城铁车辆制动力分配方法及装置与流程

本发明涉及列车制动领域，尤其涉及一种城铁车辆制动力分配方法及装置。

背景技术

为了保证列车高速运行安全，列车的制动系统的工作可靠性变得尤为重要，制动系统是列车高速运行的安全保障，需要设计良好的控制策略来保证安全停车。

现有的城铁列车(地铁)一般为6辆编组，图1为现有的城铁列车的制动系统的结构示意图，如图1所示，其制动系统由2个控制器局域网络(controllerareanetwork,，can)单元组成，每个can单元包括2辆动车和1辆拖车，动车上包括电制动和空气制动两种控制装置，拖车上只有空气制动一种控制装置。每个can单元中1车的一位端和3车的二位端配置网关阀，所配置的2个网关阀中有一个为主网关阀，在主网关阀故障时由另一网关阀来工作，其余配置智能阀。混合制动的实现基于整车多功能车辆总线(multifunctionvehiclebus，mvb)网络来实现，两个can单元是完全独立的单元，各自计算并施加制动力，在两个can单元内由各自的主网关阀进行制动力的分配。

现有的一种制动力分配方法的过程为：由设置在两边的头车上的中央控制单元采集手柄的角度信号，并将根据角度信号转换的制动减速度指令(从0～100％最大常用制动)发送给主网关阀，主网关阀根据收到的制动减速度指令计算出列车目标制动力。列车优先使用电制动力，每一个动车上的牵引控制单元计算列车电制动力，由中央控制单元通过mvb网络将列车实际施加的电制动力发送给主网关阀，当列车实际施加的电制动力等于列车目标制动力时，列车不施加空气制动力，当列车实际施加的电制动力小于列车目标制动力时，列车需要施加空气制动力，所需施加的空气制动力由主网关阀通过列车目标制动力与列车实际施加的电制动力的差值计算得到，最后由列车的制动控制单元在每个车平均补充空气制动力直至满足列车目标制动力或车辆达到黏着限制。

上述方法中，由于列车所需施加的空气制动力由主网关阀通过列车目标制动力与列车实际施加的电制动力的差值计算得到，由于制动减速度指令不断变化，列车所需施加的空气制动力随着列车实际施加的电制动力不断变化，会导致频繁的充气排气，引起不必要的闸瓦磨耗。

技术实现要素：

本发明提供一种城铁车辆制动力分配方法及装置，以解决由于制动减速度指令不断变化时导致的频繁的充气排气和不必要的闸瓦磨耗的问题。

第一方面，本发明提供一种城铁车辆制动力分配方法，包括：

获取mvb网络信号和硬线信号，所述mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值，所述硬线信号包括各动车电制动力是否可用信号；

根据所述mvb网络信号和所述硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和所述各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和；

确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据所述空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，所述列车的目标制动力根据所述制动减速度指令计算得到。

可选的，所述获取硬线信号，包括：

根据贯穿全列车的硬线获取所述硬线信号，所述硬线信号为高电平或低电平。

可选的，所述根据所述mvb网络信号和所述硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，包括：

所述mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和所述硬线信号中的动车电制动力是否可用信号都显示可用时，则确定动车电制动力可用；

所述mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和所述硬线信号中的动车电制动力是否可用信号至少有一个显示不可用时，则确定动车电制动力不可用。

可选的，所述根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，包括：

计算所述列车的目标制动力与所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和的差值，得到列车所需施加的空气制动力目标值。

可选的，所述方法还包括：

根据预设规则确定列车是否需要施加空气制动力；

所述预设规则为：

若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和大于或等于所述列车的目标制动力，确定列车不需要施加空气制动力；

若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和小于所述列车的目标制动力，确定列车需要施加空气制动力。

可选的，所述根据所述空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，包括：

计算空气制动力可用的转向架个数n，n为正整数，在所述n个空气制动力可用的转向架之间平均分配所述空气制动力目标值，其中，将分配的空气制动力大于转向架的能力值或黏着限制的转向架进行空气制动力重新分配，重新分配的规则为：分配的空气制动力等于转向架的能力值或者黏着限制，并将剩余的空气制动力平均分配至小于能力值或黏着限制的转向架，直至列车满足所述空气制动力目标值或者所有转向架的空气制动力等于能力值或黏着限制。

第二方面，本发明提供一种城铁车辆制动力分配装置，包括：

获取模块，用于获取mvb网络信号和硬线信号，所述mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值，所述硬线信号包括各动车电制动力是否可用信号；

第一处理模块，用于根据所述mvb网络信号和所述硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和所述各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和；

第二处理模块，用于确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据所述空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，所述列车的目标制动力根据所述制动减速度指令计算得到。

可选的，所述获取模块用于：

根据贯穿全列车的硬线获取所述硬线信号，所述硬线信号为高电平或低电平。

可选的，所述第一处理模块用于：

所述mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和所述硬线信号中的动车电制动力是否可用信号都显示可用时，则确定动车电制动力可用；

所述mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和所述硬线信号中的动车电制动力是否可用信号至少有一个显示不可用时，则确定动车电制动力不可用。

可选的，所述第二处理模块用于：

计算空气制动力可用的转向架个数n，n为正整数，在所述n个空气制动力可用的转向架之间平均分配所述空气制动力目标值，其中，将分配的空气制动力大于转向架的能力值或黏着限制的转向架进行空气制动力重新分配，重新分配的规则为：分配的空气制动力等于转向架的能力值或者黏着限制，并将剩余的空气制动力平均分配至小于能力值或黏着限制的转向架，直至列车满足所述空气制动力目标值或者所有转向架的空气制动力等于能力值或黏着限制。

本发明提供的城铁车辆制动力分配方法及装置，通过获取mvb网络信号和硬线信号，根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和mvb网络信号中的各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和，最后在确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力。从而，在列车需要施加空气制动力时，是根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算得到列车所需施加的空气制动力目标值，不用根据列车实际施加的电制动力来施加空气制动力，因此，可避免由于制动减速度指令不断变化时导致的频繁的充气排气和不必要的闸瓦磨耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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为现有的城铁列车的制动系统的结构示意图；

图2为本发明提供的城铁车辆制动力分配方法实施例一的流程图；

图3为本发明提供的城铁车辆制动力分配方法实施例二的流程图；

图4为本发明提供的列车内平均分配空气制动力实施例的流程图；

图5为本发明提供的城铁车辆制动力分配装置实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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做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2为本发明提供的城铁车辆制动力分配方法实施例一的流程图，如图2所示，本实施例的执行主体可以为主网关阀，本实施例的方法可以包括：

s101、获取mvb网络信号和硬线信号，mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值，硬线信号包括各动车电制动力是否可用信号。

具体来说，获取mvb网络信号，具体可以是接收中央控制单元通过mvb网络发送的mvb网络信号，中央控制单元设置在两边的头车中，中央控制单元通过硬线与手柄连接，在网络正常时，中央控制单元采集手柄的角度信号，将角度信号转换为制动减速度指令发送给主网关阀，主网关阀可根据全列载荷信息和制动减速度指令计算得到列车的目标制动力。

本实施例中，mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值，其中动车的电制动能力值是相对固定的，在列车运行过程中一般不变。

本实施例中，获取硬线信号，可以为：根据贯穿全列车的硬线获取硬线信号，硬线信号为高电平或低电平。具体来说，每一个动车的牵引控制单元将电制动力是否可用的信号传输到贯穿全列车的硬线上，主网关阀通过读取硬线信号可得知各动车电制动力是否可用，例如，该硬线信号只有2种指令：0：低电平，表示动车电制动力不可用，不可用的动车在分配空气制动力时作为拖车使用；1：高电平，表示动车电制动力可用。

s102、根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和。

本实施例中，s102中根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，具体可以为：

mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号都显示可用时，则确定动车电制动力可用；mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号至少有一个显示不可用时，则确定动车电制动力不可用。即就是，硬线信号和mvb网络信号中只要有一个指示动车电制动力不可用，则主网关阀确定该动车的电制动力不可用。

具体地，确定出所有电制动力可用的动车后，计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和，例如，所有电制动力可用的动车个数为m，第i辆动车的电制动力能力值为qi，则所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和为q1+...qm。

s103、确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，列车的目标制动力根据制动减速度指令计算得到。

本实施例中，列车包括动车和拖车，确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，具体可以为：

计算列车的目标制动力与所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和的差值，得到列车所需施加的空气制动力目标值。

进一步地，本实施例的方法还包括：根据预设规则确定列车是否需要施加空气制动力，其中预设规则为：若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和大于或等于列车的目标制动力，确定列车不需要施加空气制动力；若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和小于列车的目标制动力，确定列车需要施加空气制动力。

本实施例中，根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，具体可以为：

计算空气制动力可用的转向架个数n，n为正整数，在n个空气制动力可用的转向架之间平均分配空气制动力目标值，其中，将分配的空气制动力大于转向架的能力值或黏着限制的转向架进行空气制动力重新分配，重新分配的规则为：分配的空气制动力等于转向架的能力值或者黏着限制，并将剩余的空气制动力平均分配至小于能力值或黏着限制的转向架，直至列车满足所述空气制动力目标值或者所有转向架的空气制动力等于能力值或黏着限制。

具体地，计算空气制动力可用的转向架个数n，在n个空气制动力可用的转向架之间平均分配空气制动力目标值，将分配的空气制动力大于转向架的能力值或黏着限制的转向架进行空气制动力按照重新分配的规则重新分配，并记录剩余未分配的空气制动力，再次将剩余未分配的空气制动力分配到空气制动力可用且未达到能力值或黏着限制的转向架上，如此循环直至剩余空气制动力为零或者所有转向架不能再分配空气制动力。

本实施例提供的城铁车辆制动力分配方法，通过获取mvb网络信号和硬线信号，根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和mvb网络信号中的各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和，最后在确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力。从而，在列车需要施加空气制动力时，是根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算得到列车所需施加的空气制动力目标值，不用根据列车实际施加的电制动力来施加空气制动力，因此，可避免由于制动减速度指令不断变化时导致的频繁的充气排气和不必要的闸瓦磨耗。

下面采用一个具体的实施例，对图2所示方法实施例的技术方案进行详细说明。

图3为本发明提供的城铁车辆制动力分配方法实施例二的流程图，本实施例以执行主体为主网关阀为例进行说明，如图3所示，本实施例的方法可以包括：

s201、在mvb网络故障或can1和can2之间无通讯时，各车的制动控制单元施加100％纯空气最大常用制动。

s202、在网络正常时，头车中的中央控制单元通过mvb网络向主网关阀发送mvb网络信号，mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值。

具体地，在网络正常时，中央控制单元采集手柄的角度信号，将角度信号转换为制动减速度指令发送给主网关阀，主网关阀可根据全列载荷信息和制动减速度指令计算得到列车的目标制动力。

s203、每一个动车的牵引控制单元将电制动力是否可用的信号传输到贯穿全列车的硬线上，主网关阀根据贯穿全列车的硬线获取硬线信号，硬线信号包括各动车电制动力是否可用信号。

具体地，主网关阀通过读取硬线信号可得知各动车电制动力是否可用，例如，该硬线信号只有2种指令：0：低电平，表示动车电制动力不可用，不可用的动车在分配空气制动力时作为拖车使用；1：高电平，表示动车电制动力可用。

s204、主网关阀根据全列载荷信息和制动减速度指令计算得到列车的目标制动力。

s205、主网关阀根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车。

具体地，mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号都显示可用时，则确定动车电制动力可用；mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号至少有一个显示不可用时，则确定动车电制动力不可用，作为拖车使用。

s206、主网关阀根据所有电制动力可用的动车个数和各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和，根据预设规则确定列车是否需要施加空气制动力。

具体地，若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和大于或等于列车的目标制动力，确定列车不需要施加空气制动力；若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和小于列车的目标制动力，确定列车需要施加空气制动力。

s207、主网关阀计算列车的目标制动力与所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和的差值，得到列车所需施加的空气制动力目标值，根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力。

本实施例中，根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，具体为：计算空气制动力可用的转向架个数n，在n个空气制动力可用的转向架之间平均分配空气制动力目标值，将分配的空气制动力大于转向架的能力值或黏着限制的转向架进行空气制动力按照重新分配的规则重新分配，并记录剩余未分配的空气制动力，再次将剩余未分配的空气制动力分配到空气制动力可用且未达到能力值或黏着限制的转向架上，如此循环直至剩余空气制动力为零或者所有转向架不能再分配空气制动力。下面采用结合图4详细说明该平均分配过程。

图4为本发明提供的列车内平均分配空气制动力实施例的流程图，如图4所示，在列车内平均分配空气制动力的方法包括：

s301、所有空气制动力初始化为0，计算空气制动力可用的转向架个数count，例如count＝12。

s302、确定未分配的空气制动力f—rem＝空气制动力目标值。

s303、计算剩余空气制动力平均值为current＝f—rem/count，将未分配的空气制动力f—rem置为0(f—rem＝0)，i＝1。

s304、判断i是否小于或等于12，若是则执行s305，若否返回判断f—rem是否大于0且空气制动力可用的转向架个数count不等于0。

s305、判断第i个转向架空气制动力可用且分配的空气制动力是否未达到能力值或者黏着限制，若是则执行s306，若否则执行s309。

s306、为第i个转向架分配空气制动力f—ep—b(i)＝f—ep—b(i)+current。

s307、判断第i个转向架分配的空气制动力是否超过能力值或者黏着限制，若是则执行s308，若否则执行s309。

s308、计算第i个转向架分配空气制动力的超出值f—ep—shift，将第i个转向架分配空气制动力为能力值或黏着限制，重新计算未分配的空气制动力f—rem＝f—rem+f—ep—shift，count＝count-1。

s309、i＝i+1。

本实施例提供的城铁车辆制动力分配方法，通过获取mvb网络信号和硬线信号，mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值，硬线信号包括各动车电制动力是否可用信号，根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，根据所有电制动力可用的动车个数和各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和，若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和大于或等于列车的目标制动力，确定列车不需要施加空气制动力；若所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和小于列车的目标制动力，确定列车需要施加空气制动力，在确定列车需要施加空气制动力时，计算列车的目标制动力与所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和的差值，得到列车所需施加的空气制动力目标值，根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力。从而，在列车需要施加空气制动力时，是根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算得到列车所需施加的空气制动力目标值，不用根据列车实际施加的电制动力来施加空气制动力，因此，解决了由于制动减速度指令不断变化时，制动系统不能及时对空气制动力进行重新分配，电制动与空气制动交互少，可比避免频繁的充气排气和不必要的闸瓦磨耗。

图5为本发明提供的城铁车辆制动力分配装置实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的装置可以包括：获取模块11、第一处理模块12和第二处理模块13，其中，

获取模块11用于获取mvb网络信号和硬线信号，mvb网络信号包括：制动减速度指令、各动车电制动力是否可用信号和各动车的电制动力能力值，硬线信号包括各动车电制动力是否可用信号。

第一处理模块12用于根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和。

第二处理模块13用于确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力，列车的目标制动力根据制动减速度指令计算得到。

可选的，获取模块11用于：

根据贯穿全列车的硬线获取硬线信号，硬线信号为高电平或低电平。

可选的，第一处理模块12用于：

mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号都显示可用时，则确定动车电制动力可用；

mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号至少有一个显示不可用时，则确定动车电制动力不可用。

可选的，第一处理模块12用于：

mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号都显示可用时，则确定动车电制动力可用；

mvb网络信号中的动车电制动力是否可用信号和硬线信号中的动车电制动力是否可用信号至少有一个显示不可用时，则确定动车电制动力不可用。

可选的，第二处理模块13用于：

计算列车的目标制动力与所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和的差值，得到列车所需施加的空气制动力目标值。

可选的，第二处理模块13用于：

计算空气制动力可用的转向架个数n，n为正整数，在n个空气制动力可用的转向架之间平均分配空气制动力目标值，其中，将分配的空气制动力大于转向架的能力值或黏着限制的转向架进行空气制动力重新分配，重新分配的规则为：分配的空气制动力等于转向架的能力值或者黏着限制，并将剩余的空气制动力平均分配至小于能力值或黏着限制的转向架，直至列车满足所述空气制动力目标值或者所有转向架的空气制动力等于能力值或黏着限制。

本实施例的装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理类似，此处不再赘述。

本实施例提供的城铁车辆制动力分配装置，通过获取模块获取mvb网络信号和硬线信号，第一处理模块根据mvb网络信号和硬线信号确定出所有电制动力可用的动车，并根据所有电制动力可用的动车个数和mvb网络信号中的各动车的电制动力能力值计算出所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和，最后第二处理模块在确定列车需要施加空气制动力时，根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算列车所需施加的空气制动力目标值，并根据空气制动力目标值在列车内平均分配空气制动力。从而，在列车需要施加空气制动力时，是根据所有电制动力可用的动车的电制动力能力值之和与列车的目标制动力计算得到列车所需施加的空气制动力目标值，不用根据列车实际施加的电制动力来施加空气制动力，因此，可避免由于制动减速度指令不断变化时导致的频繁的充气排气和不必要的闸瓦磨耗。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。