一种紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法

摘要

本发明公开一种紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法，步骤包括：1）预先构建具有制动控制模块、牵引控制模块的中央控制系统，并将中央控制系统分别与制动执行装置、牵引执行装置电气连接，以及与列车硬线连接，建立得到紧急牵引模式控制系统；2）当列车中网络发生故障处于紧急牵引模式时，将中央控制系统接入列车硬线，从列车硬线中接收列车的控制指令，其中若接收到牵引指令转入执行步骤3），若接收到制动指令转入执行步骤4）；3）启动牵引控制模块控制执行牵引；4）启动制动控制模块、牵引控制模块控制执行电空混合制动。本发明具有实现方法简单、列车处于故障状态时能够准确执行制动，并能够执行电空混合制动方式的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及列车紧急牵引模式的控制技术领域，尤其涉及一种紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法。

背景技术

传统的轨道交通列车牵引制动控制系统，是通过多功能车辆总线将牵引控制系统、制动控制系统等分布于整个列车的各个智能单元联结成一个列车网络，列车网络控制系统通过车辆总线与相连的各子系统进行信息交互。

如图1所示，传统列车牵引制动控制系统是基于网络控制数据传输，列车控制系统采用网络优先的控制方式，由硬线控制作为备用；列车网络通信正常时，通过带司机控制室的车辆的网络控制系统作为主控制单元采集司机控制器或列车信号系统发出的牵引、制动命令及级位指令，并通过列车网络发送到其余车辆单元的网络控制系统，并完成该车辆的牵引及制动控制。基于传统列车牵引制动控制系统的列车编组方式如图2所示，通过列车网络将每节车辆牵引、制动控制的信息反馈到带司机控制室的车辆的网络控制系统，实现对整列车逻辑控制、列车监视功能和列车诊断功能；为了保证多功能车辆总线故障情况下，列车能够继续运行到下一站，列车设置了紧急牵引按钮，司机可以通过操作紧急牵引按钮来进入紧急牵引模式，当列车处于紧急牵引模式时，牵引控制系统、制动控制系统通过接收硬线的指令和硬线编码级位实现列车的牵引和制动控制。

如图3所示，传统列车牵引制动控制系统当列车处于紧急牵引模式时，牵引控制系统、制动控制系统忽略多功能车辆总线的网络信号，仅通过接收硬线的指令和硬线编码级位实现列车的牵引和制动控制，但由于牵引控制系统和制动控制系统缺少了多功能车辆总线的网络信号进行交互，因而基于网络数据传输的传统列车牵引制动控制系统在紧急牵引模式下无法采用空电混合制动方式，使得无法发挥电制动，而只能使用空气制动，影响了列车的制动性能。

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，本发明提供一种实现方法简单、列车处于故障状态时能够准确执行制动，并能够执行电空混合制动方式的紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法，步骤包括：

1）预先构建具有用于控制执行电空混合制动的制动控制模块、用于控制牵引系统中牵引执行装置的牵引控制模块的中央控制系统，并将所述中央控制系统分别与制动系统中制动执行装置、所述牵引执行装置电气连接，以及与列车硬线连接，建立得到紧急牵引模式控制系统；

2）当列车中网络发生故障进入紧急牵引模式时，将所述中央控制系统切换为接入列车硬线，从所述列车硬线中接收列车的牵引、制动指令，其中若接收到牵引指令转入执行步骤3），若接收到制动指令转入执行步骤4）；

3）启动所述牵引控制模块，由所述牵引控制模块控制所述牵引执行装置执行牵引操作；

4）启动所述制动控制模块、牵引控制模块，由所述制动控制模块、牵引控制模块分别控制所述制动执行装置、牵引执行装置执行电空混合制动操作。

作为本发明的进一步改进：所述步骤2）中具体采用固定牵引级位控制所述牵引执行装置执行牵引操作；所述步骤3）中具体采用固定制动级位控制所述制动执行装置、牵引执行装置执行电空混合制动操作。

作为本发明的进一步改进，所述步骤3）的具体步骤为：启动所述牵引控制模块，由所述牵引控制模块接收牵引指令，并根据所述牵引指令发送对应的牵引控制指令至所述牵引执行装置，以控制所述牵引执行装置执行对应的牵引操作。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4）的具体步骤为：

4.1）启动所述制动控制模块、牵引控制模块；

4.2）由所述制动控制模块接收制动指令，并根据所述制动指令通过所述牵引控制模块发送电制动控制指令至牵引执行装置、以及根据所述制动指令发送空气制动施加指令至所述制动执行装置，以控制所述牵引执行装置执行电制动、制动执行装置执行空气制动，完成电空混合制动。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4.2）的具体步骤为：

4.21）由所述制动控制模块接收制动指令，计算所需电制动力、空气制动力，由所需电制动力产生对应的电制动控制指令、所需空气制动力产生对应的空气制动施加指令；

4.22）所述制动控制模块通过所述牵引控制模块将所述电制动控制指令发送至所述牵引执行装置、以及直接将所述空气制动施加指令发送至所述制动执行装置。

作为本发明的进一步改进，所述步骤4）还包括制动调整步骤，具体步骤为：所述制动控制模块分别接收所述牵引执行装置、制动执行装置的制动反馈信号计算当前施加的实际制动力，根据计算得到的实际制动力调整所述电制动控制指令、空气制动施加指令。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法，通过预先构建集成有制动控制模块、牵引控制模块的中央控制系统并构成紧急牵引模式控制系统，由中央控制系统兼具牵引、制动控制功能，在列车发生故障进入紧急牵引模式时，可以忽略多功能车辆总线的网络信号，而通过列车硬线接入牵引、制动指令后由中央控制系统直接控制执行牵引、制动，确保列车在紧急牵引模式下依然能够准确的执行牵引、制动，同时由于中央控制系统与制动控制模块、牵引控制模块之间通过电气连接直接控制，无需控制数据中转传输，因而能够执行电空混合制动，充分发挥电制动与空气制动力，提升列车在紧急牵引模式下的制动控制性能；

2）本发明紧急模式下牵引列车牵引制动控制方法，进一步通过电空混合控制计算所需的电制动力、空气制动力后，直接控制制动执行装置、牵引执行装置施加制动力，无需网络信号可以同时控制执行电制动以及空气制动，从而能够在紧急牵引模式下准确执行电空混合制动；

3）本发明紧急模式下牵引列车牵引制动控制方法，电空混合制动过程中进一步包括制动调整步骤，根据计算得到的实际制动力调整所述电制动控制指令、空气制动施加指令，在中央控制系统与制动执行装置和牵引执行装置之间通过电气信号线反馈的实时状态形成闭环控制，从而使制动控制更为精准。

附图说明

图1是传统基于网络数据传输的列车牵引制动系统的结构原理示意图。

图2是传统基于网络数据传输的列车牵引制动系统的编组原理示意图。

图3是传统列车牵引制动系统在紧急牵引模式下的控制原理示意图。

图4是本实施例紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法的实现流程示意图。

图5是本实施例列车牵引制动控制方法所建立的牵引制动控制系统的结构示意图。

图6是本实施例列车牵引制动控制方法的列车编组原理示意图。

图7是本实施例牵引制动控制系统在紧急牵引模式下的控制原理示意图。

图8是本实施例列车牵引制动控制方法中电空混合制动的具体实现流程示意图。

图例说明：1、中央控制系统；11、网络控制模块；12、制动控制模块；13、牵引控制模块；2、制动执行装置；3、牵引执行装置。

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。

如图4所示，本实施例紧急牵引模式下列车牵引制动控制方法，步骤包括：

1）预先构建具有用于控制执行电空混合制动的制动控制模块12、用于控制牵引系统中牵引执行装置3的牵引控制模块13的中央控制系统1，并将中央控制系统1分别与制动系统中制动执行装置2、牵引执行装置3电气连接，以及与列车硬线连接，建立得到紧急牵引模式控制系统；

2）当列车中网络发生故障进入紧急牵引模式时，将中央控制系统1接入列车硬线，从列车硬线中接收列车的牵引、制动指令，其中若接收到牵引指令转入执行步骤3），若接收到制动指令转入执行步骤4）；

3）启动牵引控制模块13，由牵引控制模块13控制牵引执行装置3执行牵引操作；

4）启动制动控制模块12、牵引控制模块13，由制动控制模块12、牵引控制模块13分别控制制动执行装置2、牵引执行装置3执行电空混合制动操作。

本实施例所建立牵引制动控制系统如图5所示，包括中央控制系统1以及分别与中央控制系统1电气连接的制动执行装置2、牵引执行装置3，中央控制系统1包括用于控制执行电空混合制动的制动控制模块12、用于控制牵引执行装置3的牵引控制模块13，中央控制系统1分别与列车通信网络、列车硬线连接，列车各个车辆单元中的中央控制系统1通过列车通信网络进行数据交互；中央控制系统1分别与制动执行装置2、牵引执行装置3电气连接，通过电气指令对制动执行装置2、牵引执行装置3进行直接控制，消除中央控制系统1与制动执行装置2、牵引执行装置3之间的数据传输时延，保证制动执行装置2、牵引执行装置3能够及时响应制动指令。

列车处于正常状态时，中央控制系统1从列车通信网络中实时接收列车的牵引、制动指令，通过制动控制模块12、牵引控制模块13分别控制制动执行装置2、牵引执行装置3以执行牵引操作或电空混合制动操作；当列车发生故障进入紧急牵引模式时，将中央控制系统1切换为接入列车硬线，从列车硬线中接收列车的牵引、制动指令，由中央控制系统1的制动控制模块12、牵引控制模块13直接控制制动执行装置2、牵引执行装置3执行牵引、电混合制动操作。

如图6所示，本实施例上述牵引制动控制系统进行列车编组时，在列车的每个动车车辆单元的中央控制系统1中对应集成制动控制模块12、牵引控制模块13以控制制动执行装置2、牵引执行装置3执行牵引、电空混合制动；在每个拖车车辆单元的中央控制系统1中对应集成制动控制模块12以控制制动执行装置2执行制动。通过列车通信网络将每节车辆牵引、制动控制的信息反馈到带司机控制室的车辆的网络控制系统，当列车通信网络出现网络故障时，中央控制系统1接入列车硬线进入紧急牵引状态，控制进行固定级位的牵引、制动。

本实施例通过预先构建具有制动控制模块12、牵引控制模块13中央控制系统1并构成紧急牵引模式控制系统，由中央控制系统1兼具牵引、制动控制功能，在列车发生故障进入紧急牵引模式时，可以忽略多功能车辆总线的网络信号，而通过列车硬线接入牵引、制动指令后由中央控制系统1直接控制执行牵引、制动，确保列车在紧急牵引模式下依然能够准确的执行牵引、制动，同时由于中央控制系统1与制动控制模块12、牵引控制模块13之间通过电气连接直接控制，无需控制数据中转传输，因而能够执行电空混合制动，充分发挥电制动与空气制动力，提升列车在紧急牵引模式下的制动控制性能。

本实施例中，步骤2）中具体采用固定牵引级位控制牵引执行装置3执行牵引操作；步骤3）中具体采用固定制动级位控制制动执行装置2、牵引执行装置3执行电空混合制动操作，即列车通过列车硬线进入紧急牵引状态后，列车的牵引和制动均是通过中央控制系统1采用固定级位进行控制。本实施例中，步骤3）的具体步骤为：启动牵引控制模块13，由牵引控制模块13接收牵引指令，并根据牵引指令发送对应的牵引控制指令至牵引执行装置3，以控制牵引执行装置3执行对应的牵引操作。

本实施例中，步骤4）的具体步骤为：

4.1）启动制动控制模块12、牵引控制模块13；

4.2）由制动控制模块12接收制动指令，并根据制动指令通过所述牵引控制模块13发送电制动控制指令至牵引执行装置3、以及根据制动指令发送空气制动施加指令至制动执行装置2，以控制牵引执行装置3执行电制动、制动执行装置2执行空气制动，完成电空混合制动。

本实施例中，步骤4.2）的具体步骤为：

4.21）由制动控制模块12接收制动指令，计算所需电制动力、空气制动力，由所需电制动力产生对应的电制动控制指令、所需空气制动力产生对应的空气制动施加指令；

4.22）制动控制模块12通过所述牵引控制模块12将所述电制动控制指令发送至所述牵引执行装置3、以及直接将空气制动施加指令发送至制动执行装置2。

如图7所示，列车处于紧急牵引模式时，中央控制系统1通过列车硬线接收紧急牵引指令，中央控制系统1通过固定牵引级位、固定制动级位控制牵引执行装置3、制动执行装置2执行牵引、制动；当接收到制动指令时，制动控制模块11通过电空混合控制计算所需电制动力和空气制动力，由所需电制动力发送电制动指令至牵引执行装置3、所需空气制动力发送空气制动施加指令至制动执行装置2，牵引执行装置3根据电制动指令施加电制动力、制动执行装置2根据空气制动施加指令施加空气制动力。由电空混合控制单元计算所需的电制动力、空气制动力后，直接控制制动执行装置2、牵引执行装置3施加制动力，则无需网络信号可以同时控制执行电制动以及空气制动，在紧急牵引模式下准确执行电空混合制动。

本实施例中，步骤4）还包括制动调整步骤，具体步骤为：制动控制模块12分别接收所述牵引执行装置3、制动执行装置2的制动反馈信号计算当前施加的实际制动力，根据计算得到的实际制动力调整所述电制动控制指令、空气制动施加指令。由中央控制系统1与制动执行装置2和牵引执行装置3之间通过电气信号线反馈的实时状态形成闭环控制，从而使制动控制更为精准。如图7所示，本实施例牵引执行装置3执行电制动操作时，将电制动反馈至中央控制系统1；制动执行装置2执行空气制动操作时，将制动压力反馈至中央控制系统1；制动控制调整单元接收电制动反馈、制动压力反馈并计算实际制动力，由实际制动力制动控制指令。中央控制系统1通过电空混合控制单元、制动调整单元，与制动执行装置2、牵引系统3构成一个闭环控制系统，实现制动过程的闭环控制，从而可以实时监测制动执行装置2、牵引执行装置3，同时实时调整制动控制以使得控制过程更为精确。

如图8所示，列车中网络出现故障时，列车触发紧急牵引指令，中央控制系统1通过列车硬线接收司机控制室发出的列车控制指令（牵引指令、制动指令），中央控制系统1接收到制动指令时，计算出总制动力需求并按照预设要求控制总制动力需求的上升斜率，按电制动优先原则产生电制力，最后计算实时所需电制动力和空气制动力，并通过电气指令分别向牵引执行装置3和制动执行装置2直接发送电制动指令和空气制动施加指令；牵引执行装置3收到中央控制系统发出的电制动指令后，根据实际能力进行电制动施加，并实时将电制动反馈给中央控制系统1；制动执行装置2收到中央控制系统1发出的空气制动施加指令后，执行空气制动力的施加，并实时反馈制动压力值；中央控制系统1通过对牵引执行装置3反馈的电制动力和制动执行装置2反馈的制动压力值计算实际制动力，并实时调整电制动指令和空气制动施加指令。

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。