CN116749930A - 一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法 - Google Patents

一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法 Download PDF

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CN116749930A CN202310548777.0A CN202310548777A CN116749930A CN 116749930 A CN116749930 A CN 116749930A CN 202310548777 A CN202310548777 A CN 202310548777A CN 116749930 A CN116749930 A CN 116749930A
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王伟
施远非
杨爽
刘晓亮
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Abstract

本发明公开一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法，其车辆机械制动控制系统由气动控制系统、电制动控制系统、信号处理系统和可调节机械制动控制系统组成；在列车运行过程中，当电制动系统出现异常时，制动系统的EBCU电制动控制单元根据信号系统或司控器的级位信号对比例阀进行控制，通过可调节的机械制动力实现列车紧急制动和停车制动；本发明的控制方法，主要通过软件变量的输出真值验算和信号数字的转换执行处理来实现对列车的缓解制动控制、机械制动系统监控、常用制动的手动运行和自动运行的控制、紧急制动控制及制动测试的控制。

Description

一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，主要涉及一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法。
背景技术
如今，交通运输压力越来越大，空中轨道列车(简称“空轨列车”)可作为城市繁华区、居民聚集区、风景旅游区、大型商圈、博览会等地区的交通工具，还可作为机场、地铁、火车站、长途客运站之间的中转接续工具，有望缓解与日俱增的交通运输压力。
悬挂式单轨车辆是通过立柱将轨道梁架于空中，轨道梁为底部开口的钢制箱型梁，车辆走行机构沿着箱型梁内部的轨道运行，而车厢悬挂在轨道之下。
通常情况下，现有的悬挂式单轨车辆制动系统单独采用液压或气动制动控制。液压制动控制系统较为复杂，全寿命成本高，气动控制系统制动能力有限，无法满足高制动减速度，大的制动能力要求。纯气动制动系统安装空间大、制动力一般只能满足1.3m/s 2 制动减速度，难以满足更高的制动减速度需求。
采用电制动为车辆提供制动力，使其能够按照系统要求进行减速及停车。但是当电制动系统出现异常，如过压、过流、过温或是空转滑行等情况下，则电制动系统无法保证车辆的制动性能。
CN106043261B-气液复合制动作用装置及悬挂式单轨车辆用复合制动系统，公开了一种悬挂式单轨车辆气液复合制动技术，其发明是将空气制动和液压制动结合使用实现对列车的制动；CN111497899A-一种悬挂式单轨车辆的控制方法-公开了一种使电制动和液压制动共同参与的制动技术方案；CN108423012B一种空轨列车及其控制方法-公开的一种制动方法是利用列车向前后“喷气”的方式来实现空轨列车运行的制动。
以上与本发明主题相对较接近专利技术方案对列车的制动都存在一定的制动功能单一、制动控制延时和制动不足问题，没有达到对列车制动控制的理想效果，尤其是针对悬挂式单轨车辆的运行制动控制。
为此，如何解决悬挂式单轨车辆电制动异常情况下的车辆制动问题，最大限度的保证车辆安全，是本领域技术人员需解决的问题。
发明内容
鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法，可以为车辆在运行过程中电制动系统出现异常或是车辆出现空转滑行时，机械制动系统为车辆提供可调节的机械制动力，实现车辆的停车制动以及紧急制动，具体技术方案如下：
一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法，包括气动控制系统、电制动控制系统、信号处理系统和可调节机械制动控制系统；其特征在于：所述气动控制系统包括空气压缩机、自动排水阀、脱水干燥装置、防冻装置、风缸、止逆阀、空气过滤器、、继动阀、第一活塞阀、第二活塞阀、第三活塞阀；所述电制动控制系统EBCU电制动组件上设有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一压力开关、第二压力开关、比例阀；第一弹簧制动缸，第二弹簧制动缸；所述可调节机械制动控制系统由EBCU电制动控制单元根据信号系统或司控器的级位信号对比例阀进行控制，施加可调节的机械制动力；再由EBCU电制动控制单元根据信号系统或车辆的信号对三个电磁阀进行控制，通过压力开关检测弹簧制动缸压力值施加停车制动或紧急制动；所述信号处理系统包括车载运行控制软件及其控制算法；所述控制算法应用功能包括：功能（一）.缓解制动；功能（二）.监控制动系统；功能（三）. 常用制动；功能（四）.紧急制动；功能（五）.制动测试。
进一步地，所述的空气压缩机为机械制动系统提供制动所需的压缩空气，压缩空气经自动排水阀、脱水干燥装置、空气过滤器进行干燥以及过滤处理后被送到比例阀，阀门根据车辆端电气控制的电流-气压特性曲线被激活并产生预调压力；所述预调压力会在继动阀被转换成等值的第一弹簧制动缸及第二弹簧制动缸压力。
进一步地，所述的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀得电时，将启动对应的第一活塞阀、第二活塞阀、第三活塞阀，活塞阀启动后将保持气路通路状态，制动压缩空气被送到第一弹簧制动缸，第二弹簧制动缸；失电时，励磁消失，将关断对应的第一活塞阀、第二活塞阀、第三活塞阀，并通过第一弹簧制动缸，第二弹簧制动缸的排气产生最大的空气弹簧制动力。
进一步地，所述的可调节机械制动控制系统通过比例阀和电子控制设备配合工作产生6.7-0bar范围内的压力变化，从而可以给车辆施加不同大小的机械制动力。
进一步地，所述的可调节机械制动控制系统当第二电磁阀13、第二活塞阀以及第三电磁阀、第三活塞阀中的一个不处于排气状态刹车状态，则可通过第一弹簧制动缸，第二弹簧制动缸之间的直接连接管路实现两个弹簧制动缸的排气开始制动。
本发明一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法，其控制算法应用功能如下：
功能（一）：缓解制动
当比例阀用最大控制电流进行激励，且第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀已励磁，第一弹簧制动缸及第二弹簧制动缸的制动压力上升至3.5bar，机械制动被缓解；
缓解转向架上的第一电磁阀:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive11FW1LoesenS2转向架上的电第一电磁阀激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive11FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的第一电磁阀”=真值；
-局部软件变量“LxBrsKmdSive11FW1LoesenS2 指令转向架上的第一电磁阀激活”=真值；
缓解转向架上的第二电磁阀:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive13FW1LoesenS2转向架上的电第二电磁阀激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量 “LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive13FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的第二电磁阀”=真值；
-局部软件变量 “LxBrsKmdSive13FW1LoesenS2 指令转向架上的第二电磁阀激活”=真值；
缓解转向架上的第三电磁阀15:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive15FW1LoesenS2转向架上的电第三电磁阀激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量 “LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive15FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的电磁阀”=真值；
-局部软件变量 “LxBrsKmdSive15FW1LoesenS2 指令转向架上的电磁阀激活”=真值；
缓解转向架上的比例阀:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdReveFW1LoesenS2转向架上的比例阀激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestReveFW1LoesenS2测试开关 接通转向架上的比例阀”=真值；
-局部软件变量“LxBrsKmdReveFW1LoesenS2指令转向架上的比例阀激活”=真值。
功能（二）：监控制动系统
信息传输至HMI进行显示：
下述输入变量将直接传输至HMI软件变量中：
-HMI软件变量“ QeBrsDruck7barFW1_IOS2报警器 转向架现有制动压力为7 bar”=输入变量“ IxBrsDruck7barFW1_IOS2输入 压力开关 7Bar -> 转向架有制动压力”；
-HMI软件变量“ QeBrs3barFW1_geloestS2报警器 转向架现有制动压力为3.5bar”=输入变量“ IxBrs3barFW1_geloestS2输入 压力开关 3.5Bar -> 转向架制动缓解”；
-HMI软件变量“ QeBrs1FW1_offenS2报警器 转向架的制动1#限位开关打开”=输入变量“ IxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关转向架的1#制动打开”；
-HMI软件变量“ QeBrs2FW1_offenS2报警器 转向架的制动2#限位开关打开”=输入变量“IxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动2#打开”；
制动打开/极限开关信息：
下述输入变量将直接传输至局部软件变量中：
-局部软件变量“ LxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第一制动打开”=输入变量“ IxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第一制动打开”；
-局部软件变量“ LxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第二制动 打开”=输入变量“ IxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第二制动 打开”。
功能（三）：常用制动
运行方式手动运行：
若满足下述条件中的一个，则车辆处于手动运行模式并且局部软件变量“LxBetriebsartHand手动模式运行”以及HMI软件变量“ QeBetriebsartHand_HSP1报警器手动模式运行（绿色）”和“ QeBetriebsartHand_HSP2报警器 手动模式运行（绿色）”设为真值：
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP1运行模式 bit 1”和“IxBetriebsartBit2_HSP1运行模式bit 2” =真值；
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP2运行模式 bit 1”和“IxBetriebsartBit2_HSP2运行模式 bit 2” = 真值；
运行方式自动模式：
若满足下述条件，则车辆处于自动运行模式并且整体软件变量“GxBetriebsartAuto 自动模式运行”以及HMI软件变量“QeBetriebsartAuto_HSP1报警器自动模式运行（绿色）”和“ QeBetriebsartAuto_HSP2报警器 自动模式运行（绿色）”设为真值：
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP1运行模式 bit 1”=假值和“IxBetriebsartBit2_HSP1运行模式 bit 2” =真值；
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP2运行模式 bit 1”=假值和“IxBetriebsartBit2_HSP2运行模式 bit 2” =真值；
-运行方式关闭
若车辆既不处于手动运行模式也不处于自动运行模式，则辨识车辆运行关闭，局部软件变量“LxBetriebsartAus运行方式关闭”为真值；
必须满足下述条件：
-整体软件变量“ GxBetriebsartAuto运行方式自动”=假值；
-局部软件变量“ LxBetriebsartHand运行方式手动”=假值；
制动
若满足下述条件，则可以施加制动并且局部软件变量“ LcBrsKmdReveFW1Loesen转向架的比例阀激活”设定为真值：
-局部软件变量“ LxBtsReveFW1_Freigabe调节阀转向架 释放”=真值；
制动力局部软件变量“LcBrsKmdReveFW1Loesen转向架的比例阀激活”的值通过ATC、TRS以及VCS中的信息进行核算。
功能（四）：紧急制动
在手动运行模式中触发强制停车/紧急制动；
若在HSP1或者HSP2的手动运行模式中失能按键未激活则触发紧急停车；必须满足下述条件，这样整体软件变量“GxNotHaltHand手动紧急停车”才能设为真值：
-输入变量“IxHandbetrieb1_HSP1S2手动操作 激活（冗余设计）”和“IxHandbetrieb2_HSP1S2手动操作 激活（冗余设计）”=真值；
或者输入变量“IxHandbetrieb1_HSP2S2 HSP2手动操作 激活（冗余设计）”和“IxHandbetrieb2_HSP2S2 HSP2手动操作 激活（冗余设计）”=真值；
-输入变量“IxTotMannTaster1_HSP1S2失能按键1#激活（冗余设计）”或者“IxTotMannTaster2_HSP1S2失能按键2#激活（冗余设计）”=假值；
或者输入变量“IxTotMannTaster1_HSP2S2失能按键1#激活（冗余设计）”或者“IxTotMannTaster2_HSP2S2 HSP1 失能按键2#激活（冗余设计）”=假值；
通过车厢的紧急停车触发强制停车/紧急制动；
若在车厢中两个紧急停车开关的其中一个被激活了，则触发紧急停车；
若须满足下述条件，这样整体软件变量“ GxNotHaltKabine紧急停车车厢”才能设为真值：
-输入变量“ IxNotHalt1KabineS2紧急停车1#车厢”或者“IxNotHalt2KabineS2紧急停车2#车厢”=假值；
通过HSP的紧急停车触发强制停车/紧急制动；
若HSP1或者HSP2的其中一个被激活了，则触发紧急停车；
必须满足下述条件，这样整体软件变量“ GxNotHaltHSP紧急停车”才能设为真值：
-输入变量“IxNotHalt1HSP1_betaetigtS2按下1#手动操纵台的1#紧急停车键（冗余设计）”或者“ IxNotHalt2HSP1_betaetigtS2按下1#手动操纵台的2#紧急停车键（冗余设计）”=假值；
或者输入变量“IxNotHalt1HSP2_betaetigtS2按下2#手动操纵台1#紧急停车键（冗余设计）”或者“IxNotHalt2HSP2_betaetigtS2按下2#手动操纵台2#紧急停车键（冗余设计）”=假值；
激活或者解除强制停车/紧急制动；
若下述整体软件变量中的某一个为真值并且HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP1开关 解除强制停车命令”或者“IeZwangshalt_loeschenHSP2开关 解除强制停车命令”为假值，则局部软件变量“LxBrsKmdSive11FW1LoesenS2转向架的第一电磁阀11激活”、“LxBrsKmdSive13FW1LoesenS2转向架的第二电磁阀13激活”、“LxBrsKmdSive15FW1LoesenS2转向架的第三电磁阀15激活”、以及HMI软件变量“QeZwangshalt_HSP1强制停车”和“QeZwangshalt_HSP2强制停车”为真值：
-整体软件变量“GxNotHaltHand紧急停车手动”=真值；
-整体软件变量“GxNotHaltKabine紧急停车车厢”=真值；
-整体软件变量“GxNotHaltHSP紧急停车”=真值；
-HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP1强制停车解除”=假值；
或HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP2 强制停车解除”=假值。
功能（五）：制动测试
制动测试在两套HSP上激活；
必须满足以下条件以便激活该制动测试（“GxBrsTestAktivSP1激活制动测试”=真值）以及让HMI软件变量“QeBrsTestAktive_HSP1 制动测试激活”或者“QeBrsTestAktive_HSP2 制动测试激活”设定为真值：
-局部软件变量“LxBetriebsartHand运行方式手动”或者“LxBetriebsartAus 运行方式关闭”=真值；
-HMI软件变量“IeBrsTestHSP1_ein HSP1开关 开启/激活 制动测试功能”或者“IeBrsTestHSP2_ein HSP2开关 开启/激活制动测试功能”=真值；
测试解除转向架上的所有阀门：
通过操作HSP1或者HSP2上的一个HMI按键“IeBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”可以解除转向架上的所有阀门；
必须满足下述条件，以便可以设定局部变量（“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关激活转向架的所有阀门”=真值）：
-整体软件变量“GxBrsTestAktiv制动测试激活”=真值；
-HMI软件变量“IeBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”=真值。
本发明采用以上技术方案及功能实施应用所达到的有益效果：
本发明通过缓解制动控制、机械制动系统监控、常用制动控制、紧急制动控制及制动测试的验算测验控制方式使车辆在运行过程中电制动系统出现异常或车辆出现空转滑行时，机械制动系统为车辆提供可调节的机械制动力，并在紧急情况下以及停车时施加紧急制动和停车制动。
附图说明
图1为本发明一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法制动系统气动原理示意图；
图2 为本发明一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法制动系统控制电路图。
图中：空气压缩机1、自动排水阀2、脱水干燥装置3、防冻装置4、风缸5、止逆阀6、空气过滤器7、第一压力开关8、继动阀9、比例阀10、第一电磁阀11、第一活塞阀12、第二电磁阀13、第二活塞阀14、第三电磁阀15、第三活塞阀16、第二压力开关17、第一弹簧制动缸18，第二弹簧制动缸19。
具体实施方法
参照附图1、附图2， 空气压缩机1为机械制动系统提供制动所需的压缩空气，压缩空气经自动排水阀2、脱水干燥装置3、空气过滤器7进行干燥以及过滤处理后被送到比例阀10，阀门根据车辆端电气控制的电流-气压特性曲线被激活并产生预调压力。该压力会在继动阀9被转换成等值的制动缸压力。
当第一电磁阀11、第二电磁阀13、第三电磁阀15得电时，将启动对应的第一活塞阀12、第二活塞阀14、第三活塞阀16，活塞阀启动后将保持气路通路状态，制动压缩空气被送到第一弹簧制动缸18，第二弹簧制动缸19；失电时，励磁消失，将关断对应的第一活塞阀12、第二活塞阀14、第三活塞阀16，并通过第一弹簧制动缸18，第二弹簧制动缸19的排气产生最大的空气弹簧制动力。
因此，机械制动系统可以通过比例阀10和各电子控制设备配合工作产生6.7-0bar范围内的压力变化，从而可以给车辆施加不同大小的机械制动力。
当第二电磁阀13、第二活塞阀14以及第三电磁阀15、第三活塞阀16中的一个不处于排气状态刹车状态，则可通过第一弹簧制动缸18，第二弹簧制动缸19之间的直接连接管路实现两个弹簧制动缸的排气开始制动。
悬挂式轨道交通控制系统是车辆的关键系统之一，目前连接到车辆网络上各个子系统的控制单元包括：电气牵引控制单元、制动电控制单元、列车辅助电源控制单元、列车空调控制单元、乘客综合信息显示系统等。
整个列车管理系统包括设备硬件、操作系统、控制软件、诊断软件、监视软件和维护工具等。
列车的制动控制算法包含制动力计算、制动力分配、电制动-液压制动配合控制等，针对目前悬挂式轨道列车在制动控制方面存在的问题，本发明结合现有制动控制技术在其算法上进行了改性，使列车在电制动系统出现异常能够有效的通过可调节的机械制动力，实现车辆的停车制动以及紧急制动。
本发明一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法及其控制算法应用功能如下：
功能（一）：缓解制动
当比例阀10用最大控制电流进行激励，且第一电磁阀11、第二电磁阀13和第三电磁阀15已励磁，第一弹簧制动缸18及第二弹簧制动缸19的制动压力上升至3.5bar，机械制动被缓解；
缓解转向架上的第一电磁阀11:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive11FW1LoesenS2转向架上的电第一电磁阀11激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive11FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的第一电磁阀11”=真值；
-局部软件变量“LxBrsKmdSive11FW1LoesenS2 指令转向架上的第一电磁阀11激活”=真值；
缓解转向架上的第二电磁阀13:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive13FW1LoesenS2转向架上的电第二电磁阀13激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量 “LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive13FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的第二电磁阀13”=真值；
-局部软件变量 “LxBrsKmdSive13FW1LoesenS2 指令转向架上的第二电磁阀13激活”=真值；
缓解转向架上的第三电磁阀15:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive15FW1LoesenS2转向架上的电第三电磁阀15激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量 “LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive15FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的电磁阀15”=真值；
-局部软件变量 “LxBrsKmdSive15FW1LoesenS2 指令转向架上的电磁阀15激活”=真值；
缓解转向架上的比例阀10:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdReveFW1LoesenS2转向架上的比例阀激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestReveFW1LoesenS2测试开关 接通转向架上的比例阀”=真值；
-局部软件变量“LxBrsKmdReveFW1LoesenS2指令转向架上的比例阀激活”=真值。
功能（二）：监控制动系统
信息传输至HMI进行显示：
下述输入变量将直接传输至HMI软件变量中：
-HMI软件变量“ QeBrsDruck7barFW1_IOS2报警器 转向架现有制动压力为7 bar”=输入变量“ IxBrsDruck7barFW1_IOS2输入 压力开关 7Bar -> 转向架有制动压力”；
-HMI软件变量“ QeBrs3barFW1_geloestS2报警器 转向架现有制动压力为3.5bar”=输入变量“ IxBrs3barFW1_geloestS2输入 压力开关 3.5Bar -> 转向架制动缓解”；
-HMI软件变量“ QeBrs1FW1_offenS2报警器 转向架的制动1#限位开关打开”=输入变量“ IxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关转向架的1#制动打开”；
-HMI软件变量“ QeBrs2FW1_offenS2报警器 转向架的制动2#限位开关打开”=输入变量“IxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动2#打开”；
制动打开/极限开关信息：
下述输入变量将直接传输至局部软件变量中：
-局部软件变量“ LxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第一制动打开”=输入变量“ IxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第一制动打开”；
-局部软件变量“ LxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第二制动 打开”=输入变量“ IxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的第二制动 打开”。
功能（三）：常用制动
运行方式手动运行：
若满足下述条件中的一个，则车辆处于手动运行模式并且局部软件变量“LxBetriebsartHand手动模式运行”以及HMI软件变量“ QeBetriebsartHand_HSP1报警器手动模式运行（绿色）”和“ QeBetriebsartHand_HSP2报警器 手动模式运行（绿色）”设为真值：
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP1运行模式 bit 1”和“IxBetriebsartBit2_HSP1运行模式bit 2” =真值；
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP2运行模式 bit 1”和“IxBetriebsartBit2_HSP2运行模式 bit 2” = 真值；
运行方式自动模式：
若满足下述条件，则车辆处于自动运行模式并且整体软件变量“GxBetriebsartAuto 自动模式运行”以及HMI软件变量“QeBetriebsartAuto_HSP1报警器自动模式运行（绿色）”和“ QeBetriebsartAuto_HSP2报警器 自动模式运行（绿色）”设为真值：
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP1运行模式 bit 1”=假值和“IxBetriebsartBit2_HSP1运行模式 bit 2” =真值；
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP2运行模式 bit 1”=假值和“IxBetriebsartBit2_HSP2运行模式 bit 2” =真值；
-运行方式关闭
若车辆既不处于手动运行模式也不处于自动运行模式，则辨识车辆运行关闭，局部软件变量“LxBetriebsartAus运行方式关闭”为真值；
必须满足下述条件：
-整体软件变量“ GxBetriebsartAuto运行方式自动”=假值；
-局部软件变量“ LxBetriebsartHand运行方式手动”=假值；
制动
若满足下述条件，则可以施加制动并且局部软件变量“ LcBrsKmdReveFW1Loesen转向架的比例阀激活”设定为真值：
-局部软件变量“ LxBtsReveFW1_Freigabe调节阀转向架 释放”=真值；
制动力局部软件变量“LcBrsKmdReveFW1Loesen转向架的比例阀激活”的值通过ATC、TRS以及VCS中的信息进行核算。
功能（四）：紧急制动
在手动运行模式中触发强制停车/紧急制动；
若在HSP1或者HSP2的手动运行模式中失能按键未激活则触发紧急停车；必须满足下述条件，这样整体软件变量“GxNotHaltHand手动紧急停车”才能设为真值：
-输入变量“IxHandbetrieb1_HSP1S2手动操作 激活（冗余设计）”和“IxHandbetrieb2_HSP1S2手动操作 激活（冗余设计）”=真值；
或者输入变量“IxHandbetrieb1_HSP2S2 HSP2手动操作 激活（冗余设计）”和“IxHandbetrieb2_HSP2S2 HSP2手动操作 激活（冗余设计）”=真值；
-输入变量“IxTotMannTaster1_HSP1S2失能按键1#激活（冗余设计）”或者“IxTotMannTaster2_HSP1S2失能按键2#激活（冗余设计）”=假值；
或者输入变量“IxTotMannTaster1_HSP2S2失能按键1#激活（冗余设计）”或者“IxTotMannTaster2_HSP2S2 HSP1 失能按键2#激活（冗余设计）”=假值；
通过车厢的紧急停车触发强制停车/紧急制动；
若在车厢中两个紧急停车开关的其中一个被激活了，则触发紧急停车；
若须满足下述条件，这样整体软件变量“ GxNotHaltKabine紧急停车车厢”才能设为真值：
-输入变量“ IxNotHalt1KabineS2紧急停车1#车厢”或者“IxNotHalt2KabineS2紧急停车2#车厢”=假值；
通过HSP的紧急停车触发强制停车/紧急制动；
若HSP1或者HSP2的其中一个被激活了，则触发紧急停车；
必须满足下述条件，这样整体软件变量“ GxNotHaltHSP紧急停车”才能设为真值：
-输入变量“IxNotHalt1HSP1_betaetigtS2按下1#手动操纵台的1#紧急停车键（冗余设计）”或者“ IxNotHalt2HSP1_betaetigtS2按下1#手动操纵台的2#紧急停车键（冗余设计）”=假值；
或者输入变量“IxNotHalt1HSP2_betaetigtS2按下2#手动操纵台1#紧急停车键（冗余设计）”或者“IxNotHalt2HSP2_betaetigtS2按下2#手动操纵台2#紧急停车键（冗余设计）”=假值；
激活或者解除强制停车/紧急制动；
若下述整体软件变量中的某一个为真值并且HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP1开关 解除强制停车命令”或者“IeZwangshalt_loeschenHSP2开关 解除强制停车命令”为假值，则局部软件变量“LxBrsKmdSive11FW1LoesenS2转向架的第一电磁阀11激活”、“LxBrsKmdSive13FW1LoesenS2转向架的第二电磁阀13激活”、“LxBrsKmdSive15FW1LoesenS2转向架的第三电磁阀15激活”、以及HMI软件变量“QeZwangshalt_HSP1强制停车”和“QeZwangshalt_HSP2强制停车”为真值：
-整体软件变量“GxNotHaltHand紧急停车手动”=真值；
-整体软件变量“GxNotHaltKabine紧急停车车厢”=真值；
-整体软件变量“GxNotHaltHSP紧急停车”=真值；
-HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP1强制停车解除”=假值；
或HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP2 强制停车解除”=假值。
功能（五）：制动测试
制动测试在两套HSP上激活；
必须满足以下条件以便激活该制动测试（“GxBrsTestAktivSP1激活制动测试”=真值）以及让HMI软件变量“QeBrsTestAktive_HSP1 制动测试激活”或者“QeBrsTestAktive_HSP2 制动测试激活”设定为真值：
-局部软件变量“LxBetriebsartHand运行方式手动”或者“LxBetriebsartAus 运行方式关闭”=真值；
-HMI软件变量“IeBrsTestHSP1_ein HSP1开关 开启/激活 制动测试功能”或者“IeBrsTestHSP2_ein HSP2开关 开启/激活制动测试功能”=真值；
测试解除转向架上的所有阀门：
通过操作HSP1或者HSP2上的一个HMI按键“IeBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”可以解除转向架上的所有阀门；
必须满足下述条件，以便可以设定局部变量（“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关激活转向架的所有阀门”=真值）：
-整体软件变量“GxBrsTestAktiv制动测试激活”=真值；
-HMI软件变量“IeBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”=真值。
通过制动系统的EBCU电制动控制单元根据信号系统或司控器的级位信号对比例阀进行控制，施加可调节的机械制动力。
通过制动系统的EBCU电制动控制单元根据信号系统或车辆的信号对电磁阀进行控制，施加停车制动或紧急制动。
以上为本发明所提供的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种悬挂式单轨车辆机械制动系统及其控制方法，包括气动控制系统、电制动控制系统、信号处理系统和可调节机械制动控制系统；其特征在于：所述气动控制系统包括空气压缩机（1）、自动排水阀（2）、脱水干燥装置（3）、防冻装置（4）、风缸（5）、止逆阀（6）、空气过滤器（7）、、继动阀（9）、第一活塞阀（12）、第二活塞阀（14）、第三活塞阀（16）；所述电制动控制系统EBCU电制动组件上设有第一电磁阀（11）、第二电磁阀（13）、第三电磁阀（15）、第一压力开关（8）、第二压力开关（17）、比例阀（10）；第一弹簧制动缸（18），第二弹簧制动缸（19）；所述可调节机械制动控制系统由EBCU电制动控制单元根据信号系统或司控器的级位信号对比例阀（10）进行控制，施加可调节的机械制动力；再由EBCU电制动控制单元根据信号系统或车辆的信号对三个电磁阀进行控制，通过压力开关检测弹簧制动缸压力值施加停车制动或紧急制动；所述信号处理系统包括车载运行控制软件及其控制算法；所述控制算法应用功能包括：功能（一）.缓解制动；功能（二）.监控制动系统；功能（三）.常用制动；功能（四）.紧急制动；功能（五）.制动测试。
2.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统，其特征包括：所述的空气压缩机（1）为机械制动系统提供制动所需的压缩空气，压缩空气经自动排水阀（2）、脱水干燥装置（3）、空气过滤器（7）进行干燥以及过滤处理后被送到比例阀（10），阀门根据车辆端电气控制的电流-气压特性曲线被激活并产生预调压力；所述预调压力会在继动阀（9）被转换成等值的第一弹簧制动缸（18）及第二弹簧制动缸（19）压力。
3.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统，其特征包括：所述的第一电磁阀（11）、第二电磁阀（13）、第三电磁阀（15）得电时，将启动对应的第一活塞阀（12）、第二活塞阀（14）、第三活塞阀（16），活塞阀启动后将保持气路通路状态，制动压缩空气被送到第一弹簧制动缸（18），第二弹簧制动缸（19）；失电时，励磁消失，将关断对应的第一活塞阀（12）、第二活塞阀（14）、第三活塞阀（16），并通过第一弹簧制动缸（18），第二弹簧制动缸（19）的排气产生最大的空气弹簧制动力。
4.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统，其特征包括：所述的可调节机械制动控制系统通过比例阀（10）和电子控制设备配合工作产生6.7-0bar范围内的压力变化，从而可以给车辆施加不同大小的机械制动力。
5.根据权利要求1-4所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统其特征包括：所述的可调节机械制动控制系统当第二电磁阀（13）、第二活塞阀（14）以及第三电磁阀（15）、第三活塞阀（16）中的一个不处于排气状态（刹车状态），则可通过第一弹簧制动缸（18），第二弹簧制动缸（19）之间的直接连接管路实现两个弹簧制动缸的排气（开始制动）。
6.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法，其特征还在于：所述控制算法应用功能的功能（一）“缓解制动功能”的控制方法如下：
当比例阀（10）用最大控制电流进行激励，且第一电磁阀（11）、第二电磁阀（13）和第三电磁阀（15）已励磁，第一弹簧制动缸（18）及第二弹簧制动缸（19）的制动压力上升至3.5bar，机械制动被缓解；
缓解转向架上的第一电磁阀（11）:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive11FW1LoesenS2转向架上的电第一电磁阀（11）激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive11FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的第一电磁阀（11）”=真值；
-局部软件变量“LxBrsKmdSive11FW1LoesenS2 指令转向架上的第一电磁阀（11）激活”=真值；
缓解转向架上的第二电磁阀（13）:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive13FW1LoesenS2转向架上的电第二电磁阀（13）激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量 “LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive13FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的第二电磁阀（13）”=真值；
-局部软件变量 “LxBrsKmdSive13FW1LoesenS2 指令转向架上的第二电磁阀（13）激活”=真值；
缓解转向架上的第三电磁阀（15）:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdSive15FW1LoesenS2转向架上的电第三电磁阀（15）激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量 “LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestSive15FW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的电磁阀（15）”=真值；
-局部软件变量 “LxBrsKmdSive15FW1LoesenS2 指令转向架上的电磁阀（15）激活”=真值；
缓解转向架上的比例阀（10）:
若满足下述条件中的一个，则“ QxBrsKmdReveFW1LoesenS2转向架上的比例阀激活”变量的输出值设定为真值：
-局部软件变量“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2测试开关 激活转向架上的所有阀门”=真值；
-局部软件变量“LxBrsTestReveFW1LoesenS2测试开关 接通转向架上的比例阀”=真值；
-局部软件变量“LxBrsKmdReveFW1LoesenS2指令转向架上的比例阀激活”=真值。
7.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法，其特征还在于：所述控制算法应用功能的功能（二）“监控制动系统”的控制方法如下：
信息传输至HMI进行显示：
下述输入变量将直接传输至HMI软件变量中：
-HMI软件变量“ QeBrsDruck7barFW1_IOS2报警器 转向架现有制动压力为7 bar”=输入变量“ IxBrsDruck7barFW1_IOS2输入 压力开关 7Bar -> 转向架有制动压力”；
-HMI软件变量“ QeBrs3barFW1_geloestS2报警器 转向架现有制动压力为3.5bar”=输入变量“ IxBrs3barFW1_geloestS2输入 压力开关 3.5Bar -> 转向架制动缓解”；
-HMI软件变量“ QeBrs1FW1_offenS2报警器 转向架的制动1#限位开关打开”=输入变量“ IxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的1#制动打开”；
-HMI软件变量“ QeBrs2FW1_offenS2报警器 转向架的制动2#限位开关打开”=输入变量“IxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动2 #打开”；
制动打开/极限开关信息：
下述输入变量将直接传输至局部软件变量中：
-局部软件变量“ LxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动1# 打开”=输入变量“ IxBrs1FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动1# 打开”；
-局部软件变量“ LxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动2# 打开”=输入变量“ IxBrs2FW1_offenS2输入 限制开关 转向架的制动2# 打开”。
8.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法，其特征还在于：所述控制算法应用功能的功能（三）“常用制动”的控制方法如下：
运行方式手动运行：
若满足下述条件中的一个，则车辆处于手动运行模式并且局部软件变量“LxBetriebsartHand手动模式运行”以及HMI软件变量“ QeBetriebsartHand_HSP1报警器手动模式运行（绿色）”和“ QeBetriebsartHand_HSP2报警器 手动模式运行（绿色）”设为真值：
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP1运行模式 bit 1”和“IxBetriebsartBit2_HSP1运行模式bit 2” =真值；
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP2运行模式 bit 1”和“IxBetriebsartBit2_HSP2运行模式 bit 2” = 真值；
运行方式自动模式：
若满足下述条件，则车辆处于自动运行模式并且整体软件变量“ GxBetriebsartAuto自动模式运行”以及HMI软件变量“QeBetriebsartAuto_HSP1报警器 自动模式运行（绿色）”和“ QeBetriebsartAuto_HSP2报警器 自动模式运行（绿色）”设为真值：
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP1运行模式 bit 1”=假值和“IxBetriebsartBit2_HSP1运行模式 bit 2” =真值；
-输入变量“ IxBetriebsartBit1_HSP2运行模式 bit 1”=假值和“IxBetriebsartBit2_HSP2运行模式 bit 2” =真值；
-运行方式关闭
若车辆既不处于手动运行模式也不处于自动运行模式，则辨识车辆运行关闭，局部软件变量“LxBetriebsartAus运行方式关闭”为真值；
必须满足下述条件：
-整体软件变量“ GxBetriebsartAuto运行方式自动”=假值；
-局部软件变量“ LxBetriebsartHand运行方式手动”=假值；
制动
若满足下述条件，则可以施加制动并且局部软件变量“ LcBrsKmdReveFW1Loesen转向架的比例阀激活”设定为：真值：
-局部软件变量“ LxBtsReveFW1_Freigabe调节阀转向架释放”=真值；
制动力（局部软件变量“LcBrsKmdReveFW1Loesen转向架的比例阀激活”的值）通过ATC、TRS以及VCS中的信息进行核算。
9.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法，其特征还在于：所述控制算法应用功能的功能（四）“紧急制动”的控制方法如下：
在手动运行模式中触发强制停车/紧急制动；
若在HSP1或者HSP2的手动运行模式中失能按键未激活则触发紧急停车；必须满足下述条件，这样整体软件变量“GxNotHaltHand手动紧急停车”才能设为真值：
-输入变量“IxHandbetrieb1_HSP1S2手动操作 激活（冗余设计）”和“IxHandbetrieb2_HSP1S2手动操作 激活（冗余设计）”=真值；
（或者输入变量“IxHandbetrieb1_HSP2S2 HSP2手动操作 激活（冗余设计）”和“IxHandbetrieb2_HSP2S2 HSP2手动操作 激活（冗余设计）”=真值）；
-输入变量“IxTotMannTaster1_HSP1S2失能按键1#激活（冗余设计）”或者“IxTotMannTaster2_HSP1S2失能按键2#激活（冗余设计）”=假值；
（或者输入变量“IxTotMannTaster1_HSP2S2失能按键1#激活（冗余设计）”或者“IxTotMannTaster2_HSP2S2 HSP1 失能按键2#激活（冗余设计）”=假值）；
通过车厢的紧急停车触发强制停车/紧急制动；
若在车厢中两个紧急停车开关的其中一个被激活了，则触发紧急停车；
若须满足下述条件，这样整体软件变量“ GxNotHaltKabine紧急停车车厢”才能设为真值：
-输入变量“ IxNotHalt1KabineS2紧急停车1#车厢”或者“IxNotHalt2KabineS2紧急停车2#车厢”=假值；
通过HSP的紧急停车触发强制停车/紧急制动；
若HSP1或者HSP2的其中一个被激活了，则触发紧急停车；
必须满足下述条件，这样整体软件变量“ GxNotHaltHSP紧急停车”才能设为真值：
-输入变量“IxNotHalt1HSP1_betaetigtS2按下1#手动操纵台的1#紧急停车键（冗余设计）”或者“ IxNotHalt2HSP1_betaetigtS2按下1#手动操纵台的2#紧急停车键（冗余设计）”=假值；
或者输入变量“IxNotHalt1HSP2_betaetigtS2按下2#手动操纵台1#紧急停车键（冗余设计）”或者“IxNotHalt2HSP2_betaetigtS2按下2#手动操纵台2#紧急停车键（冗余设计）”=假值；
激活或者解除强制停车/紧急制动；
若下述整体软件变量中的某一个为真值并且HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP1开关 解除强制停车命令”或者“IeZwangshalt_loeschenHSP2开关 解除强制停车命令”为假值，则局部软件变量“LxBrsKmdSive11FW1LoesenS2转向架的第一电磁阀（11）激活”、“LxBrsKmdSive13FW1LoesenS2转向架的第二电磁阀（13）激活”、“LxBrsKmdSive15FW1LoesenS2转向架的第三电磁阀（15）激活”、以及HMI软件变量“QeZwangshalt_HSP1强制停车”和“QeZwangshalt_HSP2强制停车”为真值：
-整体软件变量“GxNotHaltHand紧急停车手动”=真值；
-整体软件变量“GxNotHaltKabine紧急停车车厢”=真值；
-整体软件变量“GxNotHaltHSP紧急停车”=真值；
-HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP1强制停车解除”=假值；
或HMI软件变量“IeZwangshalt_loeschenHSP2 强制停车解除”=假值。
10.根据权利要求1所述的一种悬挂式单轨车辆机械制动系统的控制方法，其特征还在于：所述控制算法应用功能的功能（五）“制动测试”的控制方法如下：
制动测试在两套HSP上激活；
必须满足以下条件以便激活该制动测试（“GxBrsTestAktivSP1激活制动测试”=真值）以及让HMI软件变量“QeBrsTestAktive_HSP1 制动测试激活”或者“QeBrsTestAktive_HSP2制动测试激活”设定为真值：
-局部软件变量“LxBetriebsartHand运行方式手动”或者“LxBetriebsartAus 运行方式关闭”=真值；
-HMI软件变量“IeBrsTestHSP1_ein HSP1开关 开启/激活 制动测试功能”或者“IeBrsTestHSP2_ein HSP2开关 开启/激活制动测试功能”=真值；
测试解除转向架上的所有阀门：
通过操作HSP1或者HSP2上的一个HMI按键“IeBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”可以解除转向架上的所有阀门；
必须满足下述条件，以便可以设定局部变量（“LxBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”=真值）：
-整体软件变量“GxBrsTestAktiv制动测试激活”=真值；
-HMI软件变量“IeBrsTestAllVeFW1LoesenS2开关 激活转向架的所有阀门”=真值。
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