一种轨道车辆系统制动控制方法与流程

本发明涉及制动控制技术领域，具体而言，涉及一种轨道车辆系统制动控制方法。

背景技术：

现有轨道列车一般采用空气制动，在制动过程中，当列车时速降至一定值后，列车牵引电机的牵引力会急剧降至零，此时需要介入空气刹车，利用空气刹车闸瓦压向车轮实现制动。但是，空气制动系统体积大，制造成本高，闸瓦与车轮摩擦的过程中会产生的粉末会危害人体健康，因此，为了解决空气制动导致的前述问题，本申请人利用牵引电机进行制动，在常规制动时，通过使旋转磁场反向对转子施加制动扭矩而实现制动，以替代空气制动系统。但是，在牵引电机失电的紧急情况下，牵引电机无法进行制动，因此，亟需一种在牵引电机失电的紧急情况下保证牵引电机平稳制动的制动方法。

技术实现要素：

本发明的目的包括提供一种轨道车辆系统制动控制方法，其能够解决在牵引电机失电的紧急情况下，牵引电机无法进行制动的问题，实现在牵引电机失电的紧急情况下保证牵引电机平稳制动的目的。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种轨道车辆系统制动控制方法，包括用于运输的轨道车辆，所述轨道车辆包括若干转向架，还包括配置于转向架的牵引电机和用于对牵引电机进行制动的制动总成,所述制动总成包括若干组制动组件，所述轨道车辆还包括控制器、为轨道车辆供电的动力电源和控制电源，所述控制器在所述轨道车辆启动前接收记录载荷参数，所述载荷参数包括总重、重心偏心度及各转向架载荷，所述控制器根据轨道车辆的故障类型和载荷参数预定对应制动扭矩的制动方式，当所述轨道车辆动力电源和/或控制电源失电时，所述控制器根据预定的制动方式控制制动总成对牵引电机进行制动。

在其中一个实施例中，所述制动总成配置有2组制动组件，一组制动组件为制动扭矩为f1的第一制动组件，另一组制动组件为制动扭矩为f2的第二制动组件，所述制动扭矩f1小于所述制动扭矩f2；所述控制器内配置有备用电源和用于控制第二制动组件延时动作的延时控制模块，所述备用电源用于向第二制动组件供电。

在其中一个实施例中，所述故障类型为所述控制电源失电，所述动力电源保持供电或失电。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为0～n1时，所述制动方式为先选用所述第一制动组件对牵引电机进行制动，所述延时控制模块延时设定时间后，所述第二制动组件与第一制动组件共同对牵引电机进行制动。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为n1～n2时，所述制动方式为第一制动组件和第二制动组件同时对牵引电机进行制动。

在其中一个实施例中，所述故障类型为所述控制电源保持供电，所述动力电源失电。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为0～t1时，所述制动方式为所述控制器控制第一制动组件点动动作，第一制动组件实现对牵引电机的点刹制动。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为t1～t2时，所述制动方式为所述控制器控制第一制动组件实现对牵引电机的抱闸制动。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为t2～t3时，所述制动方式为所述控制器控制第一制动组件对牵引电机的抱闸制动，所述控制器控制第二制动组件点动动作，第二制动组件实现对牵引电机的点刹制动。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为t3～t4时，所述制动方式为所述控制器控制第二制动组件对牵引电机的抱闸制动。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为t5～t6时，所述制动方式为所述控制器控制第二制动组件对牵引电机的抱闸制动，所述控制器控制第一制动组件点动动作，第一制动组件实现对牵引电机的点刹制动。

在其中一个实施例中，所述转向架载荷为t6～t7时，所述制动方式为所述控制器控制第二制动组件和第一制动组件对牵引电机的抱闸制动。

在其中一个实施例中，所述制动总成还配置有手动装置，所述手动装置用于手动控制制动总成对牵引电机的制动或手动控制制动总成对牵引电机的解除制动。

在其中一个实施例中，在所述轨道车辆行驶中，所述控制器实时获取所述轨道车辆所在地的环境参数和路况，所述环境参数和路况用于所述控制器实时调整n1、n2、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7的数值。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本发明实施例根据轨道车辆的故障类型和载荷参数预定对应制动扭矩的制动方式，当轨道车辆动力电源和/或控制电源失电时，控制器根据预定的制动方式控制制动总成对牵引电机进行制动，保证在不同载荷情况下，制动总成都能对行走车轮施加有效的制动扭矩，保证在牵引电机失电的紧急情况下牵引电机能平稳制动，保证轨道车辆逐渐减速至停车，并且使行走轮保持滚动，避免行走轮沿空中轨道滑动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中制动总成的结构示意图。

图标：

11-电机轴，12-制动盘，13-衔铁，14-固定铁芯，141-线圈，142-压缩弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“配置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种轨道车辆系统制动控制方法，包括用于运输的轨道车辆，所述轨道车辆包括若干转向架，还包括配置于转向架的牵引电机和用于对牵引电机进行制动的制动总成,所述制动总成包括若干组制动组件，

所述轨道车辆还包括控制器、为轨道车辆供电的动力电源和控制电源，所述控制器在所述轨道车辆启动前接收记录载荷参数，所述载荷参数包括总重、重心偏心度及各转向架载荷，所述控制器根据轨道车辆的故障类型和载荷参数预定对应制动扭矩的制动方式，当所述轨道车辆动力电源和/或控制电源失电时，所述控制器根据预定的制动方式控制制动总成对牵引电机进行制动。

动力电源是指用于驱动牵引电机的电源，控制电源是指用于为控制器及控制系统供电的电源，在动力电源和控制电源均正常工作情况下，动力电源能够对控制电源充电。

转向架为现有技术，转向架上安装有行走轮。

与现有空气制动系统相比，为了缩小轨道交通制动系统体积，降低制造成本，避免污染环境，本技术方案采用具有制动总成的牵引电机作为牵引装置和制动装置，而且制动总成包括多组制动扭矩不同的制动组件。在本实施例中，制动总成对电机轴进行制动，制动组件包括制动盘12、衔铁13和固定铁芯14，所述制动盘12、固定铁芯14与电机轴11固定，制动盘12的两个端面配置有摩擦片，所述衔铁13套设于电机轴11，所述衔铁13位于制动盘12、固定铁芯14之间，所述衔铁13沿电机轴11轴向自由移动，所述固定铁芯14面向衔铁13一端设有线圈141和压缩弹簧142，所述线圈141通电后，所述衔铁13被磁吸贴紧固定铁芯14端面并压缩压缩弹簧142；所述线圈141断电后，所述压缩弹簧142推动衔铁13移动并贴紧制动盘12端面。制动组件对牵引电机产生的制动力是通过衔铁13与制动盘12的摩擦力提供，衔铁13与制动盘12的摩擦力通过压缩弹簧142控制，在实际应用过程中，根据具体的制动力需求，通过调整压缩弹簧的个数或弹性系数等参数得到所需的制动扭矩。与现有技术中空气制动相比，本技术方案在利用电磁铁原理控制衔铁13与制动盘12的脱离与接触实现对牵引电机的制动，省去了压缩机、风缸等结构，在保证制动力矩满足要求的前提下，大大缩小了制动系统的体积，节省了制造成本，避免了避免污染环境。

制动总成除了采用对电机轴进行制动的结构外，还可以采用现有技术中对刹车盘制动的多级结构或者采用钳紧钢轨的结构。

在现有技术的电梯领域中，电机上安装电磁制动器的结构已在有公开的专利，如

已公开的专利名称为“带制动器的马达以及使用该马达的电梯驱动系统”、公开号为cn101356113的中国发明专利，公开了“本发明为一种带制动器的马达，具有设置在旋转轴(4)外周部的两个电磁制动器机构(8a、8b)，各电磁制动器机构(8a、8b)具有：与旋转轴(4)一体旋转的圆板体(14a、14b)；可接近或离开圆板体(14a、14b)的可动部件(13a、13b)；和电磁铁(12a、12b)，具有线圈(11a、11b)，并具有通过向线圈(11a、11b)通电来产生电磁力而使可动部件(13a、13b)移动；在每个电磁铁(12a、12b)中流动的相互反向的电流，而驱动电磁铁(12a、12b)，通过该马达，不需要花费成本的机械变更，能以简单方法，确实地降低在电磁制动器机构(8a、8b)的线圈(11a、11b)中流动电流时的向马达内部或周边的漏磁通，并提高马达的可靠性”的技术方案。

已公开的专利名称为“电梯的制动装置”、公开号为cn203212268u的中国实用新型专公开了“本实用新型提供一种电梯的制动装置，该电梯的制动装置能够在降低制动动作时的动作声响的同时，达到利用制动开关进行的制动检测动作的稳定化。衔铁被以在与卷扬机的主轴同轴安装的制动盘的轴向移动自如的方式设置，该衔铁被推靠到所述制动盘上而对所述卷扬机作用制动力。在该衔铁上设置开关按压构件，该开关按压构件被以在该衔铁的移动方向上滑动自如的方式轴支承，该开关按压构件在所述衔铁因电磁铁的励磁被拉离制动盘时进行滑动从而按压制动开关。通过进行这样的设置来对衔铁的滑动幅度和开关按压构件的滑动幅度进行个别设定”的技术方案。

已公开的专利名称为“一种双制动电机”、公开号为cn103516127a的中国发明专利公开了“本发明涉及一种双制动电机，其包括电机，所述电机与电机转轴相连，在电机转轴上依次安装电机后端轴承内盖、轴承和电机后端盖；其中电机后端轴承内盖和电机后端盖之间通过螺钉固定；轴承安装于电机后端轴承内盖和电机后端盖之间。本发明采用跟单制动电机相同型号的制动器，在保证高度可靠的制动性能前提下，又保证了电机整体结构的紧凑。在选择制动器时，两制动器的直流线圈电压、制动间隙、标称制动时间、整流器型号及整流方式应保持一致，以方便后期电机维护和制动器的替代与互换。并具有安装拆卸方便，结构紧凑，连接可靠性高、互换性好的特点”的技术方案。

但是，现有技术中采用两级电磁制动器的电机，其中一个电磁制动器只是作为备用的制动器，在实际使用中只是使用其中一个电磁制动器，在轨道交通技术领域还没有把带多级电磁制动器的电机作为牵引电机的应用，所以，本技术方案将带多级电磁制动器的电机应用于轨道交通技术领域，作为牵引电机是一种新的应用。

基于将带多级电磁制动器的电机作为牵引电机的一种应用，为了实现在牵引电机失电的紧急情况下保证牵引电机平稳制动，轨道车辆的控制器根据不同的故障类型和载荷参数预定对应制动扭矩的制动方式，牵引电机中制动总成匹配对牵引电机不同的制动扭矩，保证牵引电机平稳制动。

由于本技术方案适用于货运空轨列车和客运空轨列车，2种空轨列车的牵引电机可能存在略微差别，但是基于牵引电机的制动控制方法是相同的，所以，本实施例以货运空轨列车为例，详细说明基于牵引电机的制动控制方法。

空轨智能集装箱运输系统是本申请人研发的一种货运空轨系统，用于连接港口、仓库等多个地点，实现集装箱的远距离运输。空轨智能集装箱运输系统包括空中轨道和在空中轨道上运行的轨道车辆，地面还有用于转运集装箱的agv小车，在货轮卸货时，桥吊将集装箱从货轮吊运至岸上的agv小车，当agv小车按设定路线将集装箱运送至空中轨道起吊站时，轨道车辆将集装箱锁定吊起，然后轨道车辆根据系统控制沿空中轨道将集装箱运送至指定地点。此处的轨道车辆通过本技术方案中的牵引电机驱动，而且，本系统可以在桥吊、agv小车上安装称重传感器或其它能实现称重的结构，桥吊或agv小车将集装箱的重量数据传送给轨道车辆，本系统也可以在轨道车辆安装称重传感器或其它能实现称重的结构，在轨道车辆起吊集装箱时，实现对集装箱的称重并记录称重数据。而且在桥吊的吊具上配置应力传感器，在吊装集装箱时，桥吊同步测量集装箱重量分布，桥吊将测量的数据发送至轨道车辆后，轨道车辆的控制器根据获取的数据计算出集装箱的重心偏心度，此处的重心偏心度是相对集装箱内重量分布均匀时重心的偏移量。

在使用时，桥吊从货轮上吊取集装箱，桥吊在吊取的过程中获取集装箱的总重和重心偏心度，或桥吊将集装箱放在agv小车上后agv小车完成对集装箱的称重，桥吊或agv小车将所获取的集装箱总重和重心偏心度发送至所有的轨道车辆，轨道车辆内安装有控制器，该控制器能记录所获取的总重和重心偏心度。

当桥吊将集装箱放在agv小车后，agv小车按控制系统设定的路径将该集装箱转运至空中轨道起吊站，在空中轨道起吊站等待吊装的轨道车辆a将该集装箱锁定吊起，然后轨道车辆a根据系统控制沿空中轨道将集装箱运送至指定地点。轨道车辆a在运行的过程中，当轨道车辆a的动力电源和/或控制电源失电后，轨道车辆a将故自身障状态和预先选定对应的制动方式信发送至相邻的正常的轨道车辆b，正常的轨道车辆b根据轨道车辆a选择的制动方式，控制轨道车辆a的制动电机的制动总成动作，避免失电后的轨道车辆a失控，在施加制动扭矩后，轨道车辆a的行走轮保持滚动，逐渐减速停止，避免行走轮骤停而在空中轨道上滑行。

故障类型包括控制电源失电、动力电源保持供电或失电，或动力电源失电、控制电源保持供电或失电。

载荷参数包括总重、重心偏心度及各转向架载荷，总重是指集装箱的总重，转向架载荷是指集装箱总重分布在各个转向架上后的载荷，控制器根据不同转向架的载荷计算调整对应转向架上牵引公司的制动方式。同时控制器也根据重心偏心度数据调整对应转向架上牵引公司的制动方式。

在本实施例中，所述制动总成配置有2组制动组件，一组制动组件为制动扭矩为f1的第一制动组件，另一组制动组件为制动扭矩为f2的第二制动组件，所述制动扭矩f1小于所述制动扭矩f2；所述控制器内配置有备用电源和用于控制第二制动组件延时动作的延时控制模块，所述备用电源用于向第二制动组件供电。

此处的备用电源可以是电容、蓄电池或其他蓄能装置。延时控制模块可以是继电器或晶体管。

在本实施例中，所述故障类型为所述控制电源失电，所述动力电源保持供电或失电。

在本实施例中，所述转向架载荷为0～n1时，所述制动方式为先选用所述第一制动组件对牵引电机进行制动，所述延时控制模块延时设定时间后，所述第二制动组件与第一制动组件共同对牵引电机进行制动。

在使用时，根据运载情况，可以用0～n1表示转向架载荷处于较轻载荷情况，如集装箱没有满载的情况，n1是表示集装箱满载时转向架的载荷，此时，当控制电源失电，动力电源保持供电或失电时，先用第一制动组件进行制动，延时控制模块延时设定时间后第二制动组件再进行制动，

此处延时时长的计算方法是：假设转向架载荷为满载n1时，延时时长为0，即第一制动组件和第二制动组件同时对牵引电机进行制动；转向架载荷为0时，延时延时为t2，控制模块中的控制器根据转向架实际载荷n0与满载载荷n1的差值n1-n0除以n2，得到的值再乘以t2。此处转向架实际载荷n0满足：0<n0<n1.

在本实施例中，所述转向架载荷为n1～n2时，所述制动方式为第一制动组件和第二制动组件同时对牵引电机进行制动。

n1～n2表示超载的载荷范围。

在本实施例中，所述故障类型为所述控制电源保持供电，所述动力电源失电。

在本实施例中，t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7表示不同的载荷数值，t7表示集装箱满载时转向架承载的载荷，0、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7为从小到大的数列，具体的数值根据实际应用情况设定,表示从空载到满载的不同载荷情况。

通过把载荷分为不同的阶段范围，保证在不同载荷情况下，制动总成都能对行走车轮施加有效的制动扭矩，保证牵引电机失电的紧急情况下保证牵引电机平稳制动，保证轨道车辆逐渐减速至停车，并且使行走轮保持滚动，避免行走轮沿空中轨道滑动。

在本实施例中，所述转向架载荷为0～t1时，所述制动方式为所述控制器控制第一制动组件点动动作，第一制动组件实现对牵引电机的点刹制动。

点刹制动是指制动组件中的线圈不断地通电、断电、使衔铁不断地与制动盘接触、脱离，进而实现点刹，避免抱闸制动导致行走轮在轨面滑行。

在本实施例中，所述转向架载荷为t1～t2时，所述制动方式为所述控制器控制第一制动组件实现对牵引电机的抱闸制动。

在本实施例中，所述转向架载荷为t2～t3时，所述制动方式为所述控制器控制第一制动组件对牵引电机的抱闸制动，所述控制器控制第二制动组件点动动作，第二制动组件实现对牵引电机的点刹制动。

在本实施例中，所述转向架载荷为t3～t4时，所述制动方式为所述控制器控制第二制动组件对牵引电机的抱闸制动。

在本实施例中，所述转向架载荷为t5～t6时，所述制动方式为所述控制器控制第二制动组件对牵引电机的抱闸制动，所述控制器控制第一制动组件点动动作，第一制动组件实现对牵引电机的点刹制动。

在本实施例中，所述转向架载荷为t6～t7时，所述制动方式为所述控制器控制第二制动组件和第一制动组件对牵引电机的抱闸制动。

在本实施例中，所述制动总成还配置有手动装置，所述手动装置用于手动控制制动总成对牵引电机的制动或手动控制制动总成对牵引电机的解除制动。

本实施例中的手动装置为该类带有电磁制动器的电机的现有技术。

在本实施例中，在所述轨道车辆行驶中，所述控制器实时获取所述轨道车辆所在地的环境参数，所述环境参数包括温湿度、风力、风向，所述环境参数用于所述控制器实时调整n1、n2、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7的数值。

在本实施例中，路况是指道路坡度和弯道半径等道路参数,在所述轨道车辆行驶中，所述控制器实时获取所述轨道车辆所在地的道路参数，所述道路参数包括，所述道路参数用于所述控制器实时调整n1、n2、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7的数值。

在实际运用中，由道路坡度和弯道半径等道路参数会对轨道车辆的制动造成影响，所以在轨道车辆运行过程中，控制器根据对应传感器获取相关数据，适当增大或减小n1、n2、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7的数值。

在实际运用中，由于温湿度、风力、风向等环境因素会对轨道车辆的制动造成影响，所以在轨道车辆运行过程中，控制器根据对应传感器获取相关数据，适当增大或减小n1、n2、t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7的数值。

在其他实施方式中，当制动总成中只有1组制动组件时，根据不同的载荷参数，根据实际应用过程中的载荷范围划分，实现制动组件的点刹制定或抱闸制动。

在其他实施方式中，当制动总成中有3组或3组以上的制动组件时，其制动控制方式与2组制动组件的控制方式相同。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。