CN107351826B - 一种高速列车制动力分配优化控制方法及其*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速列车制动力分配优化控制方法，涉及一种高速列车制动力分配优化控制***，用于对各节列车应施加制动力进行协调控制；所述***包括制动力分配优化控制模块，所述模块基于单节列车受力模型获取粘着重力F_Ni，还包括用于获取列车粘着力约束条件F_μ的比较器和乘法器、制动力分配优化控制单元和制动力再分配及其优化单元；所述方法包括粘着重力的计算，列车粘着力约束条件的确定，电制动优先的制动力优化控制算法，制动力再分配方法及其优化算法；本发明跟随列车粘着状态时变的动态过程，在各种复杂轨面状况条件下实现列车安全、平稳、可靠的制动，有效的解决高速列车制动滑行的问题，进一步提升了高速列车制动控制***的稳定性和准确性。

Description

一种高速列车制动力分配优化控制方法及其***

技术领域

本发明属于高速列车车辆控制技术领域，更具体地，涉及一种高速列车制动力分配优化控制方法及其***，能够特别适应不同自然环境、不同线路条件下高性能的高速列车制动力的分配控制。

背景技术

高速列车是国家公共交通的主要载体，承担着国家互联、互通的重大发展战略，制动***作为高速列车的关键部件，是安全运营的重要前提。

高速列车在制动过程中，制动控制装置产生的制动力以轮轨间粘着力的形式阻碍列车的运动趋势。根据高速列车的粘着特性曲线，车轴制动力的发挥受轮轨间粘着力的约束。当制动力大于轨面间的粘着力时，车轮即会在轨面上产生滑行的问题，既而擦伤轨面。

然而，现有的制动力分配控制模块并未考虑粘着力的约束条件，难以有效发挥高速列车的制动效率。列车在制动过程中，必然发生轴重转移；轮轨间的粘着状态呈现出非线性、快速时变的特征，轮轨间的粘着力各有差异。在车控模式下，列车粘着最小的轮对率先发生滑行，而其它节列车的粘着力约束条件却没有得到充分利用，因此，提供一种高性能的制动力分配控制***，显得至关重要。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本发明提供一种高速列车制动力分配优化控制方法及其***，利用各节列车粘着冗余进行制动力分配，以更加有效得预防列车制动滑行的问题，从而使列车制动过程更加平稳的重要保障。

具体技术方案如下：

一种高速列车制动力分配优化控制方法，涉及一种高速列车制动力分配优化控制***，用于对各节列车应施加制动力进行协调控制，所述高速列车制动力分配优化控制***包括制动力分配优化控制模块，所述制动力分配优化控制模块基于单节列车受力模型获取粘着重力F_Ni，还包括用于获取列车粘着力约束条件F_μ的比较器和乘法器、制动力分配优化控制单元和制动力再分配及其优化单元；所述高速列车制动力分配优化控制方法具体包括以下步骤：

S1.粘着重力的计算；

根据单节列车受力模型，计算列车各轴粘着重力P_fi＝F_Ni(i＝1,2,3,4)式中，P_fi为列车第i轴的粘着重力，F_Ni为列车第i轴的法向约束力；

S2.列车粘着力约束条件的确定；

根据粘着系数的定义，粘着系数μ在采用经验公式下，当前轨面状态下各轴的粘着力F_μi＝P_fi·μ，选取其中的最小值作为该节列车各轴的粘着力约束条件，所述该节列车的粘着力约束为最小粘着力的四倍；

S3.电制动优先的制动力优化控制算法；

根据步骤S2所述粘着力约束条件，采用电制动优先的制动力优化分配方法，具体包括以下步骤：

T1.在制动单元内，优先施加动车总的电制动力F_ed，所施加的电制动力不能超过其当前状态下该节列车粘着力约束；

T2.当电制动力不足时则优先由拖车总的空气制动力F_ept补足，同样地，所施加的制动力依然不能超过其当前状态下该节列车粘着力约束；

T3.若拖车施加的制动力仍然不能满足制动要求时，则再由动车施加空气制动力F_epm补足，直至其粘着力约束；

S4.制动力再分配方法及其优化算法；

根据步骤S3的分配方法，为得到各节列车应施加制动力的大小，提出一种制动力再分配的控制方法，利用列车受粘着约束下的粘着力的大小按照正比例对制动力再分配，即可得各节列车应施加的制动力的大小

式中，F_e为动车或拖车应施加的总的制动力，F_μi、F_i分别为动车或拖车第i节列车的粘着力约束和应施加的制动力，n为动车或拖车的数量，F_μj其中第j节列车的粘着力约束；

S5.对步骤S4所述制动力再分配控制方法进行优化，根据第i节列车第k时刻的列车粘着力参与第(k+1)时刻制动力的再分配，以此往复循环即可实现制动力的动态再分配过程

更具体地，制动力分配优化控制模块，由列车自动运行***ATO或司机制动控制器发送制动指令，DSP中央控制单元接收到制动指令后，提取车载雷达测得的车体速度信号vt，由列车粘着重力计算模块获取粘着重力F_Ni，经由列车粘着力约束单元获取列车粘着力约束F_μ，制动力分配优化控制单元基于粘着力约束条件得到动车应施加总的电制动力F_ed和空气制动力F_epm、拖车应施加总的空气制动力F_ept，通过制动力再分配及其优化单元即可获取各节列车应施加的制动力的大小，与MVB总线交互。

进一步地，所述高速列车制动力分配优化控制***还包括列车自动运行***ATO、司机制动控制器、DSP中央控制单元、车载雷达和设置于各节列车基础制动装置，所述制动力分配优化控制模块和列车基础制动装置之间通过MVB总线连接，所述列车自动运行***ATO和司机制动控制器与DSP中央控制单元连接，所述车载雷达与DSP中央控制单元连接。

进一步地，所述列车基础制动装置包括牵引变流器、DSP机车控制单元、电流信号采集单元、牵引电机、制动供给风缸、电空转换阀、中继器、盘形制动装置；所述DSP单节列车控制单元通过MVB总线与制动力分配优化控制模块连接。

更具体地，列车基础制定装置，MVB总线接收制动力分配优化控制模块的信号，对高速列车各节列车的基础制动装置DSP单节列车控制单元发送电气制动指令，对于动车而言，电制动的发挥是依靠DSP单节列车控制单元输出的PWM调制波形控制牵引变流器中电路的开关，使得牵引电机由电动状态转换为发电状态，将电能反馈到电网中；对于列车空气制动力是由DSP单节列车控制单元发送电信号，经电空转换阀、中继器等部件，盘形制动装置在空气压力推动的作用下，依靠于轮对之间的摩擦实施制动，继而完成列车的制动。

进一步地，所述制动力分配优化控制单元包括：电制动优先判别单元、粘着力约束下基于粘着力正比例的制动力分配单元、动车和拖车总的制动力存储单元，用于给定动车和拖车应施加制动力；

更具体地，在一个制动单元内，优先施加动车总的电制动力Fed，所施加的电制动力不能超过动车粘着力约束；当电制动力不足时则优先由拖车总的空气制动力F_ept补足，同样地，所施加的制动力依然不能超过其粘着限制；若拖车施加的制动力仍然不能满足制动要求时，则再由动车施加空气制动力F_epm补足，直至其粘着限制。

进一步地，所述制动力再分配及其优化单元包括基于粘着力正比例的制动力再分配单元、单节列车受力模型、时变条件下制动力再分配优化单元，用于确定各节列车应施加制动力；

更具体的，制动力再分配及其优化单元，利用列车受粘着约束下的粘着力的大小按照正比例对制动力再分配，即可得各节列车应施加的制动力的大小；由各车轴制动力F_i代入单节列车受力模型中，得到当前时刻粘着重力的大小，进而得到在下一时刻各节列车粘着力约束条件，参与该时刻制动力的分配，即实现制动力再分配的优化。

进一步地，步骤1的具体过程为：

步骤1.1，对车体进行受力分析和力矩平衡方程

F1+F₂+F0＝Ma

步骤1.2，对转向架1进行受力分析和力矩平衡方程

2F-F₁＝ma

步骤1.3，对转向架2进行受力分析和力矩平衡方程

2F-F₂＝ma

步骤1.4，将步骤1.1、步骤1.2、步骤1.3方程联立，可得到列车各轴法向约束力

式中，M、m分别为车体质量和转向架质量，g为重力加速度；N₅、N₆分别为车体对两个转向架的压力，F_N1、F_N2、F_N3、F_N4分别为列车各轴受到轨面法向约束力，F₀为列车车间力的合力，H、h分别为车钩和转向架牵引点到轨面之间的距离，2b为轴距，2L为转向架中心距，F₁和F₂分别为两个转向架对车体的制动力，v、a分别为列车的车速和加速度。

进一步地，步骤3的具体过程为：

步骤3.1.当F_t≤2F_ed0时，若2F_ed0≤F_μm1+F_μm2

当动车总的电制动力大于动力单元的目标制动力，且总的电制动力不超过动车的粘着力约束时，动车只需施加电制动力，而对于拖车而言，不需施加空气制动力；

步骤3.2.当F_t≤2F_ed0时，若F_t＞4(F_μm1+F_μm2)

当动车总的电制动力大于动力单元的目标制动力，而目标制动力大于动车的粘着力约束时，动车施加电制动力直至其粘着力约束，而对于拖车而言，则补充空气制动力以实施列车制动；

步骤3.3.当F_t＞2F_ed0时，若2F_ed0＜F_μm1+F_μm2且F_t-2F_ed0＜F_μt1+F_μt2

当目标制动力大于动车总的电制动力时，若动车的电制动小于动车的粘着力约束且拖车需补充的空气制动力也小于其粘着力约束时，则动车施加全部的制动力，其余部分由拖车的空气制动力来补充；

步骤3.4.当F_t＞2F_ed0时，若2F_ed0＜F_μm1+F_μm2且F_t-2F_ed0＜F_μt1+F_μt2

当目标制动力大于动车总的电制动力时，若动车的电制动小于动车的粘着力约束且拖车需补充的空气制动力也小于其粘着力约束时，则动车施加空气制动力至其粘着力约束，其余部分由拖车的空气制动力来补充；

步骤3.5.紧急状况时

在紧急状况下，则动车和拖车施加制动力直至其粘着力约束；

式中，F_μt为制动单元的目标之动力，F_μt1、F_μm1、F_μm2、F_μt2分别为各节列车T1、M1、M2、T2粘着力约束，Fed0为M1和M2车电制动力均，F_et为T1和T2应施加的总的制动力，F_em为M1和M2车应施加的总的电制动力。

进一步地，步骤S5的具体过程为：

步骤5.1，将步骤S4的制动力再分配控制方法，表示为第i节列车在第k时刻的制动力F_ik；

步骤5.2.将F_ik代入步骤S1的粘着重力的计算中，有粘着系数的定义即可得到第(k+1)时刻列车各轴的粘着力的大小

步骤5.3.通过比较即可得到列车的粘着力约束，参与下一时刻制动力的再分配，实现了对制动力再分配控制方法的优化。

更具体地，电制动优先的制动力优化控制算法，即在动车组实施制动时，优先施加动车的电制动力，当电制动力不足时再施加拖车上的空气制动力；若仍不能满足制动要求时，则由动车施加部分空气制动力来补足；但对于列车而言，受到粘着力的约束，因而对其进行优化，在施加制动力时，所施加的制动力不能大于其粘着力约束条件。

更具体地，制动力再分配方法及其优化算法，在得知动车应施加总的电制动力、空气制动动力和拖车应施加总的空气制动力之后，即对制动力进行再分配；为此，提出了一种基于粘着力的正比例再分配方法，同时结合列车的实际控制要求对其进行了优化，进一步提高了高速列车制动的可靠性。

与现有技术相比，本发明能在不同制动等级条件下，实现高速列车无滑行问题的停车制动，通过对制动力再分配控制方法的优化，进一步提升了高速列车制动力分配的灵敏度和稳定性。

附图说明

图1为制动力分配控制***结构示意图；

图2为制动力分配优化控制单元和制动力再分配及其优化单元结构示意图；

图3为制动力分配控制方法步骤流程示意图；

图4为单节列车受力模型示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，高速列车制动力分配优化控制***，用于对各节列车应施加制动力进行协调控制，包括列车自动运行***ATO1、司机制动控制器2、DSP中央控制单元3、车载雷达4、制动力分配优化控制模块5和列车基础制动装置6，制动力分配优化控制模块5、列车基础制动装置6和DSP中央控制单元3之间通过MVB总线连接，列车自动运行***ATO1和司机制动控制器2的输出端与DSP中央控制单元3连接，车载雷达4与DSP中央控制单元3连接；

制动力分配优化控制模块5基于单节列车受力模型510获取粘着重力F_Ni，还包括用于获取机车粘着力约束条件F_μ的比较器520和乘法器521、制动力分配优化控制单元53和制动力再分配及其优化单元54；

制动力分配优化控制模块5，由列车自动运行***ATO1或司机制动控制器2发送制动指令，DSP中央控制单元3接收到制动指令后，提取车载雷达4测得的车体速度信号vt，由单节列车受力模型510获取粘着重力F_Ni，经由比较器520和乘法器521获取列车粘着力约束F_μ，制动力分配优化控制单元53基于粘着力约束条件得到动车应施加总的电制动力F_ed和空气制动力F_epm、拖车应施加总的空气制动力F_ept，通过制动力再分配及其优化单元54即可获取各节机车应施加的制动力的大小，与MVB总线交互。

列车基础制动装置6包括牵引变流器61、DSP单机列车控制单元62、电流信号采集单元63、牵引电机64、制动供给风缸65、电空转换阀66、中继器67、盘形制动装置68；DSP单节列车控制单元62通过MVB总线与制动力分配优化控制模块5连接。

列车基础制动装置6，MVB总线接收制动力分配优化控制模块5的信号，对高速列车各节列车的DSP机车控制单元62发送电气制动指令，对于动车而言，电制动的发挥是依靠DSP单节列车控制单元62输出的PWM调制波形控制牵引变流器61中电路的开关，使得牵引电机64由电动状态转换为发电状态，将电能反馈到电网中；对于列车空气制动力是由DSP机车控制单元62发送电信号，经电空转换阀66、中继器67，盘形制动装置68在空气压力推动的作用下，依靠于轮对之间的摩擦实施制动，继而完成列车的制动。

如图2所示，制动力分配优化控制单元包括：电制动优先判别单元、粘着力约束下基于粘着力正比例的制动力分配单元、动车和拖车总的制动力存储单元，用于给定动车和拖车应施加制动力；

1.电制动优先判别单元判别目标制动力FB和电制动力Fed，输出信号到粘着力约束下基于粘着力正比例的制动力分配单元；

2.粘着力约束下基于粘着力正比例的制动力分配单元完成制动力的分配，得到动车和拖车分别应施加的制动力，并储存在动车和拖车总的制动力存储单元；

3.基于粘着力正比例的制动力再分配单元对制动力再分配，输出各节列车应施加的制动力，继而得到车轴制动力F_i；

4.车轴制动力Fi输入单节列车受力模型中得到当前时刻的粘着重力，进而得到该时刻列车粘着力约束条件F_μij

5.由F_μij输入师表条件下制动力再分配优化单元输出制动指令到MVB总线，继而对列车基础制动装置动作。

更具体地，在一个制动单元内，优先施加动车总的电制动力F_ed，所施加的电制动力不能超过动车粘着力约束；当电制动力不足时则优先由拖车总的空气制动力F_ept补足，同样地，所施加的制动力依然不能超过其粘着限制；若拖车施加的制动力仍然不能满足制动要求时，则再由动车施加空气制动力F_epm补足，直至其粘着限制。

制动力再分配及其优化单元包括基于粘着力正比例的制动力再分配单元、单节列车受力模型、时变条件下制动力再分配优化单元，用于确定各节列车应施加制动力；

更具体的，制动力再分配及其优化单元，利用列车受粘着约束下的粘着力的大小按照正比例对制动力再分配，即可得各节列车应施加的制动力的大小；由各车轴制动力F_i代入单节列车受力模型中，得到当前时刻粘着重力的大小，进而得到在下一时刻各节列车粘着力约束条件，参与该时刻制动力的分配，即实现制动力再分配的优化。

如图3和4所示，一种高速列车制动力分配优化控制方法，包括如下几个步骤，包括：

步骤1，由图4单节列车受力模型，计算列车各轴粘着重力

P_fi＝F_Ni(i＝1,2,3,4)

式中，P_fi为列车第i轴的粘着重力，F_Ni为列车第i轴的法向约束力；

具体过程为：

步骤1.1，对车体进行受力分析和力矩平衡方程

F₁+F₂+F₀＝Ma

步骤1.2，对转向架1进行受力分析和力矩平衡方程

2F-F₁＝ma

步骤1.3，对转向架2进行受力分析和力矩平衡方程

2F-F₂＝ma

步骤1.4，将步骤1.1、步骤1.2、步骤1.3方程联立，可得到列车各轴法向约束力

式中，M、m分别为车体质量和转向架质量，g为重力加速度；N₅、N₆分别为车体对两个转向架的压力，F_N1、F_N2、F_N3、F_N4分别为列车各轴受到轨面法向约束力，F₀为列车车间力的合力，H、h分别为车钩和转向架牵引点到轨面之间的距离，2b为轴距，2L为转向架中心距，F₁和F₂分别为两个转向架对车体的制动力，v、a分别为列车的车速和加速度。

步骤2，根据粘着系数的定义，粘着系数μ在采用经验公式下，当前轨面状态下各轴的粘着力F_μi＝P_fi·μ，选取其中的最小值作为该节列车各轴的粘着力约束条件，对于该节列车的粘着力约束为该轴粘着力的四倍；

其中，粘着系数的定义为：粘着力与轮轨间垂向载荷的比值，即粘着重力。

μ＝F_μ/P_f

经验公式的由来：轮轨间的粘着系数受到轨道表面状况、列车速度、轮轨材料和几何形状、车辆动力作用等众多因素的影响，难以实时准确的得到其准确数值大小，通过对众多因素的理论分析，并理论验证的基础上可以得到粘着系数的经验公式，在潮湿轨面和干燥轨面条件的粘着系数分别记为μd和μw，其经验公式分别如下示：

步骤3，利用列车粘着力约束条件，提出电制动优先的制动力优化分配策略。即在制动单元内，优先施加动车总的电制动力F_ed，所施加的电制动力不能超过其当前状态下该节列车粘着力约束；当电制动力不足时则优先由拖车总的空气制动力F_ept补足，同样地，所施加的制动力依然不能超过其当前状态下该节列车粘着力约束；若拖车施加的制动力仍然不能满足制动要求时，则再由动车施加空气制动力F_epm补足，直至其粘着力约束；

步骤3的具体过程为：

步骤3.1.当F_t≤2F_ed0时，若2F_ed0≤F_μm1+F_μm2

当动车总的电制动力大于动力单元的目标制动力，且总的电制动力不超过动车的粘着力约束时，动车只需施加电制动力，而对于拖车而言，不需施加空气制动力；

步骤3.2.当F_t≤2F_ed0时，若F_t＞4(F_μm1+F_μm2)

当动车总的电制动力大于动力单元的目标制动力，而目标制动力大于动车的粘着力约束时，动车施加电制动力直至其粘着力约束，而对于拖车而言，则补充空气制动力以实施列车制动；

步骤3.3.当F_t＞2F_ed0时，若2F_ed0＜F_μm1+F_μm2且F_t-2F_ed0＜F_μt1+F_μt2

当目标制动力大于动车总的电制动力时，若动车的电制动小于动车的粘着力约束且拖车需补充的空气制动力也小于其粘着力约束时，则动车施加全部的制动力，其余部分由拖车的空气制动力来补充；

步骤3.4.当F_t＞2F_ed0时，若2F_ed0＜F_μm1+F_μm2且F_t-2F_ed0＜F_μt1+F_μt2

当目标制动力大于动车总的电制动力时，若动车的电制动小于动车的粘着力约束且拖车需补充的空气制动力也小于其粘着力约束时，则动车施加空气制动力至其粘着力约束，其余部分由拖车的空气制动力来补充；

步骤3.5.紧急状况时

在紧急状况下，则动车和拖车施加制动力直至其粘着力约束；

式中，F_μt为制动单元的目标之动力，F_μt1、F_μm1、F_μm2、F_μt2分别为各节列车T1、M1、M2、T2粘着力约束，F_ed0为M1和M2车电制动力均，F_et为T1和T2应施加的总的制动力，F_em为M1和M2车应施加的总的电制动力。

步骤4，根据步骤3的分配策略，为得到各节列车应施加制动力的大小，提出一种制动力再分配的控制方法，利用列车受粘着约束下的粘着力的大小按照正比例对制动力再分配，即可得各节列车应施加的制动力的大小

式中，F_e为动车或拖车应施加的总的制动力，F_μi、F_i分别为动车或拖车第i节列车的粘着力约束和应施加的制动力，n为动车或拖车的数量，F_μj其中第j节列车的粘着力约束；

步骤5，对制动力再分配控制方法进行优化，根据第i节机车第k时刻的列车粘着力参与第(k+1)时刻制动力的再分配，以此往复循环即可实现制动力的动态再分配过程

具体过程为：

步骤5.1，将步骤S4的制动力再分配控制方法，表示为第i节列车在第k时刻的制动力Fik；

步骤5.2，将F_ik代入步骤S1的粘着重力的计算中，有粘着系数的定义即可得到第(k+1)时刻列车各轴的粘着力的大小

步骤5.3，通过比较即可得到列车的粘着力约束，参与下一时刻制动力的再分配，实现了对制动力再分配控制方法的优化。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护之内。

Claims (8)

1.一种高速列车制动力分配优化控制方法，通过一种高速列车制动力分配优化控制***对各节列车应施加制动力进行协调控制，其特征在于，所述高速列车制动力分配优化控制***包括制动力分配优化控制模块，所述制动力分配优化控制模块基于单节列车受力模型获取粘着重力F_Ni，还包括用于获取列车粘着力约束条件Fμ的比较器和乘法器、制动力分配优化控制单元和制动力再分配及其优化单元；所述高速列车制动力分配优化控制方法具体包括以下步骤：

S1.粘着重力的计算；

根据单节列车受力模型，计算列车各轴粘着重力：P_fi＝F_Ni(i＝1,2,3,4)式中，P_fi为该节列车第i轴的粘着重力，F_Ni为列车第i轴的法向约束力；

S2.列车粘着力约束条件的确定；

根据粘着系数的定义，粘着系数μ在采用经验公式μ＝F_μ/P_f下，其中F_μ为粘着力，P_f为垂向载荷，当前轨面状态下各轴的粘着力F_μi＝P_fi·μ，选取其中的最小值作为该节列车各轴的粘着力约束条件，所述列车粘着力约束为最小粘着力的四倍；

S3.电制动优先的制动力优化控制算法；

根据步骤S2所述粘着力约束条件，采用电制动优先的制动力优化分配方法，具体包括以下步骤：

T1.在制动单元内，优先施加动车总的电制动力F_ed，所施加的电制动力F_ed不能超过其当前状态下该节列车粘着力约束；

T2.当电制动力F_ed不足时则优先由拖车总的空气制动力F_ept补足，同样地，所施加的空气制动力F_ept依然不能超过其当前状态下该节列车粘着力约束；

T3.若拖车施加的空气制动力F_ept仍然不能满足制动要求时，则再由动车施加空气制动力F_epm补足，直至其粘着力约束，满足列车制动要求；

S4.制动力再分配方法及其优化算法；

根据步骤S3的分配方法，为得到各节列车应施加制动力的大小，提出一种制动力再分配的控制方法，利用列车受粘着约束下的粘着力的大小按照正比例对制动力再分配，即可得各节列车应施加的制动力的大小

式中，F_e为动车或拖车应施加的总的制动力，F_μi、F_i分别为动车或拖车第i节列车的粘着力约束和应施加的制动力，n为动车或拖车的数量，F_μj其中第j节列车的粘着力约束；

S5.对步骤S4所述制动力再分配控制方法进行优化，根据第i节列车第k时刻的列车粘着力参与第k+1时刻制动力的再分配，以此往复循环即可实现制动力的动态再分配过程

2.根据权利要求1所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述高速列车制动力分配优化控制***还包括列车自动运行***ATO、司机制动控制器、DSP中央控制单元、车载雷达和设置于各节列车的基础制动装置，所述制动力分配优化控制模块和列车基础制动装置之间通过MVB总线连接，所述列车自动运行***ATO和司机制动控制器与DSP中央控制单元连接，所述车载雷达与DSP中央控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述列车基础制动装置包括牵引变流器、DSP单节列车控制单元、电流信号采集单元、牵引电机、制动供给风缸、电空转换阀、中继器、盘形制动装置；所述DSP单节列车控制单元通过MVB总线与制动力分配优化控制模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述制动力分配优化控制单元包括：电制动优先判别单元、粘着力约束下基于粘着力正比例的制动力分配单元、动车和拖车总的制动力存储单元，用于给定动车和拖车应施加制动力。

5.根据权利要求1所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述制动力再分配及其优化单元包括基于粘着力正比例的制动力再分配单元、单节列车受力模型、时变条件下制动力再分配优化单元，用于确定各节列车应施加制动力。

6.根据权利要求1所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述步骤S1法向约束力F_Ni与粘着重力P_fi为一对作用力与反作用力，所述步骤S1的粘着重力的计算基于单节列车受力模型，对列车进行受力分析和列写力矩平衡方程、联立求得列车各轴粘着重力，具体过程为：

S11.对车体进行受力分析和力矩平衡方程

F₁+F₂+F₀＝Ma

S12.对转向架1进行受力分析和力矩平衡方程

2F-F₁＝ma

S13.对转向架2进行受力分析和力矩平衡方程

2F-F₂＝ma

S14.将S11、S12、S13中的方程联立，可得到列车各轴法向约束力

式中，M、m分别为车体质量和转向架质量，g为重力加速度；N₅、N₆分别为车体对两个转向架的压力，F_N1、F_N2、F_N3、F_N4分别为列车各轴受到轨面法向约束力，F₀为列车车间力的合力，H、h分别为车钩和转向架牵引点到轨面之间的距离，2b为轴距，b为列车两轴的半轴距离，2L为转向架中心距，L为列车两转向架中心距离的一半，F₁和F₂分别为两个转向架对车体的制动力，v、a分别为列车的车速和加速度。

7.根据权利要求1所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述步骤S3的具体过程为：

S31.当F_t≤2F_ed0时，若2F_ed0≤F_μm1+F_μm2

当动车总的电制动力大于动力单元的目标制动力，且总的电制动力不超过动车的粘着力约束时，动车只需施加电制动力，而对于拖车而言，不需施加空气制动力；

S32.当F_t≤2F_ed0时，若F_t＞4(F_μm1+F_μm2)

当动车总的电制动力大于动力单元的目标制动力，而目标制动力大于动车的粘着力约束时，动车施加电制动力直至其粘着力约束，而对于拖车而言，则补充空气制动力以实施列车制动；

S33.当F_t＞2F_ed0时，若2F_ed0＜F_μm1+F_μm2且F_t-2F_ed0＜F_μt1+F_μt2

当目标制动力大于动车总的电制动力时，若动车的电制动小于动车的粘着力约束且拖车需补充的空气制动力也小于其粘着力约束时，则动车施加全部的制动力，其余部分由拖车的空气制动力来补充；

S34.当F_t＞2F_ed0时，若2F_ed0＜F_μm1+F_μm2且F_t-2F_ed0＜F_μt1+F_μt2

当目标制动力大于动车总的电制动力时，若动车的电制动小于动车的粘着力约束且拖车需补充的空气制动力也小于其粘着力约束时，则动车施加空气制动力至其粘着力约束，其余部分由拖车的空气制动力来补充；

S35.紧急状况时

在紧急状况下，则动车和拖车施加制动力直至其粘着力约束；

式中，F_t为目标制动力，F_μt为制动单元的目标制动力，F_μt1、F_μm1、F_μm2、F_μt2分别为各节列车T1、M1、M2、T2粘着力约束，F_ed0为M1和M2车电制动力均值，F_et为T1和T2应施加的总的制动力，F_em为M1和M2车应施加的总的电制动力。

8.根据权利要求1所述的一种高速列车制动力分配优化控制方法，其特征在于，所述S5的具体过程为：

S51.将步骤S4的制动力再分配控制方法，表示为第i节列车在第k时刻的制动力F_ik；

S52.将F_ik代入步骤S1的粘着重力的计算中，有粘着系数的定义即可得到第k+1时刻列车各轴的粘着力的大小

S53.通过比较即可得到列车的粘着力约束，参与下一时刻制动力的再分配，实现了对制动力再分配控制方法的优化。

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