城轨车辆及其踏面清扫控制方法、系统与流程

1.本发明属于城轨车辆制动控制技术领域，尤其涉及一种城轨车辆及其踏面清扫控制方法、系统。


背景技术：

2.随着电制动技术的发展，国内城轨车辆已实现从最高速到零全部采用电制动技术，因此，随着车辆运营时间和里程的增加，车辆车轮随之磨耗增加，车轮踏面和闸瓦的摩擦接触面越来越小，匹配度越来越差；同时，车辆在长期运行过程中，由于空气制动投入较少，车轮和闸瓦表面附着杂质。另一方面，车辆经过一定时间的静置，车轮表面易产生浮锈，闸瓦表面也处于潮湿状态，这些都影响闸瓦的摩擦系数，从而影响摩擦制动力的大小，以致出现了多个项目车辆在信号控制车辆停车过程中，进入踏面清扫制动时仅施加了摩擦制动力(切除电制动力)，由于摩擦制动力偏差较大，以致减速度无法达到信号控车的目标制动减速度，导致触发信号紧急制动停车的情况，严重影响轨道车辆运营效率，同时，车辆制动性能的降低极易导致车辆紧急制动距离超标，造成严重的安全隐患。
3.例如授权公告号为cn104401351b，名称为一种城轨车辆踏面清扫控制方法及系统的专利文献，授权公告号为cn102490731b，名称为一种城轨车辆踏面清扫控制方法的专利文献，以及授权公告号为cn109677387b，名称为一种基于轨道车辆的清洁制动控制方法的专利文献，均是在进入踏面清扫控制模式后切除电制动力，退出踏面清扫控制模式后才恢复电制动力，导致减速度无法达到信号控车的目标制动减速度，对信号控车造成影响，存在安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种城轨车辆及其踏面清扫控制方法、系统，以实现在保证踏面清扫功能的同时不影响信号控车。
5.本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种城轨车辆踏面清扫控制方法，包括以下步骤：
6.步骤1：判断是否进入踏面清扫模式；当进入踏面清扫模式时，转入步骤2；
7.步骤2：根据车辆载荷计算当前载荷下最大制动力，根据所述最大制动力确定最大制动减速度；
8.根据制动指令计算目标制动力或目标制动减速度；
9.步骤3：根据所述最大制动力和目标制动力进行空气制动力与电制动力的分配，或根据所述最大制动减速度和目标制动减速度进行空气制动力与电制动力的分配。
10.进一步地，所述步骤1中，当车辆处于信号控车模式，且车辆每增加一设定运营里程或重新激活后车辆速度高于设定速度，以及接收到制动指令后，进入踏面清扫模式；其中所述设定速度大于10km/h。
11.优选地，所述设定运营里程为500km，所述设定速度为20km/h。
12.进一步地，所述步骤1中，当车辆处于人工控车模式，且车辆每增加一设定运营里程或重新激活后车辆速度高于零速，以及接收到制动指令后，进入踏面清扫模式。
13.进一步地，所述步骤3中，当目标制动力f0≤n
×
最大制动力f时，所述目标制动力f0全部由空气制动力补给；其中n为百分比；
14.当目标制动力f0＞n
×
最大制动力f时，所述目标制动力f0由空气制动力和电制动力共同补给，其中空气制动力补给为n
×
最大制动力f，电制动力补给为f0－n
×
最大制动力f。
15.进一步地，所述步骤3中，当目标制动减速度a0≤n
×
最大制动减速度a时，所述目标制动减速度a0对应的制动力全部由空气制动力补给；其中n为百分比；
16.当目标制动减速度a0＞n
×
最大制动减速度a时，所述目标制动减速度a0对应的制动力由空气制动力和电制动力共同补给，其中空气制动力补给为n
×
最大制动减速度a对应的制动力，电制动力补给为(a0－n
×
最大制动减速度a)对应的制动力。
17.进一步地，当车辆处于信号控车模式时，n与制动级位k为互补关系，即n k等于1；
18.当车辆处于人工控车模式时，n取值为0～50％。
19.进一步地，所述控制方法还包括：步骤4：当信号控车模式下，车辆速度为零且在设定时间段内制动过程中制动级位不增大，则退出踏面清扫模式；
20.当人工控车模式下，车辆速度为零且摩擦制动能量累积到设定能量，则退出踏面清扫模式。
21.优选地，设定时间段为5s，设定能量为30mj。
22.本发明还提供一种城轨车辆踏面清扫控制系统，包括：
23.存储器，用于存储计算机程序；
24.处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述城轨车辆踏面清扫控制方法的步骤。
25.本发明还提供一种城轨车辆，包括如上所述的城轨车辆踏面清扫控制系统。
26.有益效果
27.与现有技术相比，本发明的优点在于：
28.本发明所提供的一种城轨车辆及其踏面清扫控制方法、系统，在实现踏面清扫功能时，不仅能优先磨闸瓦实现踏面清扫作用，同时也提升车辆制动系统与信号控制的匹配性问题，即在施加踏面清扫激活后，制动力优先分配空气制动，当空气制动力达到最大制动力的一定比例后，剩余的均由电制动补充。本发明使城轨车辆“悄悄”实现车辆踏面清扫功能且不影响信号控车，同时，也能使车辆制动摩擦系数快速恢复。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明实施例中城轨车辆踏面清扫控制方法流程图。
具体实施方式
31.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
32.下面以具体地实施例对本技术的技术方案进行详细说明。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不再赘述。
33.如图1所示，本实施例所提供的一种城轨车辆踏面清扫控制方法，包括以下步骤：
34.步骤1：判断是否进入踏面清扫模式；当进入踏面清扫模式时，转入步骤2。
35.在本发明的一个具体实施方式中，车辆进入踏面清扫模式有两种方式，一种是在信号控车模式下，另一种是在人工控车模式下。车辆处于信号控车模式(即非人工驾驶模式)，且车辆每增加一设定运营里程或重新激活后车辆速度高于设定速度，且接收到制动指令后，车辆进入踏面清扫模式；其中设定速度大于10km/h。本实施例中，设定运营里程为500km，设定速度为20km/h。
36.车辆处于人工控车模式(即人工驾驶模式)，且车辆每增加一设定运营里程或重新激活后车辆速度高于零速，且接收到制动指令后，车辆进入踏面清扫模式。
37.当车辆进入踏面清扫模式后再进行空气制动力和电制动力的分配。
38.步骤2：根据车辆载荷计算当前载荷下最大制动力，根据最大制动力确定最大制动减速度；根据制动指令计算目标制动力或目标制动减速度。
39.在本发明的一个具体实施方式中，制动力的分配有两种方式：一种是根据最大制动力和目标制动力来进行分配，另一种是根据最大制动减速度和目标制动减速度来分配。因此需要先计算出当前载荷下的最大制动力和目标制动力，或最大制动减速度和目标制动减速度，通过确定目标制动力与最大制动力之间的占比关系来确定空气制动力和电制动力的分配，或通过确定目标制动减速度与最大制动减速度之间的占比关系来确定空气制动力和电制动力的分配。
40.步骤3：根据最大制动力和目标制动力进行空气制动力与电制动力的分配，或根据最大制动减速度和目标制动减速度进行空气制动力与电制动力的分配。
41.在本发明的一个具体实施方式中，根据最大制动力和目标制动力确定空气制动力与电制动力的分配的具体方式为：
42.当目标制动力f0≤n
×
最大制动力f时，目标制动力f0全部由空气制动力补给；其中n为百分比；当目标制动力f0＞n
×
最大制动力f时，目标制动力f0由空气制动力和电制动力共同补给，其中空气制动力补给为n
×
最大制动力f，电制动力补给为f0－n
×
最大制动力f。
43.示例性的，当前载荷下最大制动级位为100％，对应的最大制动力为200kn，当前载荷下目标制动级位为30％，对应的目标制动力为60kn，根据踏面清洁模式下制动力分配原则，优先分配给空气制动的制动力达到最大制动力的20％(即n为20％，空气制动力为40kn)后，超出的制动力由电制动力进行补充，即电制动力需补充20kn(60kn－40kn)。
44.在本发明的一个具体实施方式中，根据最大制动减速度和目标制动减速度确定空气制动力与电制动力的分配的具体方式为：
45.当目标制动减速度a0≤n
×
最大制动减速度a时，目标制动减速度a0对应的制动力
全部由空气制动力补给；其中n为百分比；当目标制动减速度a0＞n
×
最大制动减速度a时，目标制动减速度a0对应的制动力由空气制动力和电制动力共同补给，其中空气制动力补给为n
×
最大制动减速度a对应的制动力，电制动力补给为(a0－n
×
最大制动减速度a)对应的制动力。
46.在本发明的一个具体实施方式中，n的确定分两种情况：当车辆处于信号控车模式时，n与制动级位k为互补关系，即n k等于1。信号控车时，信号追加制动过程中，避免空气制动力无法达到目标制动力要求，因此，随着制动级位的增加，减少(已降低的)摩擦制动力的输出比例，提高电制动力的输出比例，有利于车辆减速度满足信号控车的需求。示例性的，制动级位为30％时，n为70％。
47.当车辆处于人工控车模式时，n为固定值，其取值范围为0～50％。人工驾驶模式时，信号不控车且对车辆对标停车要求不高，因此，此时施加更多的摩擦制动快速实现踏面清扫目的。
48.步骤4：退出踏面清扫模式。
49.在本发明的一个具体实施方式中，当信号控车模式下，车辆速度为零且在设定时间段内制动过程中制动级位不增大，则退出踏面清扫模式。本实施例中，设定时间段为5s，即在信号控车模式下，车辆速度为零且制动过程中持续5s内制动级位不增大，则退出。在信号控车模式下，一定时间内信号不追加制动级位，一定程度上表明车辆空气制动能够满足信号控车的需求，也就是摩擦系数基本恢复，已达到踏面清扫目的。
50.在本发明的一个具体实施方式中，当人工控车模式下，车辆速度为零且摩擦制动能量累积到设定能量，则退出踏面清扫模式。本实施例中，设定能量为30mj，即在人工驾驶模式下，辆速度为零且摩擦制动能量累积为30mj，则退出。
51.本发明在实现踏面清扫功能时，制动力优先分配给空气制动，因此能优先磨闸瓦；在目标制动力f0＞n
×
最大制动力f或目标制动减速度a0＞n
×
最大制动减速度a时，还有一部分制动力是由电制动力来补充，并不是现有技术中的全部空气制动，因为初始上空气制动时，由于车辆经过一定时间的静置，车轮表面易产生浮锈，闸瓦表面也处于潮湿状态，这些都使闸瓦的摩擦系数降低，从而导致空气摩擦制动力整体偏小，采用本发明的方法主要是利用电制动力相较于摩擦制动力具有更优的稳定性，而不是如摩擦制动受各种环境影响出现较大偏差，仅分配一定的空气制动，在整个制动减速过程中可以降低空气制动力偏小的程度，从而匹配上信号控车的减速度和速度要求。信号控车时，如有车辆制动过程中在一定时间内达不到目标减速度的要求(实际出现过由于上面提到受到环境等影响闸瓦/片，摩擦系数降低，实际摩擦制动力较小以致减速度达不到需求)，那么信号系统就会追加紧急制动以保证车辆安全。
52.本实施例还提出了一种城轨车辆踏面清扫控制系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述城轨车辆踏面清扫控制方法的步骤。
53.示例性的，所述城轨车辆踏面清扫控制系统可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述计算机设备中的执行过程。
54.所述城轨车辆踏面清扫控制系统可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述城轨车辆踏面清扫控制系统可包括但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，城轨车辆踏面清扫控制系统仅仅是系统的示例，并不构成对系统的限定，可以包括比系统更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
55.所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
56.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述城轨车辆踏面清扫控制系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
57.所述计算机程序被处理器执行时实现所述城轨车辆踏面清扫控制方法的步骤。
58.所述城轨车辆踏面清扫控制系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
59.以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。