一种轨道车辆空气制动停车控制方法及系统与流程

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系统。

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系统，一套由牵引系统提供的电制动系统，另一套由电空制动系统提供的空气制动系统。鉴于电制动系统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系统进行停车制动。当重型轨道车辆在长下坡道等恶劣工况下运行时，电制动系统难以满足制动需求，此时需引入空气制动系统，空气制动系统采用恒定的制动力进行控制。

然而，空气制动系统的制动力与摩擦副的摩擦系数相关联，电空制动系统难以获取准确的摩擦副摩擦系统，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。

技术实现要素：

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系统，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系统，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，获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，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，在所述获取不同制动力下速度与摩擦系数之间的关系之前，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，所述获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力及所述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，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系统，包括：

第一预设关系模块，用于获取不同制动力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，获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，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。

由此可见，依据当前速度及当前制动力准确获取的当前摩擦系数，当前速度及当前制动力均接近准确值，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系统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：获取不同制动力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制动力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faw0＝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faw0对应的摩擦系数为μ1、μ2、μ3和μ4，aw1工况载荷下faw1对应的摩擦系数为μ5、μ6、μ7和μ8，aw2工况载荷下faw2对应的摩擦系数为μ9、μ10、μ11和μ12，aw3工况载荷下faw3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制动力等级及速度等级均可依据实际情况设定，制动力等级越多、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，拟合出不同当前制动力下速度与摩擦系数的曲线关系图。例如，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。

第二步：获取轨道车辆的当前制动力、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，在当前制动力确定的情况下，依据当前速度确定当前摩擦系数。

具体地，当前制动力为faw0，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。

当前制动力介于faw0与faw1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。

当前制动力介于faw1与faw2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。

当前制动力介于faw2与faw3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，当轨道车辆的当前制动力介于faw2与faw3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：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，获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，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系统中。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。

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，在此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。轨道车辆的主控系统检测到电制动系统已无法满足现有运行工况下的制动需求时，主控系统根据输入的空气制动指令启动电空制动系统，进入空气制动模式。

综上所述，依据当前速度及当前制动力准确获取的当前摩擦系数，当前速度及当前制动力均接近准确值，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系统，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，用于获取不同制动力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，获取与所述当前摩擦系数对应的当前制动力；若否，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系统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系统进行了详细介绍，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。