CN107351824B - 车辆滑行下的制动方法及*** - Google Patents

车辆滑行下的制动方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车辆滑行下的制动方法及***。该方法包括：制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度；制动控制单元根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；制动控制单元根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；若满足，制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元；牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。本发明可以在车辆严重滑行时及时切除车辆电制动，避免轮对擦伤事故。

Description

车辆滑行下的制动方法及***
技术领域
本发明涉及车辆制动领域，具体地，涉及一种车辆滑行下的制动方法及***。
背景技术
制动控制单元(以下简称BCU)和牵引控制单元(以下简称TCU)均有滑行检测功能。BCU控制空气制动防滑，辅助控制电制动防滑，TCU控制电制动防滑，因此，BCU和TCU双方只进行简单的信息交互，不影响各自的防滑控制。
目前的车辆制动防滑控制技术还由外方掌握。因为防滑***的控制策略是依据每个国家的粘着机理的研究成果来设计的，适用于该国轮轨粘着特性；而我国的铁路运用环境和轮轨粘着特性都与国外有明显差异，导致既有的高速动车组在引进初期均出现过不同程度的轮对擦伤事故，所以现有技术中还没有适用于我国自主化高速动车组的切除车辆电制动的方法。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种车辆滑行下的制动方法及***，以在车辆严重滑行时及时切除车辆电制动，避免轮对擦伤事故。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种车辆滑行下的制动方法，包括：
制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度；
制动控制单元根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
制动控制单元根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；
若满足，制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元；
牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。
在其中一种实施例中，当牵引控制单元为车控模式时，电制动切除条件包括：
电制动减少数值的最大值在第一预设时间内高于第一预设数值；或，
车辆速度与参考速度的差值在第二预设时间内高于第二预设数值；或，
参考速度与车辆其中一个轴的轴速度的差值在第三预设时间内高于第三预设数值。
在其中一种实施例中，当牵引控制单元为架控模式时，电制动切除条件包括：
电制动减少数值的最大值在第一预设时间内高于第一预设数值；或，
车辆速度与参考速度的差值在第二预设时间内高于第一预设数值；或，
参考速度与当前牵引控制单元对应的转向架其中一个轴的轴速度的差值在第四预设时间内高于第四预设数值。
在其中一种实施例中，制动控制单元根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态，具体包括：
制动控制单元根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。
在其中一种实施例中，还包括：
制动控制单元发送电制动减少信号至牵引控制单元，电制动减少信号包含电制动减少数值的最大值；
牵引控制单元根据电制动减少信号减少车辆的电制动力。
在其中一种实施例中，还包括：
制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀以调节每个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。
在其中一种实施例中，制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀，具体包括：
制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的保压阀和排风阀。
本发明实施例还提供一种车辆滑行下的制动***，包括制动控制单元和牵引控制单元；
制动控制单元包括：
计算模块，用于根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度；
滑行状态模块，用于根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
判断模块，用于根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；
发送模块，用于发送电制动切除信号至牵引控制单元；
牵引控制单元用于根据电制动切除信号切除电制动。
在其中一种实施例中，滑行状态模块具体用于：
根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。
在其中一种实施例中，制动控制单元还用于：发送电制动减少信号至牵引控制单元，电制动减少信号包含电制动减少数值的最大值；
牵引控制单元还用于：根据电制动减少信号减少车辆的电制动力。
在其中一种实施例中，制动控制单元还包括空气制动减少模块；
空气制动减少模块用于：根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀以调节每个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。
在其中一种实施例中，空气制动减少模块具体用于：
根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的保压阀和排风阀。
本发明实施例的车辆滑行下的制动方法及***，由车辆的制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度，并根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。车辆的制动控制单元进一步根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件，若满足，制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元，牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。本发明可以在车辆严重滑行时及时切除车辆电制动，避免轮对擦伤事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中车辆滑行下的制动方法的流程图；
图2是本发明实施例中车辆滑行下的制动***的结构框图；
图3是本发明实施例中车辆滑行下的制动***其中一种实施例的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
鉴于目前没有适用于我国自主化高速动车组的切除车辆电制动的方法，本发明实施例提供一种车辆滑行下的制动方法及***，由车辆的制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度，并根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。车辆的制动控制单元进一步根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件，若满足，制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元，牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。本发明可以在车辆严重滑行时及时切除车辆电制动，避免轮对擦伤事故。
以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例中车辆滑行下的制动方法的流程图。如图1所示，车辆滑行下的制动方法包括：
步骤101：制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度。
步骤102：制动控制单元根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。
步骤103：制动控制单元根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；
步骤104：制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元；
步骤105：牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。
在执行步骤101之前，位于每个轴上的速度传感器采集每个轴的轴速度，并将其发送至制动控制单元(BCU)。列车控制和管理***(Train Control and Management System，TCMS)采集车辆速度并将其发送至制动控制单元。
电制动时，制动控制单元具体通过如下方式判断每个轴的当前滑行状态：根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。具体实施时，可以通过矩阵映射表来实现，例如，将参考速度与轴速度的差值划分为a1-ai共i个等级，将轴减速度划分为b1-bj共j个等级，形成一个共有i×j个等级的滑行状态矩阵表，每个等级与滑行状态均一一对应。例如，当参考速度与轴速度的差值位于第x个等级，轴减速度位于第y个等级时，此时的滑行状态为该矩阵表第x行，第y列对应的滑行状态。其中，车辆的参考速度为轴速度中的最大值。
当牵引控制单元(TCU)为车控模式时，步骤103中的电制动切除条件具体包括：
电制动减少数值的最大值在第一预设时间内高于第一预设数值；或，车辆速度与参考速度的差值在第二预设时间内高于第二预设数值；或，参考速度与车辆其中一个轴的轴速度的差值在第三预设时间内高于第三预设数值。
当牵引控制单元为架控模式时，步骤103中的电制动切除条件具体包括：
电制动减少数值的最大值在第一预设时间内高于第一预设数值；或，车辆速度与参考速度的差值在第二预设时间内高于第一预设数值；或，参考速度与当前牵引控制单元对应的转向架其中一个轴的轴速度的差值在第四预设时间内高于第四预设数值。在架控模式中，一个牵引控制单元分别控制两个转向架，每个转向架均对应一个制动控制单元和两个轴。一般而言，位于同一转向架上的两个轴的轴速度基本相等。
实施例中，当轮轨间粘着条件较差、车辆轮对产生滑行时，制动控制单元会先采用空电复合制动，即同时进行空气制动防滑和电制动防滑，可抑制车辆滑行，防止车辆轮对擦伤，并充分利用粘着以缩短不利粘着条件下的制动距离。如果制动控制单元判断出车轮严重滑行时(即满足步骤103中的电制动切除条件)，说明空气制动防滑和电制动防滑几乎没有起到效果。此时为避免并联牵引电机耦合作用带来的车辆的参考速度计算异常(此时车辆的参考速度不是轴速度中的最大值)和轮对擦伤，制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元，牵引控制单元收到的电制动切除信号后，切除电制动。同时，制动控制单元在切除电制动后仍采用独立的空气制动防滑，以保证防滑控制和列车制动距离。
电制动防滑时，制动控制单元发送电制动减少信号至牵引控制单元，电制动减少信号包含电制动减少数值的最大值；牵引控制单元根据电制动减少信号减少车辆的电制动力。例如，在架控模式下，一个轴对应的电制动减少数值为10％，另一个轴对应的电制动减少数值为30％；此时，制动控制单元发送的电制动减少数值为30％，牵引控制单元根据电制动减少信号减少原先电制动力的30％。
空气制动防滑时，采用调整制动缸压力的方法来进行滑行再粘着的控制。实施例中，制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀，以调节每个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。与电制动不同，此时根据参考速度与每个轴的轴速度的差值以及每个轴的轴减速度，确定车辆每个轴的当前滑行状态。每个轴的当前滑行状态不同，对每个制动缸的压力调节也不同。
防滑阀包括保压阀和排风阀。制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的保压阀和排风阀；空气制动减少时间包括保压阀的上电持续时间和排风阀的上电持续时间。
实施例中，当车辆满足电制动切除复位条件时，制动控制单元复位电制动切除信号。电制动切除复位条件包括：车辆滑行结束；或，本次制动结束(例如，制动缓解或由制动变为牵引)；或，车辆停止。
图3是本发明实施例中车辆滑行下的制动***其中一种实施例的结构框图。如图3所示，制动控制单元通过MVB(多功能车辆总线)或者硬线来发送电制动减少信号或电制动切除信号至牵引控制单元。
本发明已在时速350公里的中国标准动车组、长客混合动力动车组、唐山160km城际动车组等车型上采用，现车试验和运营考核效果良好。对照图3，本发明的具体实施过程如下：
1、制动控制单元根据4路速度传感器采集的4个轴的轴速度，计算车辆的参考速度和4个轴的轴减速度；从列车控制和管理***接收车辆速度。
2、制动控制单元根据参考速度与4个轴速度的4个差值，以及4个轴减速度，确定车辆4个轴的当前滑行状态，进一步确定4个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值和4个轴的空气制动减少时间。
3、制动控制单元通过多功能车辆总线或者硬线来发送包含该电制动减少数值的最大值的电制动减少信号，牵引控制单元根据电制动减少信号减少车辆的电制动力；同时，还根据4个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制4个轴的保压阀和排风阀，以调节4个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。
4、制动控制单元根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；若满足，通过多功能车辆总线或者硬线发送电制动切除信号至牵引控制单元，牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。
5、当车辆满足电制动切除复位条件时，制动控制单元复位电制动切除信号。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种车辆滑行下的制动***，由于该***解决问题的原理与车辆滑行下的制动方法相似，因此该***的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图2是本发明实施例中车辆滑行下的制动***的结构框图。如图2所示，车辆滑行下的制动***可以包括：制动控制单元和牵引控制单元。
制动控制单元包括：
计算模块，用于根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度；
滑行状态模块，用于根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
判断模块，用于根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；
发送模块，用于发送电制动切除信号至牵引控制单元；
牵引控制单元用于根据电制动切除信号切除电制动。
在本发明的一个具体实施例中，滑行状态模块具体用于：
根据参考速度与每个轴的轴速度的差值中的最大值，以及每个轴的轴减速度中的最大值，确定每个轴的当前滑行状态。
在本发明的一个具体实施例中，制动控制单元还用于：发送电制动减少信号至牵引控制单元，电制动减少信号包含电制动减少数值的最大值；
牵引控制单元还用于：根据电制动减少信号减少车辆的电制动力。
在本发明的一个具体实施例中，制动控制单元还包括空气制动减少模块；
空气制动减少模块用于：根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀以调节每个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。
在本发明的一个具体实施例中，空气制动减少模块具体用于：
根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的保压阀和排风阀。
综上，本发明实施例的车辆滑行下的制动方法及***，由车辆的制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度，并根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态。车辆的制动控制单元进一步根据车辆速度、参考速度、轴速度、参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件，若满足，制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元，牵引控制单元根据电制动切除信号切除电制动。本发明可以在车辆严重滑行时及时切除车辆电制动，避免轮对擦伤事故。
本发明还会进行空气制动防滑和电制动防滑，以抑制车辆滑行，防止车辆轮对擦伤，并充分利用粘着以缩短不利粘着条件下的制动距离。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆滑行下的制动方法，其特征在于，包括：
制动控制单元根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度；
所述制动控制单元根据所述参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的所述轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
所述制动控制单元根据车辆速度、所述参考速度、所述轴速度、所述参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；
若满足，所述制动控制单元发送电制动切除信号至牵引控制单元；
所述牵引控制单元根据所述电制动切除信号切除电制动；
所述制动控制单元根据所述参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的所述轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态，具体包括：
所述制动控制单元根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的所述轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
其中，通过矩阵映射表确定每个轴的当前滑行状态；所述矩阵映射表为i×j个等级的滑行状态矩阵表，每个等级均与滑行状态一一对应。
2.根据权利要求1所述的车辆滑行下的制动方法，其特征在于，当所述牵引控制单元为车控模式时，所述电制动切除条件包括：
所述电制动减少数值的最大值在第一预设时间内高于第一预设数值；或，
所述车辆速度与所述参考速度的差值在第二预设时间内高于第二预设数值；或，
所述参考速度与车辆其中一个轴的轴速度的差值在第三预设时间内高于第三预设数值。
3.根据权利要求1所述的车辆滑行下的制动方法，其特征在于，当所述牵引控制单元为架控模式时，所述电制动切除条件包括：
所述电制动减少数值的最大值在第一预设时间内高于第一预设数值；或，
所述车辆速度与所述参考速度的差值在第二预设时间内高于第一预设数值；或，
所述参考速度与当前牵引控制单元对应的转向架其中一个轴的轴速度的差值在第四预设时间内高于第四预设数值。
4.根据权利要求1所述的车辆滑行下的制动方法，其特征在于，还包括：
所述制动控制单元发送电制动减少信号至所述牵引控制单元，所述电制动减少信号包含所述电制动减少数值的最大值；
所述牵引控制单元根据所述电制动减少信号减少所述车辆的电制动力。
5.根据权利要求1所述的车辆滑行下的制动方法，其特征在于，还包括：
所述制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀以调节每个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。
6.根据权利要求5所述的车辆滑行下的制动方法，其特征在于，所述制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀，具体包括：
所述制动控制单元根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的保压阀和排风阀。
7.一种车辆滑行下的制动***，其特征在于，包括制动控制单元和牵引控制单元；
所述制动控制单元包括：
计算模块，用于根据每个轴的轴速度计算车辆的参考速度和每个轴的轴减速度；
滑行状态模块，用于根据所述参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的所述轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
判断模块，用于根据车辆速度、所述参考速度、所述轴速度、所述参考速度与每个轴的轴速度的差值、每个轴的当前滑行状态对应的电制动减少数值的最大值判断车辆是否满足电制动切除条件；
发送模块，用于发送电制动切除信号至所述牵引控制单元；
所述牵引控制单元用于根据所述电制动切除信号切除电制动；
所述滑行状态模块具体用于：
根据参考速度与每个轴的轴速度的差值，以及每个轴的所述轴减速度，确定每个轴的当前滑行状态；
其中，通过矩阵映射表确定每个轴的当前滑行状态；所述矩阵映射表为i×j个等级的滑行状态矩阵表，每个等级均与滑行状态一一对应。
8.根据权利要求7所述的车辆滑行下的制动***，其特征在于，
所述制动控制单元还用于：发送电制动减少信号至所述牵引控制单元，所述电制动减少信号包含所述电制动减少数值的最大值；
所述牵引控制单元还用于：根据所述电制动减少信号减少所述车辆的电制动力。
9.根据权利要求7所述的车辆滑行下的制动***，其特征在于，所述制动控制单元还包括空气制动减少模块；
所述空气制动减少模块用于：根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的防滑阀以调节每个轴对应的制动缸的压力，减少空气制动力。
10.根据权利要求9所述的车辆滑行下的制动***，其特征在于，所述空气制动减少模块具体用于：
根据每个轴的当前滑行状态对应的空气制动减少时间控制每个轴的保压阀和排风阀。
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