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专利号: 2023103303236
申请人: 兰州交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高速列车风阻制动系统协同控制方法,其特征在于:所述方法以高速列车车顶布置工作模式可切换、满足双向运行的新型风阻制动装置为控制对象,以高速列车高速运行阶段或紧急制动阶段制动力需求为目标,集成现阶段列车运行控制系统、车载安全监控设备及标准化网络控制系统,进行多组多模式高速列车风阻制动装置在不同运行环境和不同运行工况下的协同控制,具体位置协同控制方法包括以下步骤:

1)高速列车制动启动任务等待就绪:列车运行过程中,实时安全监控并保障风阻制动系统和基础制动系统工作状态良好;

2)列车运行环境数据分析:数据链接中国高速列车统一综合信息共享平台,数据信息包括基本图、日班计划、施工计划、培训计划、动车计划、乘务计划、供电计划、客票信息、司乘信息、供电信息、灾害天气信息,风阻制动前根据列车统一综合信息共享平台灾害天气信息,判断当前运行外环境状态,当处于侧风速度大于30m/s、暴雨、暴雪环境运行时,列车制动工作时不启用风阻制动系统,制动工作由列车基础制动系统担任;当综合判断列车当前运行外环境状态良好时,进入下一步骤3);

3)确定列车制动模式:在步骤2)的基础上,结合列车统一综合信息共享平台中的基本图、日班计划、施工计划、培训计划、动车计划、乘务计划、供电计划、客票信息、司乘信息和供电信息,明确当前列车制动模式,当为紧急制动模式时进入下一步骤4),当为非紧急制动模式时,转入步骤5);

4)紧急制动模式工作:

41)启用紧急制动工作时,在基础制动系统工作的基础上,控制高速列车车顶布局的全部风阻制动装置同时开启制动工作,同时全部风阻制动装置的前后主制动位和辅助制动位的风阻制动板的均开启至常态化制动位进行制动;

42)判断紧急停车状态:在步骤41)的基础上,根据列车车载速度监控系统和风阻制动系统的风压数据采集分析系统综合实时判断列车是否处于完全停车状态,如果已经处于完全停车状态,则关停全部风阻制动系统,否则继续制动,直至完全停车;

5)确定为非紧急制动模式工作时,根据列车车载速度监控系统和风阻制动系统的风压数据采集分析系统综合实时判断列车当前制动初速度,当制动初速度小于250km/h范围时,列车制动工作时不启用风阻制动系统,制动工作由列车基础制动系统担任;当制动初速度为250km/h 400km/h范围时,风阻制动系统选择常规制动模式,具体控制方法转入步骤6);

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当制动初速度大于400km/h范围时,风阻制动系统选择高速强制动模式,具体控制方法转入步骤7);

6)风阻制动系统选择常规制动模式

61)根据列车制动初速度、制动距离要求、停车位置要求和列车基础制动性能指标,在列车基础制动系统工作的基础上,综合分析确定高速列车当前风阻制动的制动力需求;

62)在步骤61)确定的实时风阻制动力需求的基础上,控制高速列车车顶布局的若干风阻制动系统先后开启制动工作,此时若干风阻制动装置均只开启主制动位的风阻制动板进行制动工作,辅助制动位的风阻制动板处于关停状态;

63)在步骤62)确定的工作模式的基础上,进行实时速度状态下的风阻制动力需求检算和优化调整,以保证列车能平稳安全的进行制动减速或停车,具体是通过实时协同控制若干组主制动位风阻制动板开启和关停,在前后开启多组若干主制动位风阻制动板的条件下,随着列车运行速度的逐渐降低,优先选择从列车尾车最后的风阻制动板开始关停;

64)在步骤63)的基础上,进行列车实时运行速度的监测,同时与风阻制动装置最低运行速度100km/h进行比对,当制动实时速度小于最低运行速度100km/h时,列车风阻制动装置制动停止,若干主制动位风阻制动板从后往前依次陆续关停;当制动实时速度大于最低运行速度100km/h时,返回继续执行步骤63)的内容,直至结束;

7)风阻制动系统选择高速强制动模式

71)根据列车制动初速度、制动距离要求、停车位置要求和列车基础制动性能指标,在列车基础制动系统工作的基础上,综合分析确定高速列车当前风阻制动的制动力需求;

72)在步骤71)确定的实时风阻制动力需求的基础上,控制高速列车车顶布局的若干风阻制动系统先后开启制动工作,此时风阻制动装置主制动位的风阻制动板和辅助制动位的风阻制动位均可根据制动需求,选择性开启若干组进行制动工作;

73)在步骤72)确定的工作模式的基础上,进行实时速度状态下的风阻制动力需求检算和优化调整,以保证列车能平稳安全的进行制动减速或停车,具体是通过实时协同控制若干组主制动位和辅助制动位的风阻制动板开启和关停,在前后开启多组若干主制动位和辅助制动位风阻制动板的条件下,随着列车运行速度的逐渐降低,优先选择从列车尾车最后的风阻制动板开始关停;

74)在步骤73)的基础上,进行列车实时运行速度的监测,同时与风阻制动装置最低运行速度100km/h进行比对,当制动实时速度小于最低运行速度100km/h时,列车风阻制动装置制动停止,若干主制动位和辅助制动位风阻制动板从后往前依次陆续关停;当制动实时速度大于最低运行速度100km/h时,返回继续执行步骤73)的内容,直至结束。

2.根据权利要求1所述的一种高速列车风阻制动系统协同控制方法,其特征在于:所述风阻制动装置,为前后两排分别于沿基座前后边缘处安装固定架上转动安装,前后对称布置,制动工作时可选用单排制动或双排制动的方式,同时每个风阻制动板有主制动工作位和辅助制动工作位2种制动工作位和1种关闭停止位,满足双向制动的要求。

3.根据权利要求1或2所述的一种高速列车风阻制动系统协同控制方法,其特征在于:

所述风阻制动装置以中国标准化动车组外形及车顶车外的设备设施布局为依据,每节车辆均按单组风阻制动装置布设,其中列车头车和尾车的风阻制动装置布设在司机室流线型尾端后部的车顶位置,中间车的风阻制动装置布设在除去车顶设备设施的中间位置。

4.根据权利要求1所述的一种高速列车风阻制动系统协同控制方法,其特征在于:风阻制动系统的风压数据采集分析系统为风阻制动板表面受压数据采集和处理,分别从布设的多个动态压力传感器输出动态压力信号,经过信号调理,至数据采集卡,在计算机中进行实时存储和处理,其中计算机硬件及软件系统主要包括驱动程序、内存、升力翼系统采集处理软件及数据显示、存储、后处理及输出平台;所述动态压力传感器于列车横向对称布设在风阻制动装置制动风翼的迎风面;所述动态压力传感器为电感式压力传感器或压电式压力传感器。

5.根据权利要求1所述的一种高速列车风阻制动系统协同控制方法,其特征在于:包含风阻制动系统的所述标准化网络控制系统采用TCN网络,网络通信包括车辆级和列车级,其中列车级采用WTB总线和以太网环网贯穿全车,车辆级采用MVB‑EMD总线,风阻制动装置(WCU)、网络内部各设备以及第三方设备均连接至MVB‑EMD总线上,智能设备采用以太网连接到交换机上;列车级总线和车辆级总线均采用通信线路双通道冗余设计。