制单元网关阀输出的超速信号进行并联，然后串入紧急制动环内，当列车发生超速时，网关阀内常闭触点断开从而使整车环路失电，并且为了防止同一个单元内两个网关阀出现故障均不能输出超速信号，采取相互独立的不同控制单元硬线信号并联冗余设计，如此通过冗余的硬线控制电路，实现列车超速时下的及时紧急制动，可有效避免网络系统自身故障和数据流传输过程中故障带来的列车安全隐患，提高系统的安全可靠性，本设计可推广到轨道交通多编组全自动无人驾驶超速保护控制电路中，易于实现、且安全可靠，不需要额外增加继电器或其他设备转换，独立于网络系统，提高了列车的安全性，真正做到了安全运营。
附图说明
图1是本发明设计应用中6编组车辆超速保护控制电路示意图；
图2是本发明设计应用中8编组车辆超速保护控制电路示意图；
图3是本发明设计车辆超速保护控制电路接入列车紧急制动环路示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
超速保护是当列车运营速度超过车辆允许安全速度施加的一种保护措施，是保证列车安全的重要措施之一。车辆紧急制动控制是将影响到车辆安全的相关条件全部串入一个列车级环路中，只要环路中任一条件不满足要求，导致环路断开，列车执行紧急制动。本发明将不同制动控制单元的网关阀输出的超速信号并联，然后串入紧急制动环内，当列车发生超速时，该网关阀内常闭触点断开从而使整车环路失电，为了防止同一个单元内两个网关阀出现故障均不能输出超速信号，采取相互独立的不同控制单元硬线信号并联冗余设计，提高系统的安全可靠性，该控制方案也适用于多编组的列车。
具体来说，本发明设计了一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，应用于多编组列车中的各个单元车组，实现对多编组列车的超速保护；实际应用当中，如图1和图2所示，具体设计包括各单元车组分别均对应的各个速度传感器，以及各单元车组中首、尾列车上分别均设置的制动控制单元网关阀BCU1。
其中，单个单元车组所对应速度传感器的数量与该单元车组中各车下转向架的轴的数量相等，且彼此一一对应，各速度传感器分别设置于其所对应单元车组中对应车下转向架的对应轴上；各速度传感器分别均与其所对应单元车组中分设在首、尾列车上的两个制动控制单元网关阀BCU1相连接。
由各单元车组中分别选择一个位于首列车或尾列车上的制动控制单元网关阀BCU1，组合构成第一网关阀组，并且第一网关阀组中各制动控制单元网关阀BCU1分别对应其所在单元车组中首列车或尾列车的位置中，存在首列车位置与尾列车位置；各单元车组中剩余一个位于首列车或尾列车上的制动控制单元网关阀BCU1，组合构成第二网关阀组。
第一网关阀组中的各制动控制单元网关阀BCU1彼此并联，且构成第一并联输出触点；第二网关阀组中的各制动控制单元网关阀BCU1彼此并联，且构成第二并联输出触点；第一并联输出触点与第二并联输出触点串联于多编组列车所对应的列车紧急制动环路中。
还包括所述第一网关阀组、所述第二网关阀组分别所对应的至少一个零速继电器ZVR，各零速继电器ZVR分别与其所对应网关阀组并联。
进一步实施应用中，定义多编组列车整体的其中一端有司机室的拖车为第一端部拖车，以及定义多编组列车整体的另一端有司机室的拖车为第二端部拖车；如图3所示，所述多编组列车所对应列车紧急制动环路的结构如下。
所述第一并联输出触点位于第一端部拖车上，第二并联输出触点位于第二端部拖车上，第一并联输出触点的一端依次串联第一蘑菇按钮EMPB1、第一司机室占用继电器COR1、电源正电压，第一并联输出触点的另一端依次经过各列车至第二端部拖车、并连接第二端部拖车中第二并联输出触点的一端，第二并联输出触点的另一端依次串联第二蘑菇按钮EMPB2、第二司机室占用继电器COR2、电源正电压。
实际应用中，第一并联输出触点另一端依次经过各列车至第二端部拖车的结构中，以及第六司机室占用继电器COR6与第八司机室占用继电器COR8之间相连接点依次经过各列车至第一端部拖车的结构中，相邻列车之间应用并联连接结构进行相连。
第二蘑菇按钮EMPB2与第二司机室占用继电器COR2之间连接点连接第四司机室占用继电器COR4的其中一端，第四司机室占用继电器COR4的另一端分别对接第六司机室占用继电器COR6的其中一端、第二连挂继电器CTR2的其中一端、第四连挂继电器CTR4的其中一端，第四连挂继电器CTR4的另一端分别对接第八司机室占用继电器COR8的其中一端、第十司机室占用继电器COR10的其中一端、第六连挂继电器CTR6的其中一端，列车连挂时第二连挂继电器CTR2的另一端与第六连挂继电器CTR6的另一端通过连挂车相连接，第十司机室占用继电器COR10的另一端依次串联至少一个第二紧急制动接触器EBK2后、对接电源负电压，全部第二紧急制动接触器EBK2相串联结构的两端之间并联第二反向二极管模块。
第六司机室占用继电器COR6的另一端与第八司机室占用继电器COR8的另一端彼此相连接，且该连接点依次经过各列车至第一端部拖车、并分别连接第一端部拖车中第五司机室占用继电器COR5的其中一端、第七司机室占用继电器COR7的其中一端，第五司机室占用继电器COR5的另一端分别对接第三司机室占用继电器COR3的其中一端、第一连挂继电器CTR1的其中一端、第三连挂继电器CTR3的其中一端，第七司机室占用继电器COR7的另一端分别对接第三连挂继电器CTR3的另一端、第五连挂继电器CTR5的其中一端、第九司机室占用继电器COR9的其中一端，列车连挂时第一连挂继电器CTR1的另一端与第五连挂继电器CTR5的另一端通过连挂车相连接，第三司机室占用继电器COR3的另一端对接第一蘑菇按钮EMPB1与第一司机室占用继电器COR1之间的连接点。
第九司机室占用继电器COR9的另一端依次串联至少一个第一紧急制动接触器EBK1后、对接电源负电压，全部第一紧急制动接触器EBK1相串联结构的两端之间并联第一反向二极管模块。
实际应用当中，如图1所示，以6编组列车为例，各单元车组中Tc车和M车分别均有一个制动控制单元网关阀BCU1，各单元车组中的各车下转向架每个轴都安装有速度传感器，没有发生超速时，制动控制单元网关阀BCU1内触点保持闭合，当车辆超速，速度传感器检测到超速时，速度传感器将超速信号发送给本单元车组的制动控制单元网关阀BCU1，对应常闭触点断开。为了防止同一单元网关阀内触点出现故障，提高系统的可靠性，即将两个不同单元位置的制动控制单元网关阀BCU1信号并联，即所设计第一网关阀组中各制动控制单元网关阀BCU1分别对应其所在单元车组中首列车或尾列车的位置中，存在首列车位置与尾列车位置，指第一网关阀组中各制动控制单元网关阀BCU1所来自的各位置中，包括首列车位置与尾列车位置，当这里不同位置均输出超速信号时，对应电路失电，作用于列车紧急制动环路；当列车处于零速时，此时车辆处于静止状态，不需要对列车速度进行判断，故使用零速继电器触点隔离超速信号，以防止制动系统触点假故障或其他情况发生，提高电路的可靠性。
进一步，如图3所示，将超速保护检测电路串入列车紧急制动环路内，当列车出现超速时，超速保护检测失电，紧急制动接触器失电，列车执行紧急制动。
上述设计控制电路可推广至多编组车辆，如图2所示，8编组列车，中间单元新增两节动车，每节动车均设置一个网关阀BCU1，该控制单元与前后三节列车无CAN通讯，成为一个独立的控制单元，超速保护检测电路中分别选取每个独立控制单元的一个制动控制单元网关阀BCU1并联作为一个节点串入列车超速保护控制环路中，即图3中序号5的位置，因此每列车有两个组节点串入列车超速保护控制环路中，当每个独立控制单元的制动控制单元网关阀BCU1均输出超速信号时，制动控制单元网关阀BCU1内常闭触点断开，图3中序号5的位置断开，整个环路失电触发紧急制动，同时为了防止车辆零速时制动系统触点假故障或其他情况发生，在每个节点并联电路中并入一组零速继电器触点，列车处于静止状态，不需要对列车速度进行判断。以此类推，多编组列车也可采用类似控制电路实现硬线超速保护。
在实际实施应用中，如图3所示。在车辆唤醒时，第一端部拖车上第一司机室占用继电器COR1）得电闭合，在第一蘑菇按钮EMPB1没有按下情况下闭合，整车环路从标记5紧急制动列车环线（去线）到另一单元5，由于第二端部拖车司机室没有激活，第四司机室占用继电器COR4不得电，常闭触点闭合，环路从第二端部拖车上第四司机室占用继电器COR4常闭触点到紧急制动列车环线（回线）回到本单元，在车辆没有连挂情况下第三连挂继电器CTR3、第四连挂继电器CTR4不得电保持闭合，整个环路控制整车紧急制动接触器7，只要第一端部拖车上标记5位置或者第二端部拖车标记5位置任一失电时，紧急制动接触器7失电，空气制动系统将执行紧急制动，当车辆速度低于86km/h时，各制动控制单元网关阀BCU1内触点闭合，但紧急制动不可逆，车辆直至停车。
上述技术方案所设计一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，将不同位置制动控制单元网关阀输出的超速信号进行并联，然后串入紧急制动环内，当列车发生超速时，网关阀内常闭触点断开从而使整车环路失电，并且为了防止同一个单元内两个网关阀出现故障均不能输出超速信号，采取相互独立的不同控制单元硬线信号并联冗余设计，如此通过冗余的硬线控制电路，实现列车超速时下的及时紧急制动，可有效避免网络系统自身故障和数据流传输过程中故障带来的列车安全隐患，提高系统的安全可靠性，本设计可推广到轨道交通多编组全自动无人驾驶超速保护控制电路中，易于实现、且安全可靠，不需要额外增加继电器或其他设备转换，独立于网络系统，提高了列车的安全性，真正做到了安全运营。
下面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (4)
1.一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，应用于多编组列车中的各个单元车组，实现对多编组列车的超速保护；其特征在于：包括各单元车组分别均对应的各个速度传感器，以及各单元车组中首、尾列车上分别均设置的制动控制单元网关阀BCU1；
其中，单个单元车组所对应速度传感器的数量与该单元车组中各车下转向架的轴的数量相等，且彼此一一对应，各速度传感器分别设置于其所对应单元车组中对应车下转向架的对应轴上；各速度传感器分别均与其所对应单元车组中分设在首、尾列车上的两个制动控制单元网关阀BCU1相连接；
由各单元车组中分别选择一个位于首列车或尾列车上的制动控制单元网关阀BCU1，组合构成第一网关阀组，并且第一网关阀组中各制动控制单元网关阀BCU1分别对应其所在单元车组中首列车或尾列车的位置中，存在首列车位置与尾列车位置；各单元车组中剩余一个位于首列车或尾列车上的制动控制单元网关阀BCU1，组合构成第二网关阀组；
第一网关阀组中的各制动控制单元网关阀BCU1彼此并联，且构成第一并联输出触点；第二网关阀组中的各制动控制单元网关阀BCU1彼此并联，且构成第二并联输出触点；第一并联输出触点与第二并联输出触点串联于多编组列车所对应的列车紧急制动环路中。
2.根据权利要求1所述一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，其特征在于：还包括所述第一网关阀组、所述第二网关阀组分别所对应的至少一个零速继电器ZVR，各零速继电器ZVR分别与其所对应网关阀组并联。
3.根据权利要求1或2所述一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，其特征在于：定义多编组列车整体的其中一端有司机室的拖车为第一端部拖车，以及定义多编组列车整体的另一端有司机室的拖车为第二端部拖车；所述多编组列车所对应列车紧急制动环路的结构如下：
所述第一并联输出触点位于第一端部拖车上，第二并联输出触点位于第二端部拖车上，第一并联输出触点的一端依次串联第一蘑菇按钮EMPB1、第一司机室占用继电器COR1、电源正电压，第一并联输出触点的另一端依次经过各列车至第二端部拖车、并连接第二端部拖车中第二并联输出触点的一端，第二并联输出触点的另一端依次串联第二蘑菇按钮EMPB2、第二司机室占用继电器COR2、电源正电压；
第二蘑菇按钮EMPB2与第二司机室占用继电器COR2之间连接点连接第四司机室占用继电器COR4的其中一端，第四司机室占用继电器COR4的另一端分别对接第六司机室占用继电器COR6的其中一端、第二连挂继电器CTR2的其中一端、第四连挂继电器CTR4的其中一端，第四连挂继电器CTR4的另一端分别对接第八司机室占用继电器COR8的其中一端、第十司机室占用继电器COR10的其中一端、第六连挂继电器CTR6的其中一端，列车连挂时第二连挂继电器CTR2的另一端与第六连挂继电器CTR6的另一端通过连挂车相连接，第十司机室占用继电器COR10的另一端依次串联至少一个第二紧急制动接触器EBK2后、对接电源负电压，全部第二紧急制动接触器EBK2相串联结构的两端之间并联第二反向二极管模块；
第六司机室占用继电器COR6的另一端与第八司机室占用继电器COR8的另一端彼此相连接，且该连接点依次经过各列车至第一端部拖车、并分别连接第一端部拖车中第五司机室占用继电器COR5的其中一端、第七司机室占用继电器COR7的其中一端，第五司机室占用继电器COR5的另一端分别对接第三司机室占用继电器COR3的其中一端、第一连挂继电器CTR1的其中一端、第三连挂继电器CTR3的其中一端，第七司机室占用继电器COR7的另一端分别对接第三连挂继电器CTR3的另一端、第五连挂继电器CTR5的其中一端、第九司机室占用继电器COR9的其中一端，列车连挂时第一连挂继电器CTR1的另一端与第五连挂继电器CTR5的另一端通过连挂车相连接，第三司机室占用继电器COR3的另一端对接第一蘑菇按钮EMPB1与第一司机室占用继电器COR1之间的连接点；
第九司机室占用继电器COR9的另一端依次串联至少一个第一紧急制动接触器EBK1后、对接电源负电压，全部第一紧急制动接触器EBK1相串联结构的两端之间并联第一反向二极管模块。
4.根据权利要求3所述一种适用于无人驾驶车辆的超速保护控制电路，其特征在于：所述第一并联输出触点另一端依次经过各列车至第二端部拖车的结构中，以及第六司机室占用继电器COR6与第八司机室占用继电器COR8之间相连接点依次经过各列车至第一端部拖车的结构中，相邻列车之间应用并联连接结构进行相连。
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