CN105235689B - 一种缓解轨道列车启动冲动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缓解轨道列车启动冲动的方法，包括如下步骤：S1.获取列车所受后溜力F_b大小；S2.启动列车牵引电机，逐步增加牵引力F_t，并缓解列车制动，逐步减小制动力F_s，使得牵引力F_t小于等于制动力F_s与后溜力F_b之和，同时使得后溜力F_b小于等于制动力F_s与牵引力F_t之和，当牵引力F_t增大到等于后溜力F_b时，锁定并维持牵引力F_t；S3.当制动力F_s降为零后，逐渐增大列车的牵引力F_t，完成列车的平稳启动。该方法在列车由静止转为运动时，列车的运动状态只受牵引力的影响，能够有效的缓解列车启动时带来的冲动，为列车乘员带来舒适的乘坐体验，并且该方法具有可适用于各种轨道列车，控制简单等优点。

Description

一种缓解轨道列车启动冲动的方法

技术领域

本发明涉及轨道列车控制领域，尤其涉及一种缓解轨道列车启动冲动的方法。

背景技术

随着铁路建设的快速发展，铁路、地铁以及新兴的有轨电车，低地板车等城轨列车得到极大规模的推广应用，目前中国地铁在省会直辖市覆盖率已经超过50％，沿海诸多经济发达地区非省会城市也有应用及规划，在满足基本安全通行的前提下，乘客乘坐舒适度就越来越受到人们的关注。旅客舒适度从广义上讲，是指乘坐列车的旅客对乘车旅行品质的综合反应评价，涉及到物理因素、生理因素和心理因素。舒适度受车内的振动、噪声、温度、湿度、空气清新度、座席的质感、空间的设计、色彩、照明等许多因素的影响，甚至还受到人们健康和心理因素、旅行时间、交通工具的人均占有面积、铁路客运部门服务质量的影响。从狭义上讲，是指车辆的运行平稳性，是线路与车辆对乘客的共同作用影响，主要是振动对整个运行过程的影响。其中UIC 513是针对铁路乘客的舒适度评价标准，适合于作为铁路动车组、旅行客车及城市轨道交通车辆设计及考核时对乘客舒适度指标的评定准则，列车启动时的冲动度就是其考量的重要一环。

因列车轨道的设计受地形影响，不可能为水平状态，会存在一定的坡度，对于停在轨道上的列车，同时受到重力和制动力F_s的作用，其中列车所受到重力在轨道方向的分量称为后溜力F_b，在列车处于上坡状态时，牵引力F_t方向与后溜力F_b方向相反，因此，列车在启动时，既需要防止列车缓解保持制动过快而导致列车后溜，又需要尽可能保证启动平稳，减少启动冲击，为乘员提供最舒适的感受。

目前城轨列车中列车网络控制***(TCMS)缓解保持制动主要是根据线路设计条件，计算列车在线路最大坡度时，列车会受到后溜力F_b，则保证列车不向后溜车的最小牵引力的门槛值f等于F_b，当列车的牵引车施加总牵引力大于此门槛值f时，TCMS发送保持制动缓解指令至制动控制单元BCU，列车制动控制单元BCU开始缓解保持制动，随后牵引力F_t的增加和制动力F_s的减小，当牵引力F_t大于制动力与后溜力F_b之和时，列车开始启动。然而，传统列车控制策略中TCMS在发送保持制动缓解指令后并不会有额外处理，列车受力情况分析如图1所示，在t1时刻，牵引力等于后溜力，列车开始缓解保持制动，在t2时刻，牵引力F_t大于制动力F_s与后溜力F_b之和，列车开始启动，在此时刻，列车的运动启动状态同时受牵引力F_t和制动力F_s变化的影响，直到t3时刻制动力F_s缓解到0，虽然列车网络控制***TCMS对牵引力F_t及制动力F_s均做了最大冲击斜率控制，但是在两者共同作用下，列车在启动时的冲击度依然过大，影响乘客乘坐舒适度。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可适用于各种轨道列车，控制简单，可有效缓解轨道列车启动冲动的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种缓解轨道列车启动冲动的方法，包括如下步骤：

S1.获取后溜力F_b大小；

S2.启动列车牵引电机，逐步增加牵引力F_t，并缓解列车制动，逐步减小列车制动力F_s，使得列车牵引力F_t小于等于列车制动力F_s与列车后溜力F_b之和，同时使得列车后溜力F_b小于等于列车制动力F_s与列车牵引力F_t之和，当列车牵引力F_t增大到等于列车后溜力F_b时，锁定并维持列车牵引力F_t；

S3.当列车制动力F_s降为零后，逐渐增大列车引力F_t，完成列车的平稳启动。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1的具体步骤包括：通过列车轨道设计参数，查询列车所处轨道的坡度，计算列车后溜力F_b的大小。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体步骤包括：

S2.1.启动列车牵引电机，并根据列车的编组方式，计算各牵引车辆所提供的牵引力之和，得出列车牵引力F_t的大小；

S2.2.缓解列车制动，根据制动设备工作状态获取列车制动***所能提供的最大列车制动力F_s的大小；

S2.3.监测列车牵引力F_t和列车制动力F_s大小，并控制列车牵引电机的功率输出和列车制动装置的工作状态，使得列车牵引力F_t小于等于列车制动力F_s与列车后溜力F_b之和，同时使得列车后溜力F_b小于等于列车制动力F_s与列车牵引力F_t之和；

S2.4.当列车牵引力F_t等于列车后溜力F_b时，锁定并维持列车牵引力F_t。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2的具体步骤包括：

S2.1.启动列车牵引电机，并根据列车的编组方式，计算各牵引车辆所提供的牵引力之和，得出列车牵引力F_t的大小；

S2.2.逐步增大列车牵引力F_t，当列车牵引力F_t等于列车后溜力F_b时，锁定并维持列车牵引力F_t；

S2.3.缓解列车制动，逐步减小列车制动力F_s。

在本发明中，列车制动力描述为列车制动***所能提供的最大制动力。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明可适用于各种轨道列车车型，不受列车控制***及应用环境限制。

2、本发明控制简单方便，只需要对列车的控制软件进行简单修改即可适用，并且在列车人工驾驶模式和自动驾驶模式均可使用该方法。

3、本发明能够有缓减列车启动时产生的冲动，有效提高乘员的舒适度。

附图说明

图1为现有技术列车受力分析示意图。

图2为本发明一种缓解轨道列车启动冲动的方法的流程图。

图3为本发明实施例一列车受力分析示意图。

图4为本发明实施例二列车受力分析示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

在本实施例中，列车处于上坡状态，列车牵引方向与后溜力F_b方向相反。为了简化分析过程，制动力F_s描述为列车制动***在不同制动状态所能提供的最大制动力，在列车处于完全制动状态时，制动力最大，随着列车制动缓解，制动力F_s逐步减小，直至完全解除制动，制动力F_s为0；当列车处于停车状态时，制动力F_s表现为平衡列车所受到的外力，如后溜力或牵引力等，当列车所受到的外力之和大于列车的制动力F_s时，列车开始运动，为了简化分析过程，在本实施例中，制动力F_s的受力方向描述为与列车所受牵引力的方向相反，即列车在启动过程中，当列车所受牵引力大于列车所受后溜力与制动力F_s之和时，列车开始向牵引力方向运动。

如图2所示，本发明一种缓解轨道列车启动冲动的方法，包括如下步骤：

S1.获取后溜力F_b大小；

S2.启动列车牵引电机，逐步增加牵引力F_t，并缓解列车制动，逐步减小制动力F_s，使得牵引力F_t小于等于制动力F_s与后溜力F_b之和，同时使得后溜力F_b小于等于制动力F_s与牵引力F_t之和，当牵引力F_t增大到等于后溜力F_b时，锁定并维持牵引力F_t；

S3.当制动力F_s降为零后，逐渐增大列车引力F_t，完成列车的平稳启动。

具体实施例一：

在本实施例中，本发明的具体实施过程为：

通过列车轨道设计参数，查询列车所处轨道的坡度，计算后溜力F_b的大小。启动列车牵引电机，并根据列车的编组方式，计算各牵引车辆所提供的牵引力之和，得出牵引力F_t的大小；缓解列车制动，根据制动设备工作状态获取列车制动***所能提供的最大制动力F_s的大小；监测牵引力F_t和制动力F_s大小，并控制列车牵引电机的功率输出和列车制动装置的工作状态，使得牵引力F_t小于等于制动力F_s与后溜力F_b之和，同时使得后溜力F_b小于等于制动力F_s与牵引力F_t之和；当牵引力F_t等于后溜力F_b时，锁定并维持牵引力F_t。当制动力F_s降为零后，逐渐增加列车的牵引力F_t，完成列车的平稳启动。

如图3所示，在本实施例中，在列车牵引电机启动前，列车所受牵引力F_s为0，后溜力为F_b，此时列车同时受后溜力F_b及制动力F_s作用，受力状态平衡，列车处于静止状态。在0时刻，列车牵引电机启动，列车受到向前的牵引力F_t，该牵引力的值可根据列车的编组方式，计算列车各牵引车车辆的牵引力之和获得；随后，在t4时刻，缓解列车制动，根据列车制动***工作状态得出制动***所能提供的最大制动力F_s；监测牵引力F_t和制动力F_s大小，并控制列车牵引电机的动力输出和列车制动***的缓解，使得牵引力F_t小于等于制动力F_s与后溜力F_b之和，同时使得后溜力F_b小于等于制动力F_s与牵引力F_t之和。此时，列车所受到外力仍处于平衡状态，列车所受到的牵引力、后溜力和制动力之和仍为0，列车仍处于静止状态。在t5时刻，牵引力F_t上升到与后溜力F_b相等，锁定并保持列车的牵引力F_t，使牵引力F_t维持在等于后溜力F_b的状态，并继续缓解列车制动，直至t6时刻制动力F_s降为0，此时，因牵引力F_t等于后溜力F_b，列车仍处于静止状态。随后，逐步增加牵引力F_t大小，牵引力F_t大于后溜力F_b，列车开始朝牵引力方向运动，完成列车的平稳启动。

在本实施例中，列车在开始运动之前，制动力F_s已经缓解为0，即在列车由静止转为朝牵引力F_t方向运动的过程中，其运动状态的变化只受牵引力F_t的影响，当列车网络控制***TCMS只要对牵引力F_t的冲击斜率进行控制，就能有效缓解列车启动时的冲动，为列车乘员带来良好的、舒适的乘坐感受。

具体实施例二：

在具体实施例一中，步骤S2增大牵引力F_t，同时缓解列车制动的过程中，需要实时监测牵引力F_t及制动力F_s的大小，并保持牵引力F_t小于等于制动力F_s与后溜力F_b之和，后溜力F_b小于等于制动力F_s与牵引力F_t之和的状态。为了进一步简化本发明的控制过程，降低控制***的复杂度，在具体实施例二中，本发明的具体过程为：

通过列车轨道设计参数，查询列车所处轨道的坡度，计算后溜力F_b的大小。启动列车牵引电机，并根据列车的编组方式，计算各牵引车辆牵引力之和，得出牵引力F_t的大小。逐步增大牵引力F_t的大小，直到牵引力F_t等于后溜力F_b时，锁定并维持牵引力F_t。缓解列车制动，逐步减小制动力F_s，直到制动力F_s降为0。然后，再逐步增加牵引力F_t，完成列车的平稳启动。

如图4所示，在本实施例中，在列车牵引电机启动前，列车所受牵引力F_s为0，后溜力为F_b，此时列车同时受后溜力F_b及制动力F_s作用，受力状态平衡，列车处于静止状态。在0时刻，列车牵引电机启动，牵引力F_t受到向前的牵引力F_t，该牵引力的值可根据列车的编组方式，计算列车各牵引车车辆的牵引力之和获得；逐步增大牵引力F_t大小，在t7时刻牵引力F_t增大到与后溜力F_b相等，锁定并维持牵引力F_t。同时列车网络控制***TCMS发送缓解列车制动指令，列车制动***开始缓解制动，制动力F_s逐步减小。在t8时刻制动力F_s缓解至0，此时，牵引力F_t与后溜力F_b相等，列车受力平稳，仍处于静止状态，在t8时刻后，逐步增加牵引力F_t，列车开始朝牵引力方向运动，完成列车的平稳启动。

在本实施例中，列车控制过程更为简单，无需对牵引力F_t及制动力F_s的变化状态进行复杂的监测与控制，就能实现列车的平稳启动，有效缓解列车启动时的冲动，为列车乘员带来良好的、舒适的乘坐感受。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种缓解轨道列车启动冲动的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1．获取列车所受后溜力F _b 大小；

S2．启动列车牵引电机，逐步增加牵引力F _t ，并缓解列车制动，逐步减小制动力F _s ，使得牵引力F _t 小于制动力F _s 与后溜力F _b 之和，同时使得后溜力F _b 小于制动力F _s 与牵引力F _t 之和，当牵引力F _t 增大到等于后溜力F _b 时，锁定并维持牵引力F _t ；

S3．当制动力F _s 降为零后，逐渐增大列车的牵引力F _t ，完成列车的平稳启动。

2.根据权利要求1所述的缓解轨道列车启动冲动的方法，其特征在于所述步骤S1的具体步骤包括：通过列车轨道设计参数，查询列车所处轨道的坡度，计算后溜力F _b 的大小。

3.根据权利要求1所述的缓解轨道列车启动冲动的方法，其特征在于所述步骤S2具体步骤包括：

S2.1．启动列车牵引电机，并根据列车的编组方式，计算各牵引车辆所提供的牵引力之和，得出牵引力F _t 的大小；

S2.2．缓解列车制动，根据制动设备工作状态获取列车制动***所能提供的最大制动力F _s 的大小；

S2.3．监测牵引力F _t 和制动力F _s 大小，并控制列车牵引电机的功率输出和列车制动装置的工作状态，使得牵引力F _t 小于制动力F _s 与后溜力F _b 之和，同时使得后溜力F _b 小于制动力F _s 与牵引力F _t 之和；

S2.4．当牵引力F _t 等于后溜力F _b 时，锁定并维持牵引力F _t 。

4.根据权利要求1所述的缓解轨道列车启动冲动的方法，其特征在于所述步骤S2的具体步骤包括：

S2.1．启动列车牵引电机，并根据列车的编组方式，计算各牵引车辆所提供的牵引力之和，得出牵引力F _t 的大小；

S2.2．逐步增大牵引力F _t ，当牵引力F _t 等于后溜力F _b 时，锁定并维持牵引力F _t ；

S2.3．缓解列车制动，逐步减小制动力F _s 。