一种用于轨道车辆的制动系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种用于轨道车辆的制动系统及其控制方法。

背景技术：

2.随着用于轨道车辆技术的发展，轨道车辆正在成为越来越多旅客出行的首选交通工具。由制动系统产生的与列车运行方向相反的作用力称为制动力，其制止列车运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动，均可称为制动。反之，对制动施加过程的减弱或者解除，就称之为缓解。
3.现在的轨道列车采用开环控制，导致轨道车辆的速度精确性较低，随动性较差。
4.中国专利公告号cn106536301a，名称为用于轨道车辆的车厢的制动系统、调整装置及用于运行调整装置的方法，该申请案公开了一种包括调整装置(10)的用于轨道车辆的车厢的制动系统(100)，其对于每个轴(4)具有至少一个盘式制动器，其中，调整装置(10)具有控制装置(11)。所述调整装置(10)为了选择性控制对于每个轴(4)的所述至少一个盘式制动器而构成为带有至少一个车厢控制单元(14)和至少一个耦合单元(16)。本发明还涉及一种调整装置(10)和一种用于运行调整装置(10)的方法以及一种用于对用于轨道车辆的车厢的制动系统(100)的制动单元(5)除冰和/或防止制动单元结冰的方法。该申请采用开环控制，在复杂的温度、速度以及地形变化下，制动力的力度和维持时间无法与车辆速度进行匹配，导致不能有效进行制动实施或制动缓解，从而导致车辆速度处于较大的范围内。

技术实现要素：

5.本发明克服了现有的轨道车辆制动采用开环控制的不足，提供了一种用于轨道车辆的制动系统，它通过闭环控制，实现了精确控制，也提高了车辆的随动性。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于轨道车辆的制动系统，包括控制单元、执行单元和传感单元，控制单元收集制动信息，通过网络控制执行单元进行制动实施或制动缓解，控制单元接收并处理来自传感单元的速度信号，控制相应的执行单元减小、保持或恢复制动力，使车辆速度趋于预设制动速度。
7.控制单元、执行单元和传感单元均配置在轨道车辆对应的转向架中。各个单元之间通过网络传输信号。网络包括无线网和硬质信号线。控制单元接受来自传感单元的速度信号，又控制执行单元的制动力大小和维持制动力的时间。在此基础上，控制单元持续接收传感单元的速度信号来调整输送给执行单元的控制信号，调整执行单元的制动力大小和或维持制动力的时间。上述结构通过闭环控制，实现了精确控制，也提高了车辆的随动性。
8.作为优选，传感单元包括与各个车轴对应的转速传感器。通过转速传感器测定车轴或车轮的转速，通过车轮的直径，可以推断出相应的车辆速度。
9.作为优选，传感单元还包括有加速度传感器或测速雷达。加速度传感器/测速雷达
的配置，可以提升控制单元对列车(车辆)速度信号识别的准确度及精准度，避免因较长轨面轮轨黏着条件差或其他特殊情况下的整体转速传感器速度偏差，引起对列车(车辆)速度信号的误判。
10.作为优选，还包括有电源单元，电源单元电连接控制单元和执行单元。电源单元由车辆电源、备用电源及电源管理单元组成，正常工作时车辆电源作为控制单元、电机械制动单元供电来源；若车辆电源故障，则切换至备用电源；电源管理单元负责监控车辆电源及备用电源的工作状态及电源品质，进行电源转换或电源滤波，然后输出至控制单元、电机械制动单元。电机械制动单元的供电由电源管理单元直接提供：首先从传递环节上减少了控制单元这一节点，降低了电源线路故障、干扰的可能性；其次降低了控制单元的对电源功率的要求，降低了控制单元的发热量，改善了控制单元的工作环境；最后控制单元与电机械制动单元间仅有网络的网络线，精简了电源线、控制线、反馈线等繁杂的电缆线。
11.作为优选，执行单元包括若干电机械制动装置。
12.作为优选，控制单元、执行单元和传感单元仅通过通讯网络连接。通讯网络包括硬质的网络线和无线方式。通过电源的相应连接方式，省去了电源线和信号线的铺设。
13.一种轨道车辆的制动方法，包括如前文所述的一种用于轨道车辆的制动系统，包括若干控制单元，各列车厢设有至少一个控制单元，其步骤包括：(1)依照预设排序将一控制单元设定为主控单元，其余的控制单元为从动单元；(2)主控单元通过网络收集环境信息并进行制动计算，通过网络将制动信息输送给从动单元；(3)各个控制单元对应的制动系统根据获取到的制动信息执行制动。
14.本技术提出了一种自动式的用于轨道车辆的制动系统，用于协调在轨道列车上会产生交互的具有制动或牵引的车头或车辆，包括各个车辆的转向架和提供车辆动力的牵引系统。当需要主动变速时，按照预设排列选出一个主控单元，然后通过制动计算，得出相应的制动信息；将相应的制动信息分配给其他的从动单元。从动单元依照制动信息闭环控制相应的执行单元进行减小、保持或恢复。通过与各个车辆的牵引器的配合，实现用于轨道车辆的全自动化运行。
15.作为优选，环境信息包括主控单元对应车厢的转向架的制动系统、牵引系统、其他车辆的转向架的制动系统提供的制动信息，制动信息包括载重信息和速度信息。各个车辆转向架的制动系统、牵引系统、其他车辆的转向架的制动系统提供给主控单元各个控制单元收集到的传感单元捕捉到的车辆的运动信息。
16.作为优选，预设排序顺序为：(1)将各个控制单元编号；(2)按编号顺序逐一选定控制系统作为主控单元。各个控制单元的配置均是相同的，也具有相同的计算能力。在每次列车通断电后，按照编号选取对应的控制单元作为主控单元。
17.作为优选，预设排序顺序为：在列车启动后最先启动的控制单元即为主控单元。
18.当列车意外失电恢复后，该预设排序机制可以最快的恢复制动系统中的主控单元的恢复，在主控单元进行制动计算时，消耗的时间为后续的其他从动单元启动进行缓冲，最
快的恢复车辆的制动能力，提高车辆的容差。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本技术通过控制单元、执行单元和传感单元之间的大闭环控制，实现了精确控制，也提高了车辆的随动性；(2)通过列车的多个控制单元划分为主控单元和从动单元对制动力的控制，实现用于轨道车辆的全自动化运行。
附图说明
20.图1是本发明的制动系统示意图；图中：控制单元1、执行单元2、转速传感器3、加速度传感器或测速雷达4、车辆电源5、备用电源6、电源管理单元7、网络8、电缆线9。
具体实施方式
21.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
22.实施例1：如图1所示，一种用于轨道车辆的制动系统，包括控制单元1、执行单元2和传感单元。
23.在一些实施例中，传感单元包括与各个车轴对应的转速传感器3。通过转速传感器3测定车轴或车轮的转速，通过车轮的直径，可以推断出相应的车辆速度。在另一些实施例中，传感单元还包括有加速度传感器或测速雷达4。加速度传感器/测速雷达的配置，可以提升控制单元1对列车(车辆)速度信号识别的准确度及精准度，避免因较长轨面轮轨黏着条件差或其他特殊情况下的整体转速传感器3速度偏差，引起对列车(车辆)速度信号的误判。
24.在一些实施例中，执行单元2包括若干电机械制动装置。电机械制动系统不但制动力控制精度高，而且其响应速度能够跟随频率按1hz正弦变化的目标指令。电机械制动装置内部还具有测速传感器，测速传感器与电机械制动装置的机械部分构成小闭环，更有利于制动速度的精确。
25.还包括有电源单元，电源单元电连接控制单元1和执行单元2。电源单元由车辆电源5、备用电源6及电源管理单元7组成，正常工作时车辆电源5作为控制单元1、电机械制动单元供电来源；若车辆电源5故障，则切换至备用电源6；电源管理单元7负责监控车辆电源5及备用电源6的工作状态及电源品质，进行电源转换或电源滤波，然后输出至控制单元1、电机械制动单元。电机械制动单元的供电由电源管理单元7直接提供：首先从传递环节上减少了控制单元1这一节点，降低了电源线路故障、干扰的可能性；其次降低了控制单元1的对电源功率的要求，降低了控制单元1的发热量，改善了控制单元1的工作环境；最后控制单元1与电机械制动单元间仅有网络8的网络线，精简了电源线、控制线、反馈线等繁杂的电缆线9。
26.控制单元1、执行单元2和传感单元仅通过通讯网络连接。各个网络线接在控制单元1上，各个电缆线9接在电源单元上，能源线与信号线分离，保证了信号传输的稳定，也削减了对信号线的防护要求，更易于走线。
27.作为一种实施例，执行单元2包括4个电机械制动装置，分别为电机械制动单元2a、
2b、2c、2d，对应的，传感单元包括分别与上述电机械制动单元对应的转速传感器3，分别为3a、3b、3c、3d。
28.在上述基础上，控制单元1收集制动信息，通过网络8控制执行单元2进行制动实施或制动缓解，控制单元1接收并处理来自传感单元的速度信号，控制相应的执行单元2减小、保持或恢复，使车辆速度趋于预设制动速度。
29.控制单元1、执行单元2和传感单元均配置在轨道车辆对应的转向架中。各个单元之间通过网络8传输信号。网络8包括无线网和硬质信号线。控制单元1接受来自传感单元的速度信号，又控制执行单元2的制动力大小和维持制动力的时间。在此基础上，控制单元1持续接收传感单元的速度信号来调整输送给执行单元2的控制信号，调整执行单元2的制动力大小和或维持制动力的时间。上述结构通过闭环控制，实现了精确控制，也提高了车辆的随动性。
30.实施例2：一种轨道车辆的制动方法，具有若干车辆和为车辆提供制动力的制动系统。各个车辆具有两个转向架，每个转向架或制动系统具有包括如实施例1所述的一种轨道车辆的制动方法。
31.因此，车辆的制动系统包括若干控制单元1，各车辆设有2个控制单元1。
32.依照预设排序将一控制单元1设定为主控单元，其余的控制单元1为从动单元。主控单元通过网络8收集环境信息并进行制动计算，通过网络8将制动信息输送给从动单元，各个控制单元1对应的制动系统根据获取到的制动信息执行制动。
33.本技术提出了一种自动式的用于轨道车辆的制动系统，用于协调在轨道列车上会产生交互的具有制动或牵引的车头或车辆，包括各个车辆的转向架和提供车辆制动力的制动系统。当需要主动变速时，按照预设排列选出一个主控单元，然后通过制动计算，得出相应的制动信息；将相应的制动信息分配给其他的从动单元。从动单元依照制动信息闭环控制相应的执行单元2进行减小、保持或恢复。通过与各个用于轨道车辆的牵引器的配合，实现轨道车辆全自动化运行。
34.环境信息包括主控单元对应车辆的转向架的制动系统、牵引系统、其他车辆的转向架的制动系统提供的制动信息，制动信息包括载重信息和速度信息。各个车辆转向架的制动系统、牵引系统、其他车辆的转向架的制动系统提供给主控单元各个控制单元1收集到的传感单元捕捉到的车辆的运动信息。
35.在一些实施例中，预设排序顺序为：(1)将各个控制单元1编号；(2)按编号顺序逐一选定控制系统作为主控单元。各个控制单元1的配置均是相同的，也具有相同的计算能力。在每次列车通断电后，按照编号选取对应的控制单元1作为主控单元。
36.在另一些实施例中，预设排序顺序为：在列车启动后最先启动的控制单元1即为主控单元。
37.当列车意外失电恢复后，该预设排序机制可以最快的恢复制动系统中的主控单元的恢复，在主控单元进行制动计算时，消耗的时间为后续的其他从动单元启动进行缓冲，最快的恢复车辆的制动能力，提高车辆的容差。
38.以上所述的实施例只是本发明的较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

技术特征：

1.一种用于轨道车辆的制动系统，其特征是，包括控制单元、执行单元和传感单元，控制单元收集制动信息，通过网络控制执行单元进行制动实施或制动缓解，控制单元接收并处理来自传感单元的速度信号，控制相应的执行单元减小、保持或恢复制动力，使车辆速度趋于预设制动速度。2.根据权利要求1所述的一种用于轨道车辆的制动系统，其特征是，传感单元包括与各个车轴对应的转速传感器。3.根据权利要求2所述的一种用于轨道车辆的制动系统，其特征是，传感单元还包括有加速度传感器或测速雷达。4.根据权利要求1所述的一种用于轨道车辆的制动系统，其特征是，还包括有电源单元，电源单元电连接控制单元和执行单元。5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种用于轨道车辆的制动系统，其特征是，执行单元包括若干电机械制动装置。6.根据权利要求1所述的一种用于轨道车辆的制动系统，其特征是，控制单元、执行单元和传感单元仅通过通讯网络连接。7.一种轨道车辆的制动系统，其特征是，包括如权利要求1所述的一种用于轨道车辆的制动系统，包括若干控制单元，各列车设有至少一个控制单元，步骤包括：(1)依照预设排序将一控制单元设定为主控单元，其余的控制单元为从动单元；(2)主控单元通过网络收集环境信息并进行制动计算，通过网络将制动信息输送给从动单元；(3)各个控制单元根据获取到的制动信息执行制动。8.根据权利要求7所述的一种轨道车辆的制动方法，其特征是，环境信息包括主控单元对应的转向架的制动系统、牵引系统、其他车辆的转向架的制动系统提供的制动信息，制动信息包括载重信息和速度信息。9.根据权利要求7所述的一种轨道车辆的制动方法，其特征是，预设排序顺序为：(1)将各个控制单元编号；(2)按编号顺序逐一选定对应的控制系统作为主控单元。10.根据权利要求7所述的一种轨道车辆的制动方法，其特征是，预设排序顺序为：选取在列车上电后最先启动的控制单元为主控单元。

技术总结

本发明公开了一种用于轨道车辆的制动系统，旨在解决现有的用于轨道车辆的采用开环控制，导致控制不精确、随动性差的不足。该发明包括控制单元、执行单元和传感单元，控制单元收集制动信息，通过网络控制执行单元进行制动实施或制动缓解，控制单元接收并处理来自传感单元的速度信号，控制相应的执行单元减小、保持或恢复制动力，使车辆速度趋于预设制动速度。本申请通过控制单元、执行单元和传感单元之间的大闭环控制，实现了精确控制，也提高了车辆的随动性。的随动性。的随动性。