专利名称：轨道交通车辆用制动控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通车辆制动控制技术，尤其涉及一种轨道交通车辆用制动控制装置。
背景技术：
传统使用内燃机车或电力机车牵引的最大运行速度为160km/h及以下的列车，其 制动系统主要为机械制动系统。由于机械制动系统的可靠性和灵敏度较低，随着列车的速 度不断攀升，对于运行速度在200km/h及以上的高速列车来说，机械制动系统已不能满足 列车运行的安全性和可靠性的要求。而在地铁车辆上，目前已经使用了灵敏度和可靠性更 高的电气制动控制系统，但由于地铁车辆的运行速度相对较低，而低速运行条件对制动系 统的要求相对不高。因此，其制动控制系统相对而言也比较简单，对相应的制动设备的可靠 性、灵敏度及制动效果的要求较低。而对于高速列车来说，这种电气制动系统显然无法满足 列车运行对安全性和可靠性的要求。因此，如何使高速轨道交通车辆的制动控制装置有效且可靠地制动，提高高速轨 道交通车辆运行的安全性和可靠性就成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种轨道交通车辆用制动控制装置。本发明提供一种轨道交通车辆用制动控制装置，包括主控制模块、CAN通讯模 块、AD转换模块和IO接口模块，所述主控制模块分别与所述AD转换模块、所述IO接口模 块和所述CAN通讯模块连接；所述CAN通讯模块，用于所述主控制模块与CAN总线进行通讯；所述IO接口模块，用于获取车辆编号值，并将所述车辆编号值发送给所述主控制 模块；所述AD转换模块与传感器连接，用于采集制动系统的空气压力值，并将所述空气 压力值发送给所述主控制模块；所述主控制模块，用于接收所述车辆编号，根据所述车辆编号确定制动模式，通过 所述CAN通讯模块从所述CAN总线上接收制动执行部件状态信息和制动操作信息，通过所 述制动模式、制动执行部件状态信息、制动操作信息和空气压力值生成执行部件驱动指令， 并通过所述CAN总线将所述制动执行部件驱动指令发送给所述制动执行部件，以驱动所述 制动执行部件执行制动动作。本发明的轨道交通车辆用制动控制装置可以在轨道交通车辆的制动过程中对制 动执行部件的状态进行实时监测，并根据其状态驱动制动执行部件执行制动动作，可以有 效地提高轨道交通车辆的制动灵敏度和可靠性，从而可以有效地提高列车，尤其是高速列 车运行的安全性和可靠性。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明轨道交通车辆用制动控制装置实施例一的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、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。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。图1为本发明轨道交通车辆用制动控制装置实施例一的结构示意图，如图1所示， 本实施例的轨道交通车辆用制动控制装置1可以包括主控制模块10、CAN通讯模块11、AD 转换模块12和IO接口模块13，主控制模块10分别与AD转换模块12、IO接口模块13和 CAN通讯模块11连接。CAN通讯模块11，用于主控制模块10与CAN总线3进行通讯。具体地，列车头车司机控制台将代表制动操作的制动操作命令通过MVB网络传输 至各车厢制动控制单元的网络控制板，网络控制板对制动操作命令相应进行解码和格式转 换等操作，使其可以在CAN总线3上传输，并将转换后的制动操作命令通过CAN总线3发送。 这样与CAN总线3连接的CAN通讯模块11就可以从CAN总线3上获取该制动操作命令，并 对其进行解码等处理操作，然后将处理后的制动操作命令发送给主控制模块10。同时，与CAN总线3连接的制动执行部件5的扩展板4将收集到的代表制动执行 部件5的工作状态的制动执行部件状态信息实时发送至CAN总线3上，以供CAN通讯模块 11获取，并将其传输给主控制模块10。AD转换模块12与制动系统的传感器2连接，可以 采集制动系统的空气压力值，并将空气压力值实时发送给主控制模块10。这样主控制模块 10就可以通过制动模式、制动执行部件状态信息、制动操作信息和空气压力值生成制动执 行部件驱动指令。优选地，制动执行部件状态信息可以包括主空压机状态信息、辅助空压机状态信 息、撒砂部件状态信息、空气悬挂系统状态信息和制动手柄角度信息中的至少一种信息。具体地，主空压机状态信息表示当前主空压机的电源是否有效，空压机是否开机、 空压机温度是否正常、空压机干燥器是否开启等主空压机的相关参数和工作情况。辅助空压机状态信息表示当前辅助空压机是否开机。撒砂部件状态信息表示当前撒砂继电器触点是否受到干扰。空气悬挂系统状态信息表示当前空簧压力是否达标。制动手柄角度信息表示当前制动手柄的角度。通过上述信息，主控制模块10在通过CAN通讯模块11获取制动执行部件状态信 息后，就可以获知主空压机、辅助空压机、撒砂部件、空气悬挂系统和制动手柄当前的工作 状态，从而可以根据这些制动执行部件5的状态，对这些制动执行部件5进行更好地控制。
进一步优选地，制动执行部件状态信息还可以包括主控制模块10通过CAN总线 3获取的列车中央控制单元通过MVB网络发送的列车运行方向信息、空压机电源可用信息、 空压机试验指令信息、辅助空压机试验指令信息、列车运行速度信息中的至少一种信息，主 控制模块10还用于通过CAN总线3向MVB网络发送制动级位信息和/或制动力值信息。具体地，列车运行方向信息表示当前列车的运行方向，根据列车运行方向，主控制 模块10就可以对撒砂装置进行控制。空压机电源可用信息表示当前空压机电源是否可用。空压机试验指令信息和辅助空压机试验指令信息表示用于确认制动系统是否正 常的空压机和辅助空压机的制动试验结果。由于列车运行之前，需要进行制动试验，以确认 制动系统是否正常，若制动系统不正常，则不允许开车，或根据制动系统的具体故障情况限 速运行。在进行制动试验时需要通过测试空压机、辅助空压机是否能够正常工作，从而获取 相应的制动试验结果，并根据制动试验结果确定是否可以开车或限速运行。主控制模块10 通过接收制动手柄的角度信息，将其相应转换成制动级位，并通过CAN通讯模块11和CAN 总线3发给各车制动控制单元的网络控制板，网络控制板再通过MVB网络发送给列车制动 系统的列车制动管理单元，由列车制动管理单元给各车分配对应的制动力值。主控制模块 10根据列车制动管理单元反馈回来的各车所分配的制动力值，对具体的制动执行部件5进 行控制。这样可以使主控制模块10对制动执行部件5的控制更加可靠，从而可以进一步提 高列车运行的安全性和可靠性。优选地，制动执行部件状态信息还可以包括撒砂隔离塞门状态信息、备用制动截 断塞门状态信息、转向架压力开关状态信息、紧急排风阀状态信息、电制动激活硬件信息、 头车继电器状态信息、尾车继电器状态信息、联挂继电器状态信息、空压机温度信息、空压 机干燥器启动状态信息和列车速度信息中的至少一种信息。具体地，撒砂隔离塞门状态信息表示撒砂隔离门当前的开闭状态；备用制动截断 塞门状态信息表示备用制动截断塞门当前的开闭状态；转向架压力开关状态信息表示转向 架压力开关当前的开闭状态；紧急排风阀状态信息表示紧急排风阀当前的开闭状态；电制 动激活硬件信息表示电制动设备当前的使用状态；头车继电器状态信息表示头车继电器当 前的状态；尾车继电器状态信息表示尾车继电器当前的状态；联挂继电器状态信息表示联 挂继电器当前的状态；空压机温度信息表示当前的空压机温度；空压机干燥器启动状态信 息表示空压机干燥器是否启动；列车速度信息表示列车当前的速度。这些信息反映了列车 制动系统的制动执行部件5当前的工作状态，根据这些信息，主控制模块10就可以有效地 对这些制动执行部件5的工作状态进行实时监控，并根据这些它们当前的工作状态，实时 调整制动执行部件驱动指令，从而对这些制动执行部件5进行有效的闭环控制。其中列车 速度信息虽然没有反映制动执行部件5当前的状态，但由于列车速度与制动所需制动力大 小密切相关，主控制模块10可以根据列车当前的速度优化地计算制动力大小，并相应调整 制动执行部件驱动指令，可以进一步提高列车制动动作的制动效率。IO接口模块13，用于获取车辆编号值，并将车辆编号值发送给主控制模块10。具体地，IO接口模块13与制动执行部件5连接，通过制动执行部件5的硬件地址 获取车辆编号值，并将车辆编号值发送给主控制模块10，主控制模块10根据车辆编号值就 可以确定相应的制动模式，即需要控制的每节车厢所安装的不同制动执行部件5，从而生成控制相应制动执行部件5的制动执行部件驱动指令。AD转换模块12与传感器2连接，用于采集制动系统的空气压力值，并将空气压力 值发送给主控制模块10。优选地，制动系统的空气压力值可以包括总风压力值、列车管压力值和辅助空压 机压力值。具体地，总风压力值表示制动系统的总风压力；列车管压力值表示列车管的空气 压力；辅助空压机压力值表示辅助空压机的空气压力。通过总风压力值、列车管压力值和辅 助空压机压力值，主控制模块10就可以获得制动系统的上述设备的空气压力值，即可相应 获取其所能提供的最大制动力，并可以进一步根据最大制动力进行有效地制动控制操作。主控制模块10，用于接收车辆编号，根据车辆编号确定制动模式，通过CAN通讯模 块11从CAN总线3上接收制动执行部件状态信息和制动操作信息，通过制动模式、制动执 行部件状态信息、制动操作信息和空气压力值生成执行部件驱动指令，并通过CAN总线3将 制动执行部件驱动指令发送给制动执行部件5，以驱动制动执行部件5执行制动动作。具体地，主控制模块10生成制动执行部件驱动指令后，将其传输给CAN通讯模块 11，CAN通讯模块11对相应其进行编码等处理操作，并将处理后的执行部件驱动指令发送 到CAN总线3上。各车制动执行部件5的扩展板4通过CAN总线3获取该制动执行部件驱 动指令，将其转换为可在MVB网络中传输的指令，并通过MVB网络传输给制动执行部件5，以 驱动具体的制动执行部件5执行制动动作。优选地，制动执行部件5可以包括分别与CAN总线3连接的主空压机、空压机干 燥器、辅助空压机、撒砂系统和空气悬挂系统，执行部件驱动指令包括启动或关闭空压机指 令、启动或关闭空压机干燥器指令、启动或关闭辅助空压机指令、头车撒砂指令、全列撒砂 指令和撒砂换向指令。具体地，主空压机、空压机干燥器、辅助空压机、撒砂系统和空气悬挂系统通过MVB 网络和相应的扩展板4与CAN总线3连接，这些制动执行部件5可以根据主控制模块10发 送的制动执行部件驱动指令执行制动动作。因此，主控制模块10发送的执行部件驱动指令 就可以相应包括启动或关闭空压机指令、启动或关闭空压机干燥器指令、启动或关闭辅助 空压机指令、头车撒砂指令、全列撒砂指令和撒砂换向指令。其中，启动或关闭空压机指令可以使空压机启动或关闭；启动或关闭空压机干燥 器指令可以使空压机干燥器启动或关闭；启动或关闭辅助空压机指令可以使辅助空压机启 动或关闭。头车撒砂指令可以使头车撒砂器撒砂；全列撒砂指令可以使整列列车的列车前 进方向的撒砂器撒砂；撒砂换向指令可以根据列车运行方向的变化切换撒砂设备，使位于 列车运行方向上的撒砂设备撒砂。通过上述命令，主控制模块10就可以通过向列车的制动 执行部件5发送制动执行部件驱动指令，来对列车的制动执行部件5进行实时地控制，从而 提高列车制动动作的效率。本实施例的轨道交通车辆用制动控制装置1可以在轨道交通车辆的制动过程中 对制动执行部件的状态进行实时监测，并根据其状态驱动制动执行部件执行制动动作，可 以有效地提高轨道交通车辆的制动灵敏度和可靠性，从而可以有效地提高列车，尤其是高 速列车运行的安全性和可靠性。优选地，主控制模块10还可以用于通过CAN总线3对空气悬挂系统、空压机、辅助空压机和撒砂系统进行故障诊断或检测。具体地，主控制模块10可以通过CAN通讯模块11和CAN总线3向空气悬挂系统、 空压机、辅助空压机和撒砂系统的相应扩展板4发送故障诊断信息或故障检测信息，扩展 板4再通过MVB网络将故障诊断信息或故障检测信息相应发送给空气悬挂系统、空压机、辅 助空压机和撒砂系统。这些制动执行部件5根据收到的故障诊断信息或故障检测信息进行 自检，并通过MVB网络、扩展板4和CAN总线3将故障诊断或检测的结果反馈给主控制模块 10。这样主控制模块10就可以获得空气悬挂系统、空压机、辅助空压机和撒砂系统是否存 在故障，并根据具体的故障情况向头车司机控制台发送报警信息。从而可以进一步提高列 车制动系统的安全性和可靠性。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
1.一种轨道交通车辆用制动控制装置，其特征在于，包括主控制模块、CAN通讯模块、 AD转换模块和IO接口模块，所述主控制模块分别与所述AD转换模块、所述IO接口模块和 所述CAN通讯模块连接；所述CAN通讯模块，用于所述主控制模块与CAN总线进行通讯；所述IO接口模块，用于获取车辆编号值，并将所述车辆编号值发送给所述主控制模块；所述AD转换模块与传感器连接，用于采集制动系统的空气压力值，并将所述空气压力 值发送给所述主控制模块；所述主控制模块，用于接收所述车辆编号，根据所述车辆编号确定制动模式，通过所述 CAN通讯模块从所述CAN总线上接收制动执行部件状态信息和制动操作信息，通过所述制 动模式、制动执行部件状态信息、制动操作信息和空气压力值生成执行部件驱动指令，并通 过所述CAN总线将所述制动执行部件驱动指令发送给所述制动执行部件，以驱动所述制动 执行部件执行制动动作。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动执行部件状态信息包括主空压 机状态信息、辅助空压机状态信息、撒砂部件状态信息、空气悬挂系统状态信息和制动手柄 角度信息中的至少一种信息。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述制动执行部件状态信息还包括所述 主控制模块通过所述CAN总线获取的列车中央控制单元通过MVB网络发送的列车运行方向 信息、空压机电源可用信息、空压机试验指令信息、辅助空压机试验指令信息、列车运行速 度信息中的至少一种信息，所述主控制模块还用于通过所述CAN总线向所述MVB网络发送 制动级位信息和/或制动力值信息。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动执行部件包括分别与所述CAN 总线连接的主空压机、空压机干燥器、辅助空压机、撒砂系统和空气悬挂系统，所述执行部 件驱动指令包括启动或关闭空压机指令、启动或关闭空压机干燥器指令、启动或关闭辅助 空压机指令、头车撒砂指令、全列撒砂指令和撒砂换向指令。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制模块还用于通过所述CAN总线 对空气悬挂系统、空压机、辅助空压机和撒砂系统进行故障诊断或检测。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动系统的空气压力值包括总风压 力值、列车管压力值和辅助空压机压力值。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动执行部件状态信息还包括撒砂 隔离塞门状态信息、备用制动截断塞门状态信息、转向架压力开关状态信息、紧急排风阀状 态信息、电制动激活硬件信息、头车继电器状态信息、尾车继电器状态信息、联挂继电器状 态信息、空压机温度信息、空压机干燥器启动状态信息和列车速度信息中的至少一种信息。
全文摘要
本发明提供一种轨道交通车辆用制动控制装置，包括主控制模块、CAN通讯模块、AD转换模块和IO接口模块，主控制模块分别与AD转换模块、IO接口模块和CAN通讯模块连。本发明的轨道交通车辆用制动控制装置可以在轨道交通车辆的制动过程中对制动执行部件的状态进行实时监测，并根据其状态驱动制动执行部件执行制动动作，可以有效地提高轨道交通车辆的制动灵敏度和可靠性，从而可以有效地提高列车，尤其是高速列车运行的安全性和可靠性。
文档编号B61C15/10GK102114847SQ20111002421
公开日2011年7月6日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者刘刚, 曹宏发, 李和平, 章阳, 陈伟 申请人:中国铁道科学研究院机车车辆研究所, 铁道部运输局