牽引制動控制融合的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，尤其涉及一種牽引制動控制融合的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)、制動控制系統(tǒng)控制執(zhí)行，分布于各個車輛單元的牽引控制系統(tǒng)、制動控制系統(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，由司機在自動防護的情況下由司機操作司機控制器來實現(xiàn)牽引和制動。如圖1所示，現(xiàn)有的列車牽引制動控制系統(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控制系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)進行信息交互，列車采用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先的控制方式實現(xiàn)牽弓丨、制動，實現(xiàn)對整列車邏輯控制、列車監(jiān)視功能和列車診斷功能。當列車網(wǎng)絡(luò)通信正常時，由帶司機控制室的車輛單元內(nèi)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)作為主控制單元，并采集司機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)至制動控制系統(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)的列車牽引制動控制系統(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、Φ慟指令)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)和制動控制系統(tǒng)；第三步，制動控制系統(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)收到制動控制系統(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)；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)實際能力進行電制動施加，并實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)送到制動控制系統(tǒng)；第七步，制動控制系統(tǒng)收到網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)出的電制動反饋后，將不足的部分以空氣制動力的形式輸出。
[0004]上述傳統(tǒng)的列車牽引制動控制系統(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)換階段由空氣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，導致制動指令需要不斷地調(diào)節(jié)，而使得制動距離計算不準影響精準停車。

【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)崿F(xiàn)實時牽引與制動控制、且電空混合制動的整個過程中執(zhí)行精度以及效率高的牽引制動控制融合的軌道交通列車牽弓I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:
一種牽引制動控制融合的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、牽引執(zhí)行裝置，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、用于控制所述牽引執(zhí)行裝置執(zhí)行牽引或電制動操作的牽引控制模塊，所述中央控制系統(tǒng)從列車通信網(wǎng)絡(luò)中實時接收列車的牽引、制動指令，通過所述制動控制模塊、牽引控制模塊分別控制所述制動執(zhí)行裝置、牽引執(zhí)行裝置以執(zhí)行牽引操作或電空混合制動操作。
[0007]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述中央控制系統(tǒng)分別與所述制動執(zhí)行裝置、牽引執(zhí)行裝置電氣連接。
[0008]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述制動控制模塊包括電空混合制動控制單元，根據(jù)接收到的制動指令計算所需電制動力、空氣制動力，由所需電制動力通過所述牽引控制模塊發(fā)送電制動控制指令至所述牽引執(zhí)行裝置、由所需空氣制動力發(fā)送空氣制動施加指令至所述制動執(zhí)行裝置。
[0009]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述制動控制模塊還包括與所述電空混合制動控制單元連接的制動控制調(diào)整單元，所述制動控制調(diào)整單元實時接收所述牽引執(zhí)行裝置、制動執(zhí)行裝置的制動操作反饋信號并計算當前施加的實際制動力，根據(jù)計算得到的實際制動力調(diào)整所述制動控制指令。
[0010]作為本發(fā)明系統(tǒng)的進一步改進:所述中央控制系還包括用于網(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。
[0011]本發(fā)明進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)所述牽引控制模塊根據(jù)接收到的牽引指令控制所述牽引執(zhí)行裝置執(zhí)行對應(yīng)的牽引操作；
3)所述制動控制模塊根收制動指令，根據(jù)所述制動指令通過所述牽引控制模塊控制所述牽引執(zhí)行裝置執(zhí)行電制動操作、以及根據(jù)所述制動指令控制所述制動執(zhí)行裝置執(zhí)行空氣制動操作，完成電空混合制動操作。
[0012]作為本發(fā)明方法的進一步改進，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并計算所需電制動力、空氣制動力，由所需電制動力產(chǎn)生對應(yīng)的電制動控制指令、所需空氣制動力產(chǎn)生對應(yīng)的空氣制動施加指令，通過所述牽引控制模塊將所述電制動控制指令發(fā)送至所述牽引執(zhí)行裝置、以及直接將所述空氣制動施加指令發(fā)送至所述制動執(zhí)行裝置；
3.2)所述牽引執(zhí)行裝置接收所述電制動控制指令并施加電制動力，所述制動執(zhí)行裝置接收所述空氣制動施加指令并施加空氣制動力，完成電空混合制動操作。
[0013]作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述步驟3.1)中計算所需電制動力、空氣制動力的具體步驟為:根據(jù)接收到的制動指令計算所需的總制動力，對所述總制動力的上升斜率按照預(yù)設(shè)要求進行控制，并按照電制動力優(yōu)先原則將所述總制動力進行分配，得到所需電制動力、空氣制動力。
[0014]作為本發(fā)明方法的進一步改進，所述步驟3)還包括制動控制調(diào)整步驟，具體步驟為:所述制動控制模塊分別接收所述牽引執(zhí)行裝置、制動執(zhí)行裝置的制動反饋信號計算當前施加的實際制動力，根據(jù)計算得到的實際制動力調(diào)整所述電制動控制指令、空氣制動施加指令。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1)本發(fā)明牽引制動控制融合的軌道交通列車牽引制動系統(tǒng)及方法，通過集成有制動控制模塊、牽引控制模塊的中央控