一種軌道交通列車牽引制動系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及軌道交通列車技術領域，尤其涉及一種軌道交通列車牽引制動系統及方法。
【背景技術】
[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、制動系統控制執行，分布于各個車輛單元的牽引控制系統、制動系統通過車輛總線聯結成一個列車網絡，各系統與列車之間則通過列車通信網絡進行信息交互。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發出牽引/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牽引和制動。如圖1所示，現有的列車牽引制動系統是基于網絡控制數據的傳輸，各個車輛單元的制動系統、牽引控制系統通過網絡控制系統進行信息交互，列車采用網絡優先的控制方式實現牽引、制動，實現對整列車邏輯控制、列車監視功能和列車診斷功能。當列車網絡通信正常時，由帶司機控制室的車輛單元內中央控制系統作為主控制單元，并采集司機控制器或列車信號系統發出的牽引、制動命令及級位指令，通過列車通信網絡發送到其余車輛單元的網絡控制系統，由網絡控制系統分發至制動系統、牽引控制系統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絡反饋到司機控制室。
[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，如上述傳統的列車牽引制動系統在執行電空混合制動時，其控制過程如下:第一步，網絡控制系統通過列車通信網絡接收到司機控制室發出的列車控制指令(牽引指令、制動指令)；第二步，網絡控制系統通過數據中轉將列車控制指令(牽引指令、制動指令)按相應的指令周期將控制指令發送到牽引控制系統和制動系統；第三步，制動系統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，并向網絡控制系統發送出電制動請求指令；第四步，網絡控制系統收到制動系統發出的電制動請求后，按相應的指令周期發送到牽引控制系統3 ;第五步，牽引控制系統收到網絡控制系統發出的電制動請求后，牽引控制系統根據實際能力進行電制動施加，并實時將電制動反饋給網絡控制系統；第六步，網絡控制系統收到牽引控制系統反饋的電制動后，按相應的指令周期將電制動反饋發送到制動系統；第七步，制動系統收到網絡控制系統發出的電制動反饋后，將不足的部分以摩擦制動力的形式輸出。
[0004]上述傳統的列車牽引制動系統通過網絡控制系統傳輸控制數據，由于網絡數據傳輸存在一定時延，因而在執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、停車電制動轉空氣制動階段均會影響制動準確執行，具體為:在制動力初始上升階段，由于牽引力消退時間、牽引控制系統和制動控制之間的數據需要經過網絡控制系統進行中轉，且數據傳輸存在一定延時，因而經常出現多余的空氣制動過沖或空走距離過長的現象，即使通過參數的設定調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，因而經常出現追加的空氣制動，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象；在停車電制動轉空氣制動階段，由于電制力申請和電制力反饋的延時，同樣會造成轉換階段由摩擦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制動指令，導致制動指令需要不斷地調節，而使得制動距離計算不準影響精準停車。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單、所需成本低、能夠實時執行制動控制、電空混合制動執行精度及效率高的軌道交通列車牽引制動系統及方法。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為:
一種軌道交通列車牽引制動系統，包括中央控制系統以及分別與所述中央控制系統連接的制動執行裝置、牽引控制系統，所述中央控制系統包括用于控制執行電空混合制動的制動控制模塊；所述中央控制系統從列車通信網絡中實時接收列車的牽引、制動指令，根據接收的指令啟動所述牽引控制系統控制執行牽引操作，或通過所述制動控制模塊控制所述制動執行裝置、牽引控制系統執行電空混合制動操作。
[0007]作為本發明系統的進一步改進:所述中央控制系統與所述制動執行裝置電氣連接；所述中央控制系統與所述牽引系統通過列車通信網絡連接。
[0008]作為本發明系統的進一步改進:所述制動控制模塊包括電空混合控制單元以及摩擦制動控制單元，所述電空混合控制單元根據接收到的制動指令發送電制動請求至所述牽引控制系統，所述摩擦制動控制單元接收所述牽引控制系統的電制動反饋并計算所需補充的摩擦制動力，發送摩擦制動控制指令至所述制動執行裝置。
[0009]作為本發明系統的進一步改進:所述制動控制模塊還包括與所述電空混合控制單元連接的制動調整單元，所述制動調整單元接收所述牽引控制系統、制動執行裝置的制動反饋信號計算當前施加的實際制動力，根據計算得到的實際制動力調整所述電制動請求、摩擦制動控制指令。
[0010]作為本發明系統的進一步改進:所述牽引控制系統包括電傳動控制單元以及電制動施加單元，所述電傳動控制單元接收所述電制動請求，根據所述電制動請求控制所述電制動施加單元施加電制動力。
[0011]作為本發明系統的進一步改進:所述中央控制系統還包括用于網絡通信控制的網絡控制模塊，所述網絡控制模塊與所述列車通信網絡連接。
[0012]本發明進一步提供一種利用上述軌道交通列車牽引制動系統的方法，步驟包括:
1)所述中央控制系統實時從所述列車通信網絡中接收列車發送的牽引、制動指令，若為牽引指令，轉入執行步驟2);若為制動指令，轉入執行步驟3);
2)所述中央控制系統將牽引指令發送至所述牽引控制系統，所述牽引控制系統根據所述牽引指令控制執行對應的牽引操作；
3)所述制動控制模塊接收制動指令，控制啟動所述牽引控制系統執行電制動操作后，控制所述制動執行裝置執行摩擦制動操作以補充所需制動力。
[0013]作為本發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，根據制動指令發送電制動請求至所述牽引控制系統(3)； 3.2)所述牽引控制系統接收所述電制動請求控制施加電制動力，將電制動反饋發送至所述制動控制模塊；
3.3)所述制動控制模塊接收所述電制動反饋，根據所述電制動反饋計算所需補充的摩擦制動力，發送對應的摩擦制動控制指令至所述制動執行裝置；所述制動執行裝置接收所述摩擦制動控制指令施加摩擦力制動以補充所需制動力。
[0014]作為本發明方法的進一步改進，所述步驟3)還包括制動調整步驟，具體步驟為:所述述制動控制模塊接收所述牽引控制系統、制動執行裝置的制動反饋信號計算當前施加的實際制動力，根據計算得到的實際制動力調整所述電制動請求、摩擦制動控制指令。
[0015]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1)本發明軌道交通列車牽引制動系統及方法，通過中央控制系統實現制動控制功能，電空混合制動過程中，由制動控制模塊直接控制牽引控制系統、制動執行裝置，中央控制系統與牽引控制系統、制動執行裝置之間數據不需要經過中轉過程，避免了制動力上升階段、電制動轉空氣制動階段的數據傳輸時延問題，因而可以及時的響應制動指令完成電空混合制動，保證制動的精準性，提升了列車制動控制性能；
2)本發明軌道交通列車牽引制動系統及方法，由中央控制系統執行電空混合制動控制，電制動請求過程中，通過制動控制模塊直接發送電制動請求至牽引控制系統；電制動反饋過程中，中央控制系統直接接收牽引控制系統的電制動反饋，以及直接根據電制動反饋控制制動執行裝置，電制動請求和電制動反饋均能夠及時傳輸，避免了傳輸不及時導致的制動控制問題，保證電制動以及摩擦制動均能夠及時、準確的執行；
3)本發明軌道交通列車牽引制動系統及方法，進一步的中央控制系統與制動執行裝置電氣連接，中央控制系統通過電氣連接的方式可以實時將制動控制指令發送至制動執行裝置，使得制動執行裝置能夠及時響應制動控制指令執行摩擦力制動；
4)本發明軌道交通列車牽引制動系統中，制動控制模塊進一步包括制動調整單元，由制動調整單元根據牽引控制系統、制動執行裝置反饋的實際制動力不斷調整制動控制指令，使得制動控制更為精準。
【附圖說明】
[0016]圖1是現有的列車牽引制動系統的結構原理示意圖。
[0017]圖2是現有的列車牽引制動系統執行電空混合制動的實現原理示意圖。
[0018]圖3是本實施例軌道交通列車牽引制動系統的結構原理示意圖。
[0019]圖4是本實施例軌道交通列車牽引制動系統執行電空混合制動的實現原理示意圖。
[0020]圖5是本實施例軌道交通列車牽引制動系統執行電空混合制動的工作流程示意圖。
[0021]圖例說明:1、中央控制系統；11、網絡控制模塊；12、制動控制模塊；2、制動執行裝置；3、牽引控制系統。
【具體實施方式】
[0022]以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
[0023]如圖3所示，本實施例軌道交通列車牽引制動系統，包括中央控制系統1以及分別與中央控制系統1連接的制動執行裝置2、牽引控制系統3，中央控制系統1包括用于控制執行電空混合制動的制動控制模塊12 ;中央控制系統1從列車通信網絡中實時接收列車的牽引、制動指令，根據接收的指令啟動牽引控制系統3控制執行牽引操作，或通過制動控制模塊12控制制動執行裝置2、牽引控制系統3執行電空混合制動操作。中央控制系統1作為對列車控制的主體，通過列車通信網絡與列車之間進行信息交互。
[0024]當列車處于牽引狀態時，中央控制系統1接收牽引指令，通過啟動牽引控制系統3執行牽引操作；當列車處于制動狀態時，中央控制系統1接收制動指令，通過制動控制模塊12控制啟動牽引控制系統3執行電制動后，控制制動執行裝置2執行摩擦力制動以補充不足的制動力，實現電空混合制動。
[0025]本實施例通過中央控制系統1實現制動控制功能，電空混合制動過程中，由制動控制模塊12直接控制牽引控制系統3、制動執