一種軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道交通列車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道交通列車中列車的牽引、制動分別是通過牽引控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)控制執(zhí)行，分布于各個車輛單元的牽引控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)通過車輛總線聯(lián)結(jié)成一個列車網(wǎng)絡(luò)，各系統(tǒng)與列車之間則通過列車通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互。列車的牽引、制動主要有兩種控制模式，一種為自動駕駛模式，由列車自動駕駛系統(tǒng)發(fā)出牽引/制動指令；另一種為人工模式，由司機(jī)在自動防護(hù)的情況下由司機(jī)操作司機(jī)控制器來實(shí)現(xiàn)牽引和制動。如圖1所示，現(xiàn)有的列車牽引制動系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)的傳輸，各個車輛單元的制動系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，列車采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先的控制方式實(shí)現(xiàn)牽引、制動，實(shí)現(xiàn)對整列車邏輯控制、列車監(jiān)視功能和列車診斷功能。當(dāng)列車網(wǎng)絡(luò)通信正常時，由帶司機(jī)控制室的車輛單元內(nèi)中央控制系統(tǒng)作為主控制單元，并采集司機(jī)控制器或列車信號系統(tǒng)發(fā)出的牽引、制動命令及級位指令，通過列車通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到其余車輛單元的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，由網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分發(fā)至制動系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)完成各車輛單元的牽引及制動控制，同時每個車輛單元的牽引、制動信息通過列車通信網(wǎng)絡(luò)反饋到司機(jī)控制室。
[0003]電空混合制動即為電制動與空氣制動混合的制動方式，如圖2所示，如上述傳統(tǒng)的列車牽引制動系統(tǒng)在執(zhí)行電空混合制動時，其控制過程如下:第一步，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通過列車通信網(wǎng)絡(luò)接收到司機(jī)控制室發(fā)出的列車控制指令(牽引指令、制動指令)；第二步，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)將列車控制指令(牽引指令、制動指令)按相應(yīng)的指令周期將控制指令發(fā)送到牽引控制系統(tǒng)和制動系統(tǒng)；第三步，制動系統(tǒng)在接受到的列車控制指令為制動指令時，通過電空混合控制計(jì)算所需電制動力，并向網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)送出電制動請求指令；第四步，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)收到制動系統(tǒng)發(fā)出的電制動請求后，按相應(yīng)的指令周期發(fā)送到牽引控制系統(tǒng)3 ;第五步，牽引控制系統(tǒng)收到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)出的電制動請求后，牽引控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際能力進(jìn)行電制動施加，并實(shí)時將電制動反饋給網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；第六步，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)收到牽引控制系統(tǒng)反饋的電制動后，按相應(yīng)的指令周期將電制動反饋發(fā)送到制動系統(tǒng)；第七步，制動系統(tǒng)收到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)出的電制動反饋后，將不足的部分以摩擦制動力的形式輸出。
[0004]上述傳統(tǒng)的列車牽引制動系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)傳輸控制數(shù)據(jù)，由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸存在一定時延，因而在執(zhí)行電空混合制動的制動力初始上升階段、制動級位變化階段、停車電制動轉(zhuǎn)空氣制動階段均會影響制動準(zhǔn)確執(zhí)行，具體為:在制動力初始上升階段，由于牽引力消退時間、牽引控制系統(tǒng)和制動控制之間的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，且數(shù)據(jù)傳輸存在一定延時，因而經(jīng)常出現(xiàn)多余的空氣制動過沖或空走距離過長的現(xiàn)象，即使通過參數(shù)的設(shè)定調(diào)整也無法完全解決該問題；在制動級位變化階段，由于電制力反饋不及時，因而經(jīng)常出現(xiàn)追加的空氣制動，并且往往還會與電制動疊加導(dǎo)致列車制動波動和沖擊的現(xiàn)象；在停車電制動轉(zhuǎn)空氣制動階段，由于電制力申請和電制力反饋的延時，同樣會造成轉(zhuǎn)換階段由摩擦制動力施加與電制力施加疊加得到的總制動力不能及時響應(yīng)制動指令，導(dǎo)致制動指令需要不斷地調(diào)節(jié)，而使得制動距離計(jì)算不準(zhǔn)影響精準(zhǔn)停車。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、所需成本低、能夠?qū)崟r執(zhí)行制動控制、電空混合制動執(zhí)行精度及效率高的軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
一種軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)以及分別與所述中央控制系統(tǒng)連接的制動執(zhí)行裝置、牽引控制系統(tǒng)，所述中央控制系統(tǒng)包括用于控制執(zhí)行電空混合制動的制動控制模塊；所述中央控制系統(tǒng)從列車通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時接收列車的牽引、制動指令，根據(jù)接收的指令啟動所述牽引控制系統(tǒng)控制執(zhí)行牽引操作，或通過所述制動控制模塊控制所述制動執(zhí)行裝置、牽引控制系統(tǒng)執(zhí)行電空混合制動操作。
[0007]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述中央控制系統(tǒng)與所述制動執(zhí)行裝置電氣連接；所述中央控制系統(tǒng)與所述牽引系統(tǒng)通過列車通信網(wǎng)絡(luò)連接。
[0008]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述制動控制模塊包括電空混合控制單元以及摩擦制動控制單元，所述電空混合控制單元根據(jù)接收到的制動指令發(fā)送電制動請求至所述牽引控制系統(tǒng)，所述摩擦制動控制單元接收所述牽引控制系統(tǒng)的電制動反饋并計(jì)算所需補(bǔ)充的摩擦制動力，發(fā)送摩擦制動控制指令至所述制動執(zhí)行裝置。
[0009]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述制動控制模塊還包括與所述電空混合控制單元連接的制動調(diào)整單元，所述制動調(diào)整單元接收所述牽引控制系統(tǒng)、制動執(zhí)行裝置的制動反饋信號計(jì)算當(dāng)前施加的實(shí)際制動力，根據(jù)計(jì)算得到的實(shí)際制動力調(diào)整所述電制動請求、摩擦制動控制指令。
[0010]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述牽引控制系統(tǒng)包括電傳動控制單元以及電制動施加單元，所述電傳動控制單元接收所述電制動請求，根據(jù)所述電制動請求控制所述電制動施加單元施加電制動力。
[0011]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn):所述中央控制系統(tǒng)還包括用于網(wǎng)絡(luò)通信控制的網(wǎng)絡(luò)控制模塊，所述網(wǎng)絡(luò)控制模塊與所述列車通信網(wǎng)絡(luò)連接。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步提供一種利用上述軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)的方法，步驟包括:
1)所述中央控制系統(tǒng)實(shí)時從所述列車通信網(wǎng)絡(luò)中接收列車發(fā)送的牽引、制動指令，若為牽引指令，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟2);若為制動指令，轉(zhuǎn)入執(zhí)行步驟3);
2)所述中央控制系統(tǒng)將牽引指令發(fā)送至所述牽引控制系統(tǒng)，所述牽引控制系統(tǒng)根據(jù)所述牽引指令控制執(zhí)行對應(yīng)的牽引操作；
3)所述制動控制模塊接收制動指令，控制啟動所述牽引控制系統(tǒng)執(zhí)行電制動操作后，控制所述制動執(zhí)行裝置執(zhí)行摩擦制動操作以補(bǔ)充所需制動力。
[0013]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3)的具體步驟為:
3.1)所述制動控制模塊接收制動指令，根據(jù)制動指令發(fā)送電制動請求至所述牽引控制系統(tǒng)(3)； 3.2)所述牽引控制系統(tǒng)接收所述電制動請求控制施加電制動力，將電制動反饋發(fā)送至所述制動控制模塊；
3.3)所述制動控制模塊接收所述電制動反饋，根據(jù)所述電制動反饋計(jì)算所需補(bǔ)充的摩擦制動力，發(fā)送對應(yīng)的摩擦制動控制指令至所述制動執(zhí)行裝置；所述制動執(zhí)行裝置接收所述摩擦制動控制指令施加摩擦力制動以補(bǔ)充所需制動力。
[0014]作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟3)還包括制動調(diào)整步驟，具體步驟為:所述述制動控制模塊接收所述牽引控制系統(tǒng)、制動執(zhí)行裝置的制動反饋信號計(jì)算當(dāng)前施加的實(shí)際制動力，根據(jù)計(jì)算得到的實(shí)際制動力調(diào)整所述電制動請求、摩擦制動控制指令。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1)本發(fā)明軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法，通過中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制動控制功能，電空混合制動過程中，由制動控制模塊直接控制牽引控制系統(tǒng)、制動執(zhí)行裝置，中央控制系統(tǒng)與牽引控制系統(tǒng)、制動執(zhí)行裝置之間數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過中轉(zhuǎn)過程，避免了制動力上升階段、電制動轉(zhuǎn)空氣制動階段的數(shù)據(jù)傳輸時延問題，因而可以及時的響應(yīng)制動指令完成電空混合制動，保證制動的精準(zhǔn)性，提升了列車制動控制性能；
2)本發(fā)明軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法，由中央控制系統(tǒng)執(zhí)行電空混合制動控制，電制動請求過程中，通過制動控制模塊直接發(fā)送電制動請求至牽引控制系統(tǒng)；電制動反饋過程中，中央控制系統(tǒng)直接接收牽引控制系統(tǒng)的電制動反饋，以及直接根據(jù)電制動反饋控制制動執(zhí)行裝置，電制動請求和電制動反饋均能夠及時傳輸，避免了傳輸不及時導(dǎo)致的制動控制問題，保證電制動以及摩擦制動均能夠及時、準(zhǔn)確的執(zhí)行；
3)本發(fā)明軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法，進(jìn)一步的中央控制系統(tǒng)與制動執(zhí)行裝置電氣連接，中央控制系統(tǒng)通過電氣連接的方式可以實(shí)時將制動控制指令發(fā)送至制動執(zhí)行裝置，使得制動執(zhí)行裝置能夠及時響應(yīng)制動控制指令執(zhí)行摩擦力制動；
4)本發(fā)明軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)中，制動控制模塊進(jìn)一步包括制動調(diào)整單元，由制動調(diào)整單元根據(jù)牽引控制系統(tǒng)、制動執(zhí)行裝置反饋的實(shí)際制動力不斷調(diào)整制動控制指令，使得制動控制更為精準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有的列車牽引制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖2是現(xiàn)有的列車牽引制動系統(tǒng)執(zhí)行電空混合制動的實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
[0018]圖3是本實(shí)施例軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖4是本實(shí)施例軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)執(zhí)行電空混合制動的實(shí)現(xiàn)原理示意圖。
[0020]圖5是本實(shí)施例軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)執(zhí)行電空混合制動的工作流程示意圖。
[0021]圖例說明:1、中央控制系統(tǒng)；11、網(wǎng)絡(luò)控制模塊；12、制動控制模塊；2、制動執(zhí)行裝置；3、牽引控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]如圖3所示，本實(shí)施例軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)1以及分別與中央控制系統(tǒng)1連接的制動執(zhí)行裝置2、牽引控制系統(tǒng)3，中央控制系統(tǒng)1包括用于控制執(zhí)行電空混合制動的制動控制模塊12 ;中央控制系統(tǒng)1從列車通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時接收列車的牽引、制動指令，根據(jù)接收的指令啟動牽引控制系統(tǒng)3控制執(zhí)行牽引操作，或通過制動控制模塊12控制制動執(zhí)行裝置2、牽引控制系統(tǒng)3執(zhí)行電空混合制動操作。中央控制系統(tǒng)1作為對列車控制的主體，通過列車通信網(wǎng)絡(luò)與列車之間進(jìn)行信息交互。
[0024]當(dāng)列車處于牽引狀態(tài)時，中央控制系統(tǒng)1接收牽引指令，通過啟動牽引控制系統(tǒng)3執(zhí)行牽引操作；當(dāng)列車處于制動狀態(tài)時，中央控制系統(tǒng)1接收制動指令，通過制動控制模塊12控制啟動牽引控制系統(tǒng)3執(zhí)行電制動后，控制制動執(zhí)行裝置2執(zhí)行摩擦力制動以補(bǔ)充不足的制動力，實(shí)現(xiàn)電空混合制動。
[0025]本實(shí)施例通過中央控制系統(tǒng)1實(shí)現(xiàn)制動控制功能，電空混合制動過程中，由制動控制模塊12直接控制牽引控制系統(tǒng)3、制動執(zhí)