牽引制動控制融合的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，尤其涉及一種牽引制動控制融合的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、制動控制系統控制執行，分布于各個車輛單元的牽引控制系統、制動控制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控制系統是基于網絡控制數據的傳輸，各個車輛單元的制動控制系統、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弓丨、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網絡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控制系統、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控制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、Φ慟指令)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控制系統；第三步，制動控制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控制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；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控制系統；第七步，制動控制系統收到網絡控制系統發出的電制動反饋后，將不足的部分以空氣制動力的形式輸出。
[0004]上述傳統的列車牽引制動控制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、能夠實現實時牽引與制動控制、且電空混合制動的整個過程中執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:
一種牽引制動控制融合的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、牽引執行裝置，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、用于控制所述牽引執行裝置執行牽引或電制動操作的牽引控制模塊，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，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行裝置、牽引執行裝置以執行牽引操作或電空混合制動操作。
[0007]作為本發明系統的進一步改進:所述中央控制系統分別與所述制動執行裝置、牽引執行裝置電氣連接。
[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制動控制單元，根據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送電制動控制指令至所述牽引執行裝置、由所需空氣制動力發送空氣制動施加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制動控制單元連接的制動控制調整單元，所述制動控制調整單元實時接收所述牽引執行裝置、制動執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，根據計算得到的實際制動力調整所述制動控制指令。
[0010]作為本發明系統的進一步改進:所述中央控制系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。
[0011]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)所述牽引控制模塊根據接收到的牽引指令控制所述牽引執行裝置執行對應的牽引操作；
3)所述制動控制模塊根收制動指令，根據所述制動指令通過所述牽引控制模塊控制所述牽引執行裝置執行電制動操作、以及根據所述制動指令控制所述制動執行裝置執行空氣制動操作，完成電空混合制動操作。
[0012]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并計算所需電制動力、空氣制動力，由所需電制動力產生對應的電制動控制指令、所需空氣制動力產生對應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送至所述牽引執行裝置、以及直接將所述空氣制動施加指令發送至所述制動執行裝置；
3.2)所述牽引執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設要求進行控制，并按照電制動力優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]作為本發明方法的進一步改進，所述步驟3)還包括制動控制調整步驟，具體步驟為:所述制動控制模塊分別接收所述牽引執行裝置、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控制指令、空氣制動施加指令。
[0015]與現有技術相比，本發明的優點在于:
1)本發明牽引制動控制融合的軌道交通列車牽引制動系統及方法，通過集成有制動控制模塊、牽引控制模塊的中央控