一种地铁车辆牵引/制动冗余控制方法与流程

本发明属于地铁车辆电气原理控制领域，具体为一种地铁车辆牵引/制动冗余控制方法。

背景技术：

以往地铁车辆牵引/制动控制有两种方式，一种是基于硬线控制，另一种是基于网络控制。

最早的牵引/制动控制采用硬线控制，控制原理框图如附图1所示：司机控制器或ATC输出的牵引、制动、方向指令直接通过硬线传输至牵引控制单元和制动控制单元，牵引力/制动力需求值通过编码器转换为PWM波后传输至牵引控制单元和制动控制单元，牵引控制单元和制动控制单元在接收到牵引、制动、方向指令及牵引力/制动力需求值后实现列车的牵引和制动功能。在制动阶段，存在电制动和空气制动配合，在牵引控制单元和制动控制单元之间增设硬线信号，如电制动力完成值、电制动状态信号、电制动滑行信号、电制动淡出信号、参考速度信号、载重信号、电制动禁止信号。基于硬线控制，牵引/制动控制信号传输过程中经过了编码器对信号的转换环节，编码器故障将导致牵引/制动功能无法实现，列车只能等待救援。

随着网络技术的发展，牵引/制动控制逐渐由网络控制替代，控制原理框图如附图2所示：司机控制器或ATC输出的牵引、制动、方向指令和牵引力/制动力需求值通过硬线传输到网络模块，这些信号通过MVB传输到到牵引控制单元和制动控制单元，牵引和制动控制单元在接收到牵引、制动、方向指令及牵引力/制动力需求值后实现列车的牵引和制动功能。在制动阶段，电空混合制动所必须的电制动力完成值、电制动状态信号、滑行信号、电制动淡出信号、参考速度信号、载重信号、电制动禁止信号同样通过MVB传输。基于网络模块控制，在列车网络模块出现故障的时候，牵引、制动所必须的信号传输通道中断，无法正常实现牵引/制动功能，即使采用紧急牵引功能也只能使列车实现受限制的牵引与制动功能，列车不能像正常一样实现无级控制，且不能实现电空混合制动，只能采用纯空气制动，列车功能受影响只能清客下线回库。

技术实现要素：

为解决地铁车辆运行过程中因牵引/制动控制信号传输中断导致的救援或下线问题，本发明提出了一种地铁车辆牵引/制动冗余控制方法，通过网络控制与硬线控制相结合的方式，实现牵引/制动的高度冗余控制，提高地铁车辆牵引/制动控制的可靠性。

为实现上述技术目的，本发明采取的具体的技术方案为，一种地铁车辆牵引/制动冗余控制方法，牵引控制单元与制动控制单元通过网络硬线选择开关选择用网络控制模式或者硬线控制模式采集控制器传达的控制指令；在采用网络控制模式时，还包括网络模块，控制器将指令信号及牵引/制动力需求值通过硬线单向传递于网络模块，网络模块与牵引控制单元之间、网络模块与制动控制单元之间均能进行双向信号传递；在采用硬线控制模式时还包括编码器，控制器将指令信号同时发送于牵引制动单元以及制动控制单元、将牵引/制动力需求值发送于编码器，牵引/制动力需求值经编码器处理后同时发送于牵引制动单元以及制动控制单元，同时牵引制动单元与制动控制单元之间能进行双向信号传递。

作为本发明改进的技术方案，在硬线控制模式中，控制器、编码器、牵引制动单元以及制动控制单元之间的各类信号传递均通过硬线连接传递。

作为本发明改进的技术方案，所述控制器为司机控制器或者ATC。

作为本发明改进的技术方案，网络模块与牵引控制单元之间、网络模块与制动控制单元之间的双向信号传递是通过MVB进行的。

有益效果

通过网络控制与硬线控制相结合的方式，实现牵引/制动的高度冗余控制，提高地铁车辆牵引/制动控制的可靠性，有效解决地铁车辆运行过程中因牵引/制动控制信号传输中断导致的救援或下线问题，提高地铁车辆运行效率。

附图说明

附图1 现有技术中的牵引/制动硬线控制原理框图；

附图2 现有技术中的牵引/制动网络模块控制原理框图；

附图3 本发明的地铁车辆冗余控制方法原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

如附图3所示的一种地铁车辆牵引/制动冗余控制方法，牵引控制单元与制动控制单元通过网络硬线选择开关选择用网络控制模式或者硬线控制模式采集控制器传达的控制指令；在采用网络控制模式时，还包括网络模块，控制器将指令信号及牵引/制动力需求值通过硬线单向传递于网络模块，网络模块与牵引控制单元之间、网络模块与制动控制单元之间均能进行双向信号传递；在采用硬线控制模式时还包括编码器，控制器将指令信号同时发送于牵引制动单元以及制动控制单元、将牵引/制动力需求值发送于编码器，牵引/制动力需求值经编码器处理后同时发送于牵引制动单元以及制动控制单元，同时牵引制动单元与制动控制单元之间能进行双向信号传递。

作为本发明改进的技术方案，在硬线控制模式中，控制器、编码器、牵引制动单元以及制动控制单元之间的各类信号传递均通过硬线连接传递。

作为本发明改进的技术方案，所述控制器为司机控制器或者ATC。

作为本发明改进的技术方案，网络模块与牵引控制单元之间、网络模块与制动控制单元之间的双向信号传递是通过MVB进行的。

具体运行方式为：

牵引控制单元和制动控制单元可以接收到网络/硬线信号，这里网络/硬线信号是由开关发出的，在本实施例中通过操作网络硬线选择开关进行信号选择（选择网络信号/硬线信号），在本实施例中网络/硬线信号表现为高电平、低电平信号，具体的为当该信号为低电平时代表网络控制模式，当该信号为高电平时代表硬线控制模式。

在网络控制模式时，司机控制器（即控制器）或ATC发出的牵引指令、制动指令、方向指令、牵引力/制动力需求值通过硬线传输至网络模块（即网络），然后通过MVB传输至牵引控制单元和制动控制单元；在电空混合制动时，牵引控制单元将电制动状态、电制动滑行、电制动力完成值信号通过MVB发送给网络模块（网络），制动控制单元将参考速度、载重、电制动禁止信号通过MVB发送给网络模块，网络模块将收集到的信号再转发给制动控制单元和牵引控制单元，以完成牵引与制动控制单元之间的数据交换，实现牵引/制动控制及电空混合控制功能。

在硬线控制模式时，司机控制器或ATC发出的牵引指令、制动指令、向前指令通过硬线同时传输至牵引控制单元与制动控制单元，司机控制器或ATC发出的牵引力/制动力需求值通过硬线传输至编码器，编码器转换成PWM波信号后再同时传输至牵引控制单元和制动控制单元；在电空混合制动时，牵引控制单元将电制动状态、电制动滑行、电制动力完成值信号通过硬线发送给空气制动单元，制动控制单元将参考速度、载重、电制动禁止信号通过硬线发送至牵引控制单元，以完成牵引与制动控制单元之间的信号交换，实现牵引/制动控制及电空混合控制功能。

本发明的优势在于：牵引指令、制动指令、方向指令通过MVB和硬线同时传输至牵引/制动控制单元；牵引力/制动力需求值信号一方面通过MVB传输至牵引/制动控制单元，另外一方面通过编码器转换成PWM波后传输至牵引/制动控制单元；电空混合制动所必须的电制动力完成值、电制动状态信号、滑行信号、电制动淡出信号、参考速度信号、载重信号、电制动禁止信号同时通过MVB和硬线传输。网络控制和硬线控制完全独立，只需要再给牵引控制单元和制动控制单元一个硬线和网络模块控制的选择信号，即可实现网络模块和硬线两种不同模式下的牵引/制动控制功能。采用此控制方法，在网络模块系统故障导致信号无法传输的时候，司机可以切换到硬线控制模式，列车能继续实现完整的牵引/制动控制功能，列车仍然能正常运行。另外，在硬线控制模式出现故障的情况下，也可以切换至网络控制模式，列车牵引/制动功能不受影响，列车依然能正常运行。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。