CN110949342B - 一种轨道车辆空气制动停车控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轨道车辆空气制动停车控制方法，步骤包括获取不同制动力下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；获取轨道车辆的当前制动力、当前速度，得到当前摩擦系数；根据获取的当前减速度修正当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；比较当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，获取与当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，获取与修正摩擦系数对应的修正制动力。依据当前速度及当前制动力准确获取的当前摩擦系数，并修正当前摩擦系数以获取修正摩擦系数，依据当前减速度在当前摩擦系数与修正摩擦系数之间挑选准确摩擦系数，使制动力更接近准确值，制动精度较高。本发明还公开一种轨道车辆空气制动停车控制***。

Description

一种轨道车辆空气制动停车控制方法及***

技术领域

本发明涉及轨道交通控制技术领域，特别涉及一种轨道车辆空气制动停车控制方法及***。

背景技术

轨道车辆的安全性在很大程度上取决于车辆自动性能的好坏。近年来，轨道车辆朝着高速、重载的方向发展，对轨道车辆的制动性能提出更高要求。

现有轨道车辆通常具有两套制动***，一套由牵引***提供的电制动***，另一套由电空制动***提供的空气制动***。鉴于电制动***具有制动力输出误差小等优势，轨道车辆制动时优先采用电制动***进行停车制动。当重型轨道车辆在长下坡道等恶劣工况下运行时，电制动***难以满足制动需求，此时需引入空气制动***，空气制动***采用恒定的制动力进行控制。

然而，空气制动***的制动力与摩擦副的摩擦系数相关联，电空制动***难以获取准确的摩擦副摩擦***，导致制动力不准确，进而影响轨道车辆制动精度。

因此，如何提升轨道车辆空气制动的制动精度是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道车辆空气制动停车控制方法及***，进入控制制动模式后，依据当前速度及当前制动力获取准确的当前摩擦***，进而获取准确的当前制动力，当前制动力接近准确值，制动精度自然有所提升。

其具体方案如下：

本发明提供一种轨道车辆空气制动停车控制方法，步骤包括：

获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；

获取轨道车辆的当前工况载荷、当前速度，得到当前摩擦系数；

根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；

获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力及获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力均依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系；

比较所述当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据所述第二预设关系获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据所述第二预设关系获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力。

优选的，所述根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，包括：

比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最大阈值，当所述当前偏差大于所述最大阈值时，缩小调整所述当前摩擦系数；

比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最小阈值，当所述当前偏差小于所述最小阈值时，扩大调整所述当前摩擦系数。

优选的，在所述获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系之前，还包括：

判断接收的制动指令是否为空气制动指令，若是，则进入空气制动模式。

优选的，所述第二预设关系，具体为公式F＝F₁·n·μ·(2·r/D)，式中F为单个转向架总制动力，单位为kN；F₁为制动力，单位为kN；n为制动器数量；μ为摩擦系数；r为摩擦半径，单位为mm；D为车轮直径，单位为mm。

本发明还提供一种轨道车辆空气制动停车控制***，包括：

第一预设关系模块，用于获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；

当前摩擦系数获取模块，用于获取轨道车辆的当前制动力、当前速度，得到当前摩擦系数；

修正摩擦系数获取模块，用于根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；

制动力判断选择模块，获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力及获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力均依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系，用于比较所述当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据所述第二预设关系获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据所述第二预设关系获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力。

优选的，所述修正摩擦系数获取模块包括：

缩小修正模块，用于比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最大阈值，当所述当前偏差大于所述最大阈值时，缩小调整所述当前摩擦系数；

扩大修正模块，用于比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最小阈值，当所述当前偏差小于所述最小阈值时，扩大调整所述当前摩擦系数。

优选的，还包括：

空气制动启动模块，用于判断接收的制动指令是否为空气制动指令，若是，则进入空气制动模式。

相对于背景技术，本发明所提供的轨道车辆空气制动停车控制方法包括获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；获取轨道车辆的当前工况载荷、当前速度，得到当前摩擦系数；根据获取的当前减速度修正当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；获取与当前摩擦系数对应的当前制动力及获取与修正摩擦系数对应的修正制动力均依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系；比较当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据第二预设关系获取与当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据第二预设关系获取与修正摩擦系数对应的修正制动力。

由此可见，依据当前速度及当前工况载荷准确获取的当前摩擦系数，当前速度及当前工况载荷均接近准确值，相应地当前摩擦系数也接近准确值，从而使当前制动力更接近准确值；进一步地，依据当前减速度修正当前摩擦系数，修正摩擦系数更接近准确值，相应地，修正制动力也更接近准确值。关键的是，本发明还依据当前偏差在当前制动力和修正制动力之间挑选出最佳制动力，制动精度较高。

考虑技术方案本质上相同，本发明所提供的轨道车辆空气制动停车控制***具有相同的有益效果。

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，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供轨道车辆空气制动停车控制的工作流程图；

图2为本发明所提供轨道车辆空气制动停车控制的具体工作流程图；

附图3表示制动力为9kN时的速度与摩擦系数曲线关系图；

附图4表示制动力为13kN时的速度与摩擦系数曲线关系图；

附图5表示制动力为25.5kN时的速度与摩擦系数曲线关系图；

附图6表示制动力为31kN时的速度与摩擦系数曲线关系图。

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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2所提供的工作流程图。

本发明实施例公开了一种轨道车辆空气制动停车控制方法，步骤包括：

第一步：获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；

以某一型号的轨道车辆为例，在轨道车辆的摩擦副确定后，利用飞轮试验测试该类型的摩擦副在不同当前工况载荷及不同当前速度下所对应的当前摩擦系数。例如，在静摩擦时测定静摩擦系数μ₀＝0.41。再例如，在轨道车辆在空载状态下的制动力为9kN，也即F_AW0＝9kN。

所测得的AW0、AW1、AW2、AW3四种典型工况下各参数值具体可参照下表1：

表1

由上表可轻易推出几种典型工况下制动力所对应的摩擦系数。其中，AW0工况载荷下的工况载荷F_AW0对应的摩擦系数为μ₁、μ₂、μ₃和μ₄，AW1工况载荷下的工况载荷F_AW1对应的摩擦系数为μ₅、μ₆、μ₇和μ₈，AW2工况载荷下的工况载荷F_AW2对应的摩擦系数为μ₉、μ₁₀、μ₁₁和μ₁₂，AW3工况载荷下的工况载荷F_AW3对应的摩擦系数为μ₁₃、μ₁₄、μ₁₅和μ₁₆。当然，不同型号轨道车辆的速度取值不限于上述表1所记载四个数值，不同型号的轨道车辆所测得的的工况载荷等级及速度等级均可依据实际情况设定，工况载荷等级越多、速度等级越多，获取的摩擦系数相应增多，摩擦系数越接近准确值。

依据所测得的当前摩擦系数，拟合出不同当前工况载荷下速度与摩擦系数的曲线关系图。例如，附图3表示工况载荷为9kN时的速度与摩擦系数曲线关系图；附图4表示工况载荷为13kN时的速度与摩擦系数曲线关系图；附图5表示工况载荷为25.5kN时的速度与摩擦系数曲线关系图；附图6表示工况载荷为31kN时的速度与摩擦系数曲线关系图。

第二步：获取轨道车辆的当前工况载荷、当前速度，得到当前摩擦系数；

依据附图3至附图6中的速度与摩擦系数的曲线关系图，进入空气制动模式后，在当前工况载荷确定的情况下，依据当前速度确定当前摩擦系数。

具体地，当前工况载荷为F_AW0，当前速度v满足1km/h<v≤20km/h时，选取μ₁作为当前摩擦系数；当前速度v满足20km/h<v≤40km/h时，选取μ₂作为当前摩擦系数；当前速度v满足40km/h<v≤60km/h时，选取μ₃作为当前摩擦系数；当前速度v满足60km/h<v≤80km/h时，选取μ₄作为当前摩擦系数。

当前工况载荷介于F_AW0与F_AW1之间，当前速度v满足1km/h<v≤20km/h时，选取μ₅作为当前摩擦系数；当前速度v满足20km/h<v≤40km/h时，选取μ₆作为当前摩擦系数；当前速度v满足40km/h<v≤60km/h时，选取μ₇作为当前摩擦系数；当前速度v满足60km/h<v≤80km/h时，选取μ₈作为当前摩擦系数。

当前工况载荷介于F_AW1与F_AW2之间，当前速度v满足1km/h<v≤20km/h时，选取μ₉作为当前摩擦系数；当前速度v满足20km/h<v≤40km/h时，选取μ₁₀作为当前摩擦系数；当前速度v满足40km/h<v≤60km/h时，选取μ₁₁作为当前摩擦系数；当前速度v满足60km/h<v≤80km/h时，选取μ₁₂作为当前摩擦系数。

当前工况载荷介于F_AW2与F_AW3之间，当前速度v满足1km/h<v≤20km/h时，选取μ₁₃作为当前摩擦系数；当前速度v满足20km/h<v≤40km/h时，选取μ₁₄作为当前摩擦系数；当前速度v满足40km/h<v≤60km/h时，选取μ₁₅作为当前摩擦系数；当前速度v满足60km/h<v≤80km/h时，选取μ₁₆作为当前摩擦系数。

例如，当轨道车辆的当前工况载荷介于F_AW2与F_AW3工况之间，且当前速度v为50km/h时，依据上述内容，则当前摩擦系数为μ₁₅，也即当前摩擦系数为0.325。

第三步：根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，得到修正摩擦系数，当前摩擦系数的修正条件需参照下述内容。

第四步：获取与当前摩擦系数对应的当前制动力及获取与修正摩擦系数对应的修正制动力均依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系，第二预设关系具体参照下述内容。

第五步：比较所述当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据第二预设关系获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据第二预设关系获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力。

预设减速度依据轨道车辆的型号预设输入至电空制动***中。当前减速度与预设减速度之间的当前偏差在预设偏差范围内时，意味着当前减速度合适，当前减速度所对应的摩擦副摩擦系数准确，无需校正摩擦系数，直接输出与当前摩擦系数所对应的当前制动力。当前减速度与预设减速度之间的当前偏差不在预设偏差范围内时，意味着当前减速度难以满足精确制动需求，需校正与当前减速度所对应的当前摩擦系数，得到修正摩擦系数。

修正过程中，比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最大阈值，当所述当前偏差大于所述最大阈值时，缩小调整所述当前摩擦系数；比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最小阈值，当所述当前偏差小于所述最小阈值时，扩大调整所述当前摩擦系数。

在该具体实施方式中，将所测得的当前摩擦系数的符号标记数由小到大按序排列当前摩擦系数，使当前摩擦系数形成一级至十六极，假定一级对应当前摩擦系数为μ₁，十六极对应当前摩擦系数为μ₁₆，其他当前摩擦系数可依次类推。

为方便选取标准摩擦系数，结合该轨道车辆的型号，经试验验证，当前减速度大于最大阈值时，具体选取与当前摩擦系数低一级的摩擦系数，修正摩擦系数便为当前摩擦系数低一级的摩擦系数；当前减速度小于最小阈值时，具体选取与当前摩擦系数高一级的摩擦系数，修正摩擦系数便为当前摩擦系数高一级的摩擦系数。

例如，当前减速度对应的当前摩擦系数为μ₇，当前减速度大于最大阈值时，修正摩擦系数便为μ₆；当前减速度小于最小阈值时，修正摩擦系数便为μ₈。

在获取第二预设关系之前，需先获取该型号轨道车辆的单个转向架总制动力、制动器数量、摩擦半径和车轮直径等关键值，再依据第二预设关系的公式F＝F₁·n·μ·(2·r/D)获取当前制动力，上述第二预设关系具体指该公式。式中，为单个转向架总制动力，单位为kN；F₁为制动力，单位为kN；n为制动器数量；μ为摩擦系数；r为摩擦半径，单位为mm；D为车轮直径，单位为mm。

在第一步之前，本发明还包括判断接收的制动指令是否为空气制动指令，若是，则进入空气制动模式。轨道车辆的主控***检测到电制动***已无法满足现有运行工况下的制动需求时，主控***根据输入的空气制动指令启动电空制动***，进入空气制动模式。

综上所述，依据当前速度及当前工况载荷准确获取的当前摩擦系数，当前速度及当前工况载荷均接近准确值，相应地当前摩擦系数也接近准确值，从而使当前制动力更接近准确值；进一步地，依据当前减速度修正当前摩擦系数，修正摩擦系数更接近准确值，相应地，修正制动力也更接近准确值。关键的是，本发明还依据当前偏差在当前制动力和修正制动力之间挑选出最佳制动力，制动精度较高。

本发明所提供的轨道车辆空气制动停车控制***，包括第一预设关系模块、当前摩擦系数获取模块、修正摩擦系数获取模块和制动力判断选择模块，第一预设关系模块，用于获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；当前摩擦系数获取模块，用于获取轨道车辆的当前制动力、当前速度，得到当前摩擦系数；修正摩擦系数获取模块，用于根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；制动力判断选择模块，获取与当前摩擦系数对应的当前制动力及获取与修正摩擦系数对应的修正制动力均依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系，第二预设关系具体参照下述内容，用于比较所述当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据第二预设关系获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据第二预设关系获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力。

修正摩擦系数获取模块包括缩小修正模块和扩大修正模块，缩小修正模块，用于比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最大阈值，当所述当前偏差大于所述最大阈值时，缩小调整所述当前摩擦系数；扩大修正模块，用于比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最小阈值，当所述当前偏差小于所述最小阈值时，扩大调整所述当前摩擦系数。

本发明还包括空气制动启动模块，用于判断接收的制动指令是否为空气制动指令，若是，则进入空气制动模式。

上述各模块的工作原理，具体参照本发明所提供的轨道车辆空气制动停车控制方法所记载的内容，在此不再详述。考虑到本发明两个主题的技术方案实质上相同，本发明所提供的轨道车辆空气制动停车控制***具体相同的有益效果。

以上对本发明所提供的轨道车辆空气制动停车控制方法及***进行了详细介绍，本文中应用了具体个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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种轨道车辆空气制动停车控制方法，其特征在于，步骤包括：

获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；

获取轨道车辆的当前工况载荷、当前速度，得到当前摩擦系数；

根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；

比较所述当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据所述第二预设关系获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆空气制动停车控制方法，其特征在于，所述根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，包括：

比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最大阈值，当所述当前偏差大于所述最大阈值时，缩小调整所述当前摩擦系数；

比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最小阈值，当所述当前偏差小于所述最小阈值时，扩大调整所述当前摩擦系数。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆空气制动停车控制方法，其特征在于，在所述获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系之前，还包括：

判断接收的制动指令是否为空气制动指令，若是，则进入空气制动模式。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆空气制动停车控制方法，其特征在于，所述第二预设关系，具体为公式F＝F₁·n·μ·(2·r/D)，式中F为单个转向架总制动力，单位为kN；F₁为制动力，单位为kN；n为制动器数量；μ为摩擦系数；r为摩擦半径，单位为mm；D为车轮直径，单位为mm。

5.一种轨道车辆空气制动停车控制***，其特征在于，包括：

第一预设关系模块，用于获取不同工况载荷下速度与摩擦系数之间的第一预设关系；

当前摩擦系数获取模块，用于获取轨道车辆的当前制动力、当前速度，得到当前摩擦系数；

修正摩擦系数获取模块，用于根据获取的当前减速度修正所述当前摩擦系数，得到修正摩擦系数；

制动力判断选择模块，用于比较所述当前减速度与预设减速度之间的当前偏差是否在预设偏差范围内，若是，依据摩擦系数与制动力之间的第二预设关系获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，依据所述第二预设关系获取与所述修正摩擦系数对应的修正制动力。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆空气制动停车控制***，其特征在于，所述修正摩擦系数获取模块包括：

缩小修正模块，用于比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最大阈值，当所述当前偏差大于所述最大阈值时，缩小调整所述当前摩擦系数；

扩大修正模块，用于比较所述当前偏差与所述预设偏差范围的最小阈值，当所述当前偏差小于所述最小阈值时，扩大调整所述当前摩擦系数。

7.根据权利要求5所述的轨道车辆空气制动停车控制***，其特征在于，还包括：

空气制动启动模块，用于判断接收的制动指令是否为空气制动指令，若是，则进入空气制动模式。

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