轨道车辆制动缸压力计算方法、系统及制动控制系统与流程

1.本技术涉及轨道交通技术领域，特别是涉及轨道车辆制动缸压力计算方法、系统、制动控制系统及电子设备可读存储介质。


背景技术：

2.城市轨道交通车辆制动系统是地铁车辆的关键核心系统之一，而空气制动系统又是轨道列车制动系统的必要组成部分，对列车的行车安全至关重要。具体的，本技术主要围绕空气制动控制系统的核心算法之一：空气制动系统的制动缸压力计算方法。
3.目前，轨道车辆空气制动控制系统的制动缸压力计算方法通常是根据列车指令和载荷信息计算出列车总的制动力需求值，然后根据牵引系统反馈的电制动力实际值大小进行制动力管理分配，当电制动能力值不足或者在纯空气制动工况时，需要进行空气制动力的计算和控制。在进行空气制动力的管理计算时，首先要根据车辆基础制动装置的相关技术参数，如制动器数量、传动效率、夹钳倍率、摩擦系数等，计算出制动缸压力转换系数，然后再根据制动缸压力转换系数和空气制动力需求计算出相对应的制动缸压力p。
4.由于基础制动装置的技术参数都是固定的，所以通常由这些固定参数计算出来的制动缸压力转换系数k
ftop
是一个定值。但是，在实际应用时，制动缸压力转换系数k
ftop
是受到车辆载荷变化影响的，在不同载荷下，相同的制动级位，如果用同一个制动缸压力转换系数k
ftop
来计算制动缸压力，车辆减速度变化会非常大。
5.基于此，在实际应用中，使用固定的制动缸压力转换系数k
ftop
计算的制动缸压力，会使得车辆减速度很难满足不同载荷工况的车辆实际要求。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供了一种轨道车辆制动缸压力计算方法、系统、制动控制系统及电子设备可读存储介质，以通过基于车辆载荷变化得到动态的制动缸压力转换系数计算制动缸压力，使制动缸压力计算更灵活、准确。
7.第一方面，本技术实施例提供了一种轨道车辆制动缸压力计算方法，包括：
8.数据获取步骤，获取轨道车辆的载荷信息及指令信息，所述指令信息包括制动指令及制动级位信息；
9.空气制动力需求值获取步骤，根据所述指令信息、电制动力实际值计算得到空气制动力需求值，和/或在纯空气工况下根据所述指令信息直接计算空气制动力需求值；
10.动态制动缸压力转换系数获取步骤，根据所述载荷信息计算得到一动态制动缸压力转换系数；
11.制动缸压力获取步骤，基于所述空气制动力需求值根据空气制动力管理方法计算出目标车辆的空气制动力需求值，根据所述目标车辆的空气制动力需求值及所述动态制动缸压力转换系数计算得到所述目标车辆的制动缸压力。
12.在其中一些实施例中，所述动态制动缸压力转换系数获取步骤中，所述动态制动
缸压力转换系数k
ftop
根据以下模型计算获得：
[0013][0014]
其中，k
aw3
为超员载荷(aw3载荷)时的制动缸压力转换系数，k
aw0
为空载(aw0载荷)时的制动缸压力转换系数，w为当前车辆载荷，w
aw0
为空载，w
aw3
为超员载荷。
[0015]
在其中一些实施例中，所述动态制动缸压力转换系数获取步骤进一步包括：
[0016]
载荷区间分段步骤，根据一预设车辆载荷阈值将制动缸压力转换系数与车辆载荷的关系进行区间分段；
[0017]
载荷区间判断步骤，根据所述载荷信息判断所述目标车辆的当前车辆载荷所属的载荷区间；
[0018]
动态制动缸压力转换系数计算步骤，根据所述载荷信息及所述载荷区间计算得到所述动态制动缸压力转换系数。
[0019]
在其中一些实施例中，所述预设车辆载荷阈值为满员载荷。
[0020]
在其中一些实施例中，所述动态制动缸压力转换系数计算步骤进一步包括：
[0021]
当所述当前车辆载荷小于满员载荷且大于空载时，所述动态制动缸压力转换系数k
ftop
根据以下模型计算获得：
[0022][0023]
其中，k
aw2
为满员载荷(aw2载荷)时的制动缸压力转换系数，k
aw0
为空载(aw0载荷)时的制动缸压力转换系数，w为当前车辆载荷，w
aw0
为空载(aw0载荷)，w
aw2
为满员载荷(aw2载荷)。
[0024]
在其中一些实施例中，所述动态制动缸压力转换系数计算步骤进一步包括：
[0025]
当所述当前车辆载荷小于超员载荷且大于满员载荷时，所述动态制动缸压力转换系数k
ftop
根据以下模型计算获得：
[0026][0027]
其中，k
aw3
为超员载荷(aw3载荷)时的制动缸压力转换系数，k
aw2
为满员载荷(aw2载荷)时的制动缸压力转换系数，w为当前车辆载荷，w
aw2
为满员载荷(aw2载荷)，w
aw3
为超员载荷(aw3载荷)。
[0028]
第二方面，本技术实施例提供了一种轨道车辆制动缸压力计算系统，用于执行如上第一方面所述的轨道车辆制动缸压力计算方法，包括：
[0029]
数据获取模块，获取轨道车辆的载荷信息及指令信息，所述指令信息包括制动指令及制动级位信息；
[0030]
空气制动力需求值获取模块，用于根据所述指令信息、电制动力实际值计算得到空气制动力需求值，和/或在纯空气工况下根据所述指令信息直接计算空气制动力需求值；
[0031]
动态制动缸压力转换系数获取模块，用于根据所述载荷信息计算得到一动态制动缸压力转换系数；
[0032]
制动缸压力获取模块，用于基于所述空气制动力需求值根据空气制动力管理方法
计算出目标车辆的空气制动力需求值，根据所述目标车辆的空气制动力需求值及所述动态制动缸压力转换系数计算得到所述目标车辆的制动缸压力。
[0033]
在其中一些实施例中，所述动态制动缸压力转换系数获取模块进一步包括：
[0034]
载荷区间分段模块，用于根据一预设车辆载荷阈值将制动缸压力转换系数与车辆载荷的关系进行区间分段；
[0035]
载荷区间判断模块，用于根据所述载荷信息判断所述目标车辆的当前车辆载荷所属的载荷区间；
[0036]
动态制动缸压力转换系数计算模块，用于根据所述载荷信息及所述载荷区间计算得到所述动态制动缸压力转换系数。
[0037]
第三方面，本技术实施例提供了一种轨道车辆制动控制系统，轨道车辆制动控制系统进行空气制动力计算时执行实现如上述第一方面所述的轨道车辆制动缸压力计算方法。
[0038]
第四方面，本技术实施例提供了一种电子设备可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的轨道车辆制动缸压力计算方法。
[0039]
相比于相关技术，本技术实施例提供的轨道车辆制动缸压力计算方法、系统、制动控制系统及电子设备可读存储介质，通过提出一种动态制动缸压力转换系数，使制动缸压力计算更加灵活、准确，进一步提高轨道车辆空气制动力控制和车辆减速度控制的精确度，增加乘客乘车舒适性。
[0040]
本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
[0041]
此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0042]
图1是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算方法的流程图；
[0043]
图2是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算方法的分步骤流程图；
[0044]
图3是根据本技术实施例的制动缸压力计算系数与车辆载荷关系示意图；
[0045]
图4是根据本技术实施例的另一制动缸压力计算系数与车辆载荷关系示意图；
[0046]
图5是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算系统的结构框图；
[0047]
图6是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算系统的子结构框图。
[0048]
其中：
[0049]
1、数据获取模块；2、空气制动力需求值获取模块；3、动态制动缸压力转换系数获取模块；4、制动缸压力获取模块；
[0050]
301、载荷区间分段模块；302、载荷区间判断模块；303、动态制动缸压力转换系数计算模块。
具体实施方式
[0051]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用
于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0052]
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
[0053]
在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
[0054]
除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
[0055]
传统情况下，使用固定制动缸压力转换系数，为了在不同载荷工况都能满足车辆减速度要求，固定k
ftop
只能取aw3载荷时的制动缸压力转换系数k
aw3
的值，使得在aw0载荷和aw2载荷时，车辆减速度则会偏大，尤其是aw0载荷，车辆减速度尤为偏大，给乘客带来了非常不好的乘车体验。为了解决上述问题，本技术实施例提出一种更符合实际情况的轨道车辆制动缸压力计算方法、系统、制动控制系统及电子设备可读存储介质，具体如下所示。
[0056]
具体实施例一：
[0057]
本实施例提供了一种轨道车辆制动缸压力计算方法。图1是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
[0058]
数据获取步骤s1，通过制动控制系统收集轨道车辆的载荷信息，并在车辆施加制动时获取轨道车辆的指令信息，指令信息包括制动指令及制动级位信息；
[0059]
空气制动力需求值获取步骤s2，通过制动控制系统根据指令信息、电制动力实际值计算得到空气制动力需求值，和/或在纯空气工况下根据指令信息直接计算空气制动力需求值；举例而非限制，制动控制系统根据轨道车辆发出的制动指令及制动级位信息计算得到总制动力需求f
总
，此时电制动力实际值设为f
e
，在电制动切除或者故障状态下值为0，
则此时空气制动力需求值为f
p
＝f
总
‑
f
e
。
[0060]
动态制动缸压力转换系数获取步骤s3，根据载荷信息计算得到一动态制动缸压力转换系数；
[0061]
制动缸压力获取步骤s4，基于空气制动力需求值根据空气制动力管理方法计算出目标车辆的空气制动力需求值，根据目标车辆的空气制动力需求值及动态制动缸压力转换系数计算得到目标车辆的制动缸压力。可选的，空气制动力管理方法包括等黏着方式、等磨耗方式。
[0062]
其中，制动缸压力根据以下模型(1)计算获得：
[0063]
p＝k
ftop
×
f+b
[0064]
其中，p为制动缸压力，k
ftop
为制动缸压力转换系数，f为空气制动力需求值，b为补偿值。值得注意的是，补偿值b是一个定值，是由制动控制系统基础制动装置相关技术参数计算得到的，即克服制动缸的缓解弹簧复位力的制动缸压力。
[0065]
其中，动态制动缸压力转换系数获取步骤s3中，动态制动缸压力转换系数k
ftop
根据以下模型(2)计算获得：
[0066][0067]
其中，k
aw3
为超员载荷(aw3载荷)时的制动缸压力转换系数，k
aw0
为空载(aw0载荷)时的制动缸压力转换系数，w为当前车辆载荷，w
aw0
为空载，w
aw3
为超员载荷。
[0068]
基于上述步骤，本技术实施例的制动缸压力计算方法能够更灵活、精确得到目标车辆的制动缸压力，进一步有助于制动控制系统实现灵活精确控制空气制动力的施加。
[0069]
图3是根据本技术实施例的制动缸压力计算系数与车辆载荷关系示意图，参考图3所示，本技术使用动态的制动缸压力转换系数的计算方法，将制动缸压力转换系数与车辆载荷关联起来，作为线性关系进行处理，得到的制动缸压力转换系数是根据车辆载荷变化的动态值，使得实现空气制动力控制和车辆减速度控制更加精确，更符合实际使用情况，增加了乘客舒适性。
[0070]
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0071]
具体实施例二：
[0072]
本实施例还提供了一种轨道车辆制动缸压力计算方法。图2是根据本技术另一实施例的轨道车辆制动缸压力计算方法的分步骤流程图，如图2所示，该流程包括具体实施例一的所有步骤，与具体实施例一的区别在于，动态制动缸压力转换系数获取步骤s3进一步包括：
[0073]
载荷区间分段步骤s301，根据一预设车辆载荷阈值将制动缸压力转换系数与车辆载荷的关系进行区间分段；可选的，参考图4所示，本实施例预设车辆载荷阈值为满员载荷，将制动缸压力转换系数与车辆载荷的关系根据该满员载荷进一步细分为两个区间的线性关系，以满足更精细化要求的应用环境。
[0074]
载荷区间判断步骤s302，根据载荷信息判断目标车辆的当前车辆载荷所属的载荷
区间；
[0075]
动态制动缸压力转换系数计算步骤s303，根据载荷信息及载荷区间计算得到动态制动缸压力转换系数。具体的，动态制动缸压力转换系数计算步骤s303进一步包括：
[0076]
当当前车辆载荷小于满员载荷且大于空载时，动态制动缸压力转换系数k
ftop
根据以下模型(3)计算获得：
[0077][0078]
其中，k
aw2
为满员载荷(aw2载荷)时的制动缸压力转换系数，k
aw0
为空载(aw0载荷)时的制动缸压力转换系数，w为当前车辆载荷，w
aw0
为空载(aw0载荷)，w
aw2
为满员载荷(aw2载荷)。
[0079]
在其中一些实施例中，动态制动缸压力转换系数计算步骤进一步包括：
[0080]
当当前车辆载荷小于超员载荷且大于满员载荷时，动态制动缸压力转换系数k
ftop
根据以下模型(4)计算获得：
[0081][0082]
其中，k
aw3
为超员载荷(aw3载荷)时的制动缸压力转换系数，k
aw2
为满员载荷(aw2载荷)时的制动缸压力转换系数，w为当前车辆载荷，w
aw2
为满员载荷(aw2载荷)，w
aw3
为超员载荷(aw3载荷)。
[0083]
值得注意的是，在应用中，aw0载荷、aw2载荷及aw3载荷是已知的。
[0084]
基于上述步骤，本技术的制动缸压力计算方法相较于具体实施例一可以满足更精确严格的要求。
[0085]
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0086]
具体实施例三：
[0087]
本实施例还提供了一种轨道车辆制动缸压力计算系统，该系统用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
[0088]
图5是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算系统的结构框图，如图5所示，该系统包括：
[0089]
数据获取模块1，通过制动控制系统收集轨道车辆的载荷信息，并在车辆施加制动时获取轨道车辆的指令信息，指令信息包括制动指令及制动级位信息；
[0090]
空气制动力需求值获取模块2，用于通过制动控制系统根据指令信息、电制动力实际值计算得到空气制动力需求值，和/或在纯空气工况下根据指令信息直接计算空气制动力需求值；举例而非限制，制动控制系统根据轨道车辆发出的制动指令及制动级位信息计算得到总制动力需求f
总
，此时电制动力实际值设为f
e
，在电制动切除或者故障状态下值为0，则此时空气制动力需求值为f
p
＝f
总
‑
f
e
。
[0091]
动态制动缸压力转换系数获取模块3，用于根据载荷信息计算得到一动态制动缸压力转换系数；本实施例的动态制动缸压力转换系数k
ftop
的计算模型参考模型(2)。
[0092]
制动缸压力获取模块4，用于基于空气制动力需求值根据空气制动力管理方法计算出目标车辆的空气制动力需求值，根据目标车辆的空气制动力需求值及动态制动缸压力转换系数结合模型(1)计算得到目标车辆的制动缸压力。可选的，空气制动力管理方法包括等黏着方式、等磨耗方式。
[0093]
基于上述结构，本技术实施例的制动缸压力计算系统能够更灵活、精确得到目标车辆的制动缸压力，进一步有助于制动控制系统实现灵活精确控制空气制动力的施加。
[0094]
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
[0095]
具体实施例四：
[0096]
图6是根据本技术实施例的轨道车辆制动缸压力计算系统的子结构框图，如图6所示，该系统包括图5所示的所有模块，此外动态制动缸压力转换系数获取模块3进一步包括：
[0097]
载荷区间分段模块301，用于根据一预设车辆载荷阈值将制动缸压力转换系数与车辆载荷的关系进行区间分段；可选的，参考图4所示，本实施例预设车辆载荷阈值为满员载荷，将制动缸压力转换系数与车辆载荷的关系根据该满员载荷进一步细分为两个区间的线性关系，以满足更精细化要求的应用环境。
[0098]
载荷区间判断模块302，用于根据载荷信息判断目标车辆的当前车辆载荷所属的载荷区间；
[0099]
动态制动缸压力转换系数计算模块303，用于根据载荷信息及载荷区间计算得到动态制动缸压力转换系数，具体的，当当前车辆载荷小于满员载荷且大于空载时，动态制动缸压力转换系数k
ftop
采用模型(3)计算得到；当当前车辆载荷小于超员载荷且大于满员载荷时，动态制动缸压力转换系数k
ftop
采用模型(4)计算得到，此处不再赘述。
[0100]
基于上述步骤，本技术的制动缸压力计算方法可以满足更精确严格的要求。
[0101]
需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
[0102]
具体实施例五：
[0103]
结合上述实施例中的轨道车辆制动缸压力计算方法，本技术实施例还提供一种轨道车辆制动控制系统，该轨道车辆制动控制系统进行空气制动力计算时执行实现上述实施例中的任意一种轨道车辆制动缸压力计算方法。
[0104]
具体实施例六：
[0105]
结合上述实施例中的轨道车辆制动缸压力计算方法，本技术实施例可提供一种电子设备可读存储介质来实现。该电子设备可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被执行时实现上述实施例中的任意一种轨道车辆制动缸压力计算方法。
[0106]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0107]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，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，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。