牵引制动控制融合的轨道交通列车牵引制动系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道交通列车技术领域，尤其涉及一种牵引制动控制融合的轨道交通列车牵引制动系统及方法。
【背景技术】
[0002]轨道交通列车中列车的牵引、制动分别是通过牵引控制系统、制动控制系统控制执行，分布于各个车辆单元的牵引控制系统、制动控制系统通过车辆总线联结成一个列车网络，各系统与列车之间则通过列车通信网络进行信息交互。列车的牵引、制动主要有两种控制模式，一种为自动驾驶模式，由列车自动驾驶系统发出牵引/制动指令；另一种为人工模式，由司机在自动防护的情况下由司机操作司机控制器来实现牵引和制动。如图1所示，现有的列车牵引制动控制系统是基于网络控制数据的传输，各个车辆单元的制动控制系统、牵引控制系统通过网络控制系统进行信息交互，列车采用网络优先的控制方式实现牵弓丨、制动，实现对整列车逻辑控制、列车监视功能和列车诊断功能。当列车网络通信正常时，由带司机控制室的车辆单元内网络控制系统作为主控制单元，并采集司机控制器或列车信号系统发出的牵引、制动命令及级位指令，通过列车通信网络发送到其余车辆单元的网络控制系统，由网络控制系统分发至制动控制系统、牵引控制系统完成各车辆单元的牵引及制动控制，同时每个车辆单元的牵引、制动信息通过列车通信网络反馈到司机控制室。
[0003]电空混合制动即为电制动与空气制动混合的制动方式，如图2所示，如上述传统的列车牵引制动控制系统在执行电空混合制动时，其控制过程如下:第一步，网络控制系统通过列车通信网络接收到司机控制室发出的列车控制指令(牵引指令、制动指令)；第二步，网络控制系统通过数据中转将列车控制指令(牵引指令、Φ恸指令)按相应的指令周期将控制指令发送到牵引控制系统和制动控制系统；第三步，制动控制系统在接受到的列车控制指令为制动指令时，通过电空混合控制计算所需电制动力，并向网络控制系统发送出电制动请求指令；第四步，网络控制系统收到制动控制系统发出的电制动请求后，按相应的指令周期发送到牵引控制系统；第五步，牵引控制系统收到网络控制系统发出的电制动请求后，牵引控制系统根据实际能力进行电制动施加，并实时将电制动反馈给网络控制系统；第六步，网络控制系统收到牵引控制系统反馈的电制动后，按相应的指令周期将电制动反馈发送到制动控制系统；第七步，制动控制系统收到网络控制系统发出的电制动反馈后，将不足的部分以空气制动力的形式输出。
[0004]上述传统的列车牵引制动控制系统通过网络控制系统传输控制数据，由于网络数据传输存在一定时延，因而在执行电空混合制动的制动力初始上升阶段、制动级位变化阶段、停车电制动转空气制动阶段均会影响制动准确执行，具体为:在制动力初始上升阶段，由于牵引力消退时间、牵引控制系统和制动控制之间的数据需要经过网络控制系统进行中转，且数据传输存在一定延时，因而经常出现多余的空气制动过冲或空走距离过长的现象，即使通过参数的设定调整也无法完全解决该问题；在制动级位变化阶段，由于电制力反馈不及时，因而经常出现追加的空气制动，并且往往还会与电制动叠加导致列车制动波动和冲击的现象；在停车电制动转空气制动阶段，由于电制力申请和电制力反馈的延时，同样会造成转换阶段由空气制动力施加与电制力施加叠加得到的总制动力不能及时响应制动指令，导致制动指令需要不断地调节，而使得制动距离计算不准影响精准停车。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、所需成本低、能够实现实时牵引与制动控制、且电空混合制动的整个过程中执行精度以及效率高的牵引制动控制融合的轨道交通列车牵弓I制动系统及方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种牵引制动控制融合的轨道交通列车牵引制动系统，包括中央控制系统以及分别与所述中央控制系统连接的制动执行装置、牵引执行装置，所述中央控制系统包括用于控制执行电空混合制动的制动控制模块、用于控制所述牵引执行装置执行牵引或电制动操作的牵引控制模块，所述中央控制系统从列车通信网络中实时接收列车的牵引、制动指令，通过所述制动控制模块、牵引控制模块分别控制所述制动执行装置、牵引执行装置以执行牵引操作或电空混合制动操作。
[0007]作为本发明系统的进一步改进:所述中央控制系统分别与所述制动执行装置、牵引执行装置电气连接。
[0008]作为本发明系统的进一步改进:所述制动控制模块包括电空混合制动控制单元，根据接收到的制动指令计算所需电制动力、空气制动力，由所需电制动力通过所述牵引控制模块发送电制动控制指令至所述牵引执行装置、由所需空气制动力发送空气制动施加指令至所述制动执行装置。
[0009]作为本发明系统的进一步改进:所述制动控制模块还包括与所述电空混合制动控制单元连接的制动控制调整单元，所述制动控制调整单元实时接收所述牵引执行装置、制动执行装置的制动操作反馈信号并计算当前施加的实际制动力，根据计算得到的实际制动力调整所述制动控制指令。
[0010]作为本发明系统的进一步改进:所述中央控制系还包括用于网络通信控制的网络控制模块，所述网络控制模块与所述列车通信网络连接。
[0011]本发明进一步提供一种利用上述轨道交通列车牵引制动系统的方法，步骤包括:
1)所述中央控制系统实时从所述列车通信网络中接收列车发送的牵引、制动指令，若为牵引指令，转入执行步骤2);若为制动指令，转入执行步骤3);
2)所述牵引控制模块根据接收到的牵引指令控制所述牵引执行装置执行对应的牵引操作；
3)所述制动控制模块根收制动指令，根据所述制动指令通过所述牵引控制模块控制所述牵引执行装置执行电制动操作、以及根据所述制动指令控制所述制动执行装置执行空气制动操作，完成电空混合制动操作。
[0012]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3)的具体步骤为:
3.1)所述制动控制模块接收制动指令并计算所需电制动力、空气制动力，由所需电制动力产生对应的电制动控制指令、所需空气制动力产生对应的空气制动施加指令，通过所述牵引控制模块将所述电制动控制指令发送至所述牵引执行装置、以及直接将所述空气制动施加指令发送至所述制动执行装置；
3.2)所述牵引执行装置接收所述电制动控制指令并施加电制动力，所述制动执行装置接收所述空气制动施加指令并施加空气制动力，完成电空混合制动操作。
[0013]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3.1)中计算所需电制动力、空气制动力的具体步骤为:根据接收到的制动指令计算所需的总制动力，对所述总制动力的上升斜率按照预设要求进行控制，并按照电制动力优先原则将所述总制动力进行分配，得到所需电制动力、空气制动力。
[0014]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤3)还包括制动控制调整步骤，具体步骤为:所述制动控制模块分别接收所述牵引执行装置、制动执行装置的制动反馈信号计算当前施加的实际制动力，根据计算得到的实际制动力调整所述电制动控制指令、空气制动施加指令。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1)本发明牵引制动控制融合的轨道交通列车牵引制动系统及方法，通过集成有制动控制模块、牵引控制模块的中央控