电力机车的停车方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及电力机车技术领域，尤其涉及一种电力机车的停车方法、装置及系统。


背景技术：

2.随着车辆技术的快速发展，电力机车的数量较大，铁路站间距离短，运量大，频繁启停车，仅靠司机人工驾驶很难保证精确停车。
3.目前，轨道车辆多采用空电联合制动方式，即在高速运行状态下利用电制动力进行减速，当列车减速到3-15km/h时，逐步切除电制动力并通过空气来进行制动力施加，该制动方式在电、空制动切换时会引起加速度的突变，使乘客感觉不适，尤其在坡道停车时只能依靠空气制动来强行抱闸停车，导致机械部件的维护工作量及维护成本的增加。
4.或者电力机车运行速度在电制转矩即将下降前区域时，通过车轮减速度推测停车时的坡道均衡转矩，再将推测部分进行增减，从而可以停车并维持停车状态。但这类算法比较复杂，不仅需要计算车辆在平直道时的减速度和在坡道时的减速度，由于电机机车在空载、半载、满载时对应的减速度均不相同，而且轮轨之间的黏着系数也会随天气原因有所变化，导致该种停车方法只适用于特定工况条件，不具有通用性。


技术实现要素：

5.本发明提供一种电力机车的停车方法、装置及系统，以实现电力机车的精准停车，提高乘客的舒适度，避免乘客出现顿挫感、振动及其他不适，同时还可以节约电力机车的能源。
6.第一方面，本发明实施例提供的一种电力机车的停车方法，包括：
7.获取机车手柄状态；
8.在根据所述机车手柄状态中的制动档位状态，确定所述机车的运行速度小于预设阈值时，通过比例积分调节器对所述机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力；
9.根据所述机车的当前电制动力与所述补偿制动力，确定所述机车对应的目标电制动力，以使机车在所述目标电制动力的作用下停车。
10.在一种可选的实施例中，通过比例积分调节器对所述机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力，包括：
11.根据所述运行速度，得到所述运行速度的差值，并输入所述比例积分调节器，获得调节制动力；
12.将所述调节制动力输入限幅机构，确定所述补偿制动力。
13.在一种可选的实施例中，确定所述补偿制动力，包括：
14.若所述调节制动力大于第一限幅值，则确定所述补偿制动力为所述第一限幅值；
15.若所述调节制动力小于第二限幅值，则确定所述补偿制动力为所述第二限幅值；
16.若所述调节制动力大于所述第二限幅值且小于所述第一限幅值，则确定所述补偿制动力为所述调节制动力，其中，所述第一限幅值大于所述第二限幅值。
17.在一种可选的实施例中，所述机车手柄状态包括多级的制动档位状态，且每一级制动档位状态对应有所述第一限幅值、所述第二限幅值。
18.在一种可选的实施例中，根据所述机车的当前电制动力与所述补偿制动力，确定所述机车对应的目标电制动力，包括：
19.将所述当前电制动力与所述补偿制动力相加，确定所述机车对应的目标电制动力。
20.第二方面，本发明实施例提供的一种电力机车的停车装置，包括：
21.获取模块，用于获取机车手柄状态；
22.补偿模块，用于在根据所述机车手柄状态中的制动档位状态，确定所述机车的运行速度小于预设阈值时，通过比例积分调节器对所述机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力；
23.确定模块，用于根据所述机车的当前电制动力与所述补偿制动力，确定所述机车对应的目标电制动力，以使机车在所述目标电制动力的作用下停车。
24.在一种可选的实施例中，通过比例积分调节器对所述机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力，包括：
25.根据所述运行速度，得到所述运行速度的差值，并输入所述比例积分调节器，获得调节制动力；
26.将所述调节制动力输入限幅机构，确定所述补偿制动力。
27.在一种可选的实施例中，确定所述补偿制动力，包括：
28.若所述调节制动力大于第一限幅值，则确定所述补偿制动力为所述第一限幅值；
29.若所述调节制动力小于第二限幅值，则确定所述补偿制动力为所述第二限幅值；
30.若所述调节制动力大于所述第二限幅值且小于所述第一限幅值，则确定所述补偿制动力为所述调节制动力，其中，所述第一限幅值大于所述第二限幅值。
31.在一种可选的实施例中，所述机车手柄状态包括多级的制动档位状态，且每一级制动档位状态对应有所述第一限幅值、所述第二限幅值。
32.在一种可选的实施例中，根据所述机车的当前电制动力与所述补偿制动力，确定所述机车对应的目标电制动力，包括：
33.将所述当前电制动力与所述补偿制动力相加，确定所述机车对应的目标电制动力。
34.第三方面，本实施例提供的一种电力机车的停车系统，包括：存储器和处理器，存储器中存储有所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行第一方面所述的电力机车的停车方法。
35.第四方面，本实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的电力机车的停车方法。
36.本发明提供一种电力机车的停车方法、装置及系统，该方法包括：获取机车手柄状态；在根据所述机车手柄状态中的制动档位状态，确定所述机车的运行速度小于预设阈值时，通过比例积分调节器对所述机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力；根据所述机车的当前电制动力与所述补偿制动力，确定所述机车对应的目标电制动力，以使机车在所述目标电制动力的作用下停车。以实现电力机车的精准停车，提高乘客的舒适度，避免乘客出
现顿挫感、振动及其他不适，同时还可以节约电力机车的能源。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例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。
38.图1为本发明实施例一典型场景示意图；
39.图2为本发明实施例一提供的电力机车的停车方法的流程图；
40.图3为本发明实施例一提供的电力机车的停车硬件结构示意图；
41.图4为本发明实施例一提供的电力机车的停车方法中交直交电力机车制动力与运行速度的关系示意图；
42.图5为本发明实施例二提供的电力机车的停车装置的结构示意图；
43.图6为本发明实施例三提供的电力机车的停车系统的结构示意图。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。
45.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
46.下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。
47.图1为本发明实施例一典型场景示意图，如图1所示，电力机车11在高速运行状态下利用电制动力进行减速停车的过程尤其重要，首先要考虑机车停车的精准性，是否在该停车的时刻或者位置使机车处于停车状态，另一方面还要考虑乘客在停车过程中的舒适度，是否在停车的过程中会对乘客造成不必要的振动或者不适感等等。本发明实施例提供的一种电力机车的停车方法可以实现电力机车的精准停车，提高乘客的舒适度，避免乘客出现顿挫感、振动及其他不适，同时还可以节约电力机车的能源。
48.图2为本发明实施例一提供的电力机车的停车方法的流程图，如图2所示，本实施例中的方法可以包括：
49.s201、获取机车手柄状态。
50.具体参考图3，图3为本发明实施例一提供的电力机车的停车硬件结构示意图，如图3所示，手柄载体的主控设备21，在一种可选的实施例中通过检测位于电力机车上司机操作室的手动操作手柄状态，该手柄状态可以包括一个或者多个牵引档位状态和制动档位状态。
51.本实施例中电力机车的停车系统获取机车手柄状态为制动档位状态，以使机车后续机车停车。
52.s202、在根据机车手柄状态中的制动档位状态，确定机车的运行速度小于预设阈值时，通过比例积分调节器对机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力。
53.具体的，在根据机车手柄状态中的制动档位状态，确定机车的运行速度小于预设阈值时，根据运行速度，得到运行速度的差值，并输入比例积分调节器，获得调节制动力；将调节制动力输入限幅机构，确定补偿制动力。
54.本实施例中，当检测机车手柄位于制动档位时，确定机车的运行速度小于预设阈值，其中预设阈值可以参考图4，图4为本发明实施例一提供的电力机车的停车方法中交直交电力机车制动力与运行速度的关系示意图，如图4所示，根据机车的运行速度v的大小，将制动力划分位于恒转矩区和恒功率区，在恒功率区(v2与v3之间)给定的功率是恒定的，制动力与运行速度成反比关系，在恒转矩区(0与v2之间)给定的制动力是恒定的；恒转矩区的低速阶段(0与v1之间)称为电制动力下降区，当运行车速为v1时，电制动力为f1，当运行车速为零速时对应的制动力也线性下降至零。在一种可选的实施例中预设阈值可以为v1。
55.当检测到当前机车运行速度处于电制动力下降区，即确定机车的运行速度小于预设阈值时，通过比例积分调节器对机车的电制动力进行补偿，根据机车的运行速度，得到运行速度的差值，例如采用如下公式(一)，
56.err(t)＝0-n(t)
ꢀꢀꢀ
公式(一)
57.其中，err(t)表示差值，n(t)表示机车的运行速度。
58.将上述差值输入比例积分调节器，利用如下公式(二)，得到调节制动力
[0059][0060]
其中，kp、t
i
分别表示比例积分调节器比例系数和积分时间常数，f_cmp表示比例积分调节器处理后的调节制动力，将调节制动力力输入限幅机构，确定补偿制动力f_a。
[0061]
在一种可选的实施例中，确定补偿制动力，包括：若调节制动力大于第一限幅值，则确定补偿制动力为第一限幅值；
[0062]
若调节制动力小于第二限幅值，则确定补偿制动力为第二限幅值；
[0063]
若调节制动力大于第二限幅值且小于第一限幅值，则确定补偿制动力为调节制动力，其中，第一限幅值大于第二限幅值。
[0064]
具体的，限幅机构采用如下公式(三)获得第一限幅值以及第二限幅值
[0065]
f
limt
＝f
e-f(t)
ꢀꢀꢀ
公式(三)
[0066]
其中，f
limt
表示限幅机构的限幅值，f
e
表示制动档位在恒转矩区的最大制动力，f(t)表示当前机车的电制动力。
[0067]
其中，若调节制动力f_cmp大于第一限幅值f
limt
，则确定补偿制动力为第一限幅值f
limt
；
[0068]
若调节制动力f_cmp小于第二限幅值-f
limt
，则确定补偿制动力为第二限幅值-f
limt
；
[0069]
若调节制动力f_cmp大于第二限幅值-f
limt
且小于第一限幅值f
limt
，则确定补偿制动力为调节制动力，即f_a＝f_cmp，其中，第一限幅值f
limt
大于第二限幅值-f
limt
。
[0070]
s203、根据机车的当前电制动力与补偿制动力，确定机车对应的目标电制动力，以使机车在目标电制动力的作用下停车。
[0071]
具体的，将当前电制动力与补偿制动力相加，确定机车对应的目标电制动力。
[0072]
结合上例，根据机车的当前电制动力与获得的补偿制动力采用如下公式(四)计算，得到实际电制动力即可确定机车对应的目标电制动力，以使机车在目标电制动力的作用下停车。
[0073]
f
act
＝f(t) f_a
ꢀꢀꢀ
公式(四)
[0074]
f
act
表示目标电制动力，f(t)表示当前电制动力，f_a为补偿制动力。
[0075]
在一种可选的实施例中，本发明实施例电力机车的停车方法实现的载体主控设备，通过主控设备将输出的逆变脉冲送入信号转换设备，信号转换设备将逆变脉冲转换为可以驱动碳化硅器件的pwm驱动信号，通过控制碳化硅器件的开通和关断实现纯电制动停车的功能。
[0076]
参考图3的主控设备21包括：存储单元、算法处理单元。在一种可选的实施例中手柄可以与主控设备21电连接。
[0077]
存储单元，用于存储主控设备的可执行指令和程序；
[0078]
算法处理单元，用于在程序运行时控制主控设备执行上述中任意一项的方法。在一种可选的实施例中，比例积分调节器211、限幅机构212设置于算法处理单元中，如图3示出。的信号转换设备；包括：逆变pwm驱动、四象限pwm驱动、斩波驱动、电压电流采样检测、电机速度检测；
[0079]
逆变pwm驱动，是指将主控设备中输出的逆变脉冲信号转换成可以驱动碳化硅器件的逆变pwm驱动信号；
[0080]
四象限pwm驱动，是指将主控设备中输出的四象限脉冲信号转换成可以驱动碳化硅器件的四象限pwm驱动信号；
[0081]
斩波驱动，是指将主控设备中输出的斩波脉冲信号转换成可以驱动硅器件的驱动信号；
[0082]
电压电流采样检测，是指通过电压传感器、电流传感器将电压电流值转换成主控设备可以识别的电压信号；
[0083]
电机速度检测，是指把旋转变压器或光栅码盘检测的脉冲信号转换成主控设备可以识别的运行速度信号。
[0084]
如图3示出电力机车系统通过受电弓从电网上取得单相25kv交流电，经过主断路器送至牵引变压器，牵引变压器变换为单相交流电，经过碳化硅器件组成的单相全桥四象限单元g1转换为中间直流电压，图中c为中间母线支撑电容。中间直流电压再经过碳化硅器件组成的三相桥式逆变单元g3后驱动三相电动机m。斩波单元包括斩波开关管g2和斩波电阻r1。
[0085]
在一种可选的实施例中，机车手柄状态包括多级的制动档位状态，且每一级制动
档位状态对应有第一限幅值、第二限幅值。
[0086]
本实施例中，机车的手柄状态会包括多级的制动档位状态，例如包括制动档位p1、p2等等，进而根据制动档位在恒转区的最大制动力不同，结合当前机车的电制动力，可以确定每一级制动档位状态对应有第一限幅值以及第二限幅值。在一种可选的实施例中，第一限幅值大于第二限幅值。
[0087]
图5为本发明实施例二提供的电力机车的停车装置的结构示意图，如图5所示，本实施例的电力机车的停车装置可以包括：
[0088]
获取模块31，用于获取机车手柄状态；
[0089]
补偿模块32，用于在根据机车手柄状态中的制动档位状态，确定机车的运行速度小于预设阈值时，通过比例积分调节器对机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力；
[0090]
确定模块33，用于根据机车的当前电制动力与补偿制动力，确定机车对应的目标电制动力，以使机车在目标电制动力的作用下停车。
[0091]
在一种可选的实施例中，通过比例积分调节器对机车的电制动力进行补偿，得到补偿制动力，包括：
[0092]
根据运行速度，得到运行速度的差值，并输入比例积分调节器，获得调节制动力；
[0093]
将调节制动力输入限幅机构，确定补偿制动力。
[0094]
在一种可选的实施例中，确定补偿制动力，包括：
[0095]
若调节制动力大于第一限幅值，则确定补偿制动力为第一限幅值；
[0096]
若调节制动力小于第二限幅值，则确定补偿制动力为第二限幅值；
[0097]
若调节制动力大于第二限幅值且小于第一限幅值，则确定补偿制动力为调节制动力，其中，第一限幅值大于第二限幅值。
[0098]
在一种可选的实施例中，机车手柄状态包括多级的制动档位状态，且每一级制动档位状态对应有第一限幅值、第二限幅值。
[0099]
在一种可选的实施例中，根据机车的当前电制动力与补偿制动力，确定机车对应的目标电制动力，包括：
[0100]
将当前电制动力与补偿制动力相加，确定机车对应的目标电制动力。
[0101]
本实施例的电力机车的停车装置，可以执行图2所示方法中的技术方案，其具体实现过程和技术原理参见图2所示方法中的相关描述，此处不再赘述。
[0102]
图6为本发明实施例三提供的电力机车的停车系统的结构示意图，如图6所示，本实施例的电力机车的停车系统40可以包括：处理器41和存储器42。
[0103]
存储器42，用于存储计算机程序(如实现上述电力机车的停车方法的应用程序、功能模块等)、计算机指令等；
[0104]
上述的计算机程序、计算机指令等可以分区存储在一个或多个存储器42中。并且上述的计算机程序、计算机指令、数据等可以被处理器41调用。
[0105]
处理器41，用于执行存储器42存储的计算机程序，以实现上述实施例涉及的方法中的各个步骤。
[0106]
具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
[0107]
处理器41和存储器42可以是独立结构，也可以是集成在一起的集成结构。当处理器41和存储器42是独立结构时，存储器42、处理器41可以通过总线43耦合连接。
[0108]
本实施例的服务器可以执行图2所示方法中的技术方案，其具体实现过程和技术原理参见图2所示方法中的相关描述，此处不再赘述。
[0109]
此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当用户设备的至少一个处理器执行该计算机执行指令时，用户设备执行上述各种可能的方法。
[0110]
其中，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。另外，该asic可以位于用户设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。
[0111]
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。
[0112]
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。