轨道交通车辆电阻制动控制方法、装置、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及轨道交通车辆制动控制技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆电阻制动控制方法、装置、电子设备及介质。


背景技术：

2.目前轨道交通车辆制动方式绝大多数是采用电一空联合制动，即在车辆制动工况优先使用电制动，由逆变器控制将牵引电动机转换为发电机状态，将列车机械能转换为电能，然后通过车辆电路反馈回电网，供同一时刻挂在电网上的其他车辆使用。而若同一时刻其他车辆未能完全吸收电制动反馈的能量，则会使得电网电压抬高，当电网电压升到一定程度，为避免高压损坏电气设备，通常车辆会开通制动斩波以将电压降低，斩波能量由车载的制动电阻装置吸收，转化为热能耗散。或者，通过在地面设置能馈装置，当电网电压上升到一定值时，通过开通地面能馈装置吸收电网电能，以抑制网压升高。在车辆设置制动电阻装置的方式简单可靠、检修维护方便且成本较低，因而目前广泛应用于轨道交通车辆中。
3.但是制动电阻装置在选型时通常是按照全线路温升仿真进行选型，而在车辆实际运行过程中某些站点进站存在长大下坡的问题，易导致超温现象存在，而如果为满足极个别特殊区段电制动需求，选用功率过大的制动电阻，又会造成制动电阻对于其他线路裕量过大，影响整车减重以及经济性问题；另外，当轨道交通车辆需要应用在新线路上时，车辆的车辆制动电阻可能无法满足新线路的需求，也可能会导致在运行过程中发生超温的情况。现有技术中就未有方案能够有效解决上述超温现象问题，因此亟需提供一种轨道交通车辆电阻制动控制方法，以使得能够精准、高效的避免上述超温现象的发生。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、成本低、控制效率高且安全可靠的轨道交通车辆电阻制动控制方法、装置、电子设备及介质，能够有效避免轨道交通车辆运行过程中发生制动电阻超温状况。
5.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
6.一种轨道交通车辆电阻制动控制方法，步骤包括：
7.查找目标车辆的运行线路中存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向；
8.判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点；
9.如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，以降低制动电阻的耗散。
10.进一步的，通过对目标车辆在最大载荷工况进行全线路温升仿真，以查找出所述存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向。
11.进一步的，所述进行全线路温升仿真测试时，将全线路运行时间与电制动功率作为仿真的输入参数，仿真后输出温升超过预设阈值的站点以及对应的运行方向。
12.进一步的，当目标车辆运行至存在制动电阻超温状态的目标站点时，控制按照调整后制动特性曲线进行电制动，所述调整后制动特性曲线为将正常制动特性曲线进行调整得到，以使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力。
13.进一步的，所述调整后制动特性曲线为将正常制动特性曲线中恒力区到自然特性区的速度转折点v0前移得到。
14.进一步的，所述控制按照调整后制动特性曲线进行电制动时，将存在制动电阻超温状态的当前目标站点作为按所述调整后制动特性曲线进行电制动的起点，将存在制动电阻超温状态的当前目标站点的下一站作为按所述调整后制动特性曲线进行电制动的终点。
15.进一步的，当目标车辆未运行至存在制动电阻超温状态的目标站点时，按照正常制动特性曲线进行电制动。
16.进一步的，所述判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点时，还包括如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则向牵引控制器发送第一电制动模式控制指令，否则发送第二电制动控制指令。
17.进一步的，当牵引控制器接收到所述第一电制动模式控制指令时，控制进入特殊电制动发挥运行模式，以控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，当接收到所述第二电制动控制指令时，控制进入正常电制动发挥运行模式，以控制按照正常电制动控制策略运行。
18.一种轨道交通车辆电阻制动控制装置，包括：
19.查找模块，用于查找目标车辆的运行线路中存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向；
20.判断模块，用于判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点；
21.制动控制模块，用于如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，以降低制动电阻的耗散。
22.进一步的，所述判断模块包括用于判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点的判断单元，还包括控制指令产生单元，以用于如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则向牵引控制器发送第一电制动模式控制指令，否则发送第二电制动控制指令。
23.进一步的，所述制动控制模块当接收到所述第一电制动模式控制指令时，控制进入特殊电制动发挥运行模式，以控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，当接收到所述第二电制动控制指令时，控制进入正常电制动发挥运行模式，以控制按照正常电制动控制策略运行。
24.一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
25.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序执行时实现上述方法。
26.与现有技术相比，本发明的优点在于：
27.1、本发明在轨道交通车辆电阻制动控制方法的基础上，通过先查找目标车辆的运行线路中可能存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向，然后在车辆运行过程中监测车辆到达的站点以及对应的方向，如果车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则调整相应的控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，减少高速区的电制动发挥，从而降低制动电阻在特殊区段耗散的能量，可以有效避免制动电阻超温现象的发生。
28.2、本发明通过调整存在制动电阻超温状态的站点的制动控制策略，可以使制动电阻适应相应的线路条件，避免车辆在运行过程至某些站点或车辆应用在新线路运行时制动电阻超温现象的发生，还能够避免由于特殊线路易超温而选择裕量过大的电阻，使得可以提高制动电阻运用的经济性，同时降低制动电阻的重量，从而利于实现车辆轻量化设计。
29.3、本发明通过在车辆电制动特性基础上，基于制动电阻全线路温升仿真情况，将存在制动电阻超温的站点的电制动恒力转折速度点适当前移，能够精准、高效的降低电制动的发挥、减少制动电阻的耗散功率，进而有效避免制动电阻超温现象的产生。
附图说明
30.图1是本发明实施例1轨道交通车辆电阻制动控制方法的实现流程示意图。
31.图2是本发明实施例1实现轨道交通车辆电阻制动控制的详细实现流程示意图。
32.图3是本发明实施例2中所采用的列车电制动特性曲线示意图。
具体实施方式
33.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
34.实施例1：
35.如图1所示，本实施例轨道交通车辆电阻制动控制方法的步骤包括：
36.s01.查找目标车辆的运行线路中存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向(上下行方向)；
37.s02.判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点；
38.s03.如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，以降低制动电阻的耗散。
39.本实施例在轨道交通车辆电阻制动控制方法的基础上，通过先查找目标车辆的运行线路中可能存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向，然后在车辆运行过程中监测车辆到达的站点以及对应的方向，如果车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则调整相应的控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，减少高速区的电制动发挥，从而降低制动电阻在特殊区段耗散的能量，避免制动电阻超温现象的发生，可以使制动电阻能够适应相应的线路条件，避免车辆在运行过程至某些站点或车辆应用在新线路运行时制动电阻超温现象的发生，还能够避免由于特殊线路易超温而选择对于其他线路而言裕量过大的电阻。
40.为查找出存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向，本实施例具体根据既有电制动特性，通过对目标车辆在最大载荷工况进行全线路温升仿真，依据仿真结果确定出可能存在制动电阻超温状态的所有站点以及对应的运行方向。在最大载荷工况进行全线路仿真过程中，具体将全线路运行时间与电制动功率作为制动电阻全线路温升仿真的输入参数进行仿真，输出即为存在制动电阻超温的站点与运行方向。在列车运行过程中，具体可以由车载网络系统根据显示器在手动模式设置的站点或在ato模式信号系统设置的站点id信息识别当前列车所处的站点，结合信号系统发送的起点站与终点站信息识别列车运行方向。
41.本实施例中，当目标车辆运行至存在制动电阻超温状态的目标站点时，控制按照调整后制动特性曲线进行电制动，调整后制动特性曲线为将正常制动特性曲线进行调整得到，以使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，即调整后制动特性曲线为在正常制动特性曲线的基础上调整高速区对应的电制动力发挥，以使得能够减少高速区的电制动力发挥，达到避免制动电阻超温的目的。具体当目标车辆未运行至目标站点时，按照正常制动特性曲线进行电制动，即按照正常电制动特性曲线进行发挥电制动力，如果运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则需要调整制动策略，通过按照调整后制动特性曲线发挥制动力，使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，从而降低制动电阻的耗散，避免超温现象的发生。
42.本实施例中，控制按照调整后制动特性曲线进行电制动时，将目标站点作为按调整后制动特性曲线进行电制动的起点，将目标站点的下一站作为按调整后制动特性曲线进行电制动的终点。具体根据网络发送的起始点信息与终止点信息控制按照特殊电制动曲线(调整后制动特性曲线)进行发挥，将存在超温线路的起始站点信息作为按特殊电制动特性(调整后制动特性曲线)发挥的起点，将制动电阻超温起始站的下一站作为按特殊电制动特性发挥(调整后制动特性曲线)的终点，则按特殊电制动特性(调整后制动特性曲线)发挥从存在超温状态的站点起始点开始至该超温站点的下一站终止。列车运行至下一站后又开始执行新一轮的超温判断以及制动控制。
43.本实施例中，判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在超温状态的目标站点时，还包括如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在超温状态的目标站点，则向牵引控制器发送第一电制动模式控制指令，否则发送第二电制动控制指令。当牵引控制器接收到第一电制动模式控制指令时，控制进入特殊电制动发挥运行模式，以控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，当接收到第二电制动控制指令时，控制进入正常电制动发挥运行模式，以控制按照正常电制动控制策略运行，使得可以借助于牵引控制器来实现制动控制以避免制动电阻超温现象的发生。
44.如图2所示，在具体应用实施例中，先通过制动电阻全线路温升仿真查找到所有可能存在制动电阻超温的站点以及对应的运行方向，将超温的区间的上下行与起始站点、结束站点信息存入网络系统控制器，以及将正常电制动特性曲线以及调整后电制动特性曲线存入牵引控制器；网络系统通过hmi或信号系统发送的站点信息，以及站点起始信息与终点信息判断列车是否按照特殊电制动特性曲线发挥，并将标志位发给牵引控制器，牵引控制器按照网络系统发送的标志位调用相应的电制动曲线进行发挥，如果进入特殊电制动发挥运行模式，则网络系统发送特殊电制动运行模式标志位持续高电平给牵引控制器，牵引控
制器根据网络指令按照调整后电制动特性曲线发挥，保证制动电阻在超温站点充分发挥电制动能力的同时，不会造成制动电阻超温，避免损害电阻设备，否则发送进入正常电制动发挥运行模式标志位持续低电平给牵引控制器，牵引控制器按照默认正常电制动特性曲线发挥。
45.本实施例中轨道交通车辆电阻制动控制装置包括：
46.查找模块，用于查找目标车辆的运行线路中存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向；
47.判断模块，用于判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点；
48.制动控制模块，用于如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，以降低制动电阻的耗散。
49.本实施例中，判断模块包括用于判断目标车辆是否运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点的判断单元，还包括控制指令产生单元，以用于如果判断到目标车辆运行至对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，则向牵引控制器发送第一电制动模式控制指令，否则发送第二电制动控制指令。
50.本实施例中，制动控制模块当接收到第一电制动模式控制指令时，控制进入特殊电制动发挥运行模式，以控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，当接收到第二电制动控制指令时，控制进入正常电制动发挥运行模式，以控制按照正常电制动控制策略运行。
51.本实施例上述判断模块具体可以布置在车载网络系统中，以在车载网络系统识别出车辆的运行站点以及方向时，通过判断单元判断是否为在对应运行方向下存在制动电阻超温状态的目标站点，如果是则通过控制指令产生单元产生相应的控制指令发送给牵引控制器。上述制动控制模块具体可以布置在牵引控制器中，以通过牵引控制器当接收到第一电制动模式控制指令时，控制进入特殊电制动发挥运行模式，以控制调整电制动控制策略使得减少速度超过预设阈值的高速区的电制动力，当接收到第二电制动控制指令时，控制进入正常电制动发挥运行模式，以控制按照正常电制动控制策略运行。
52.可以理解的是，上述判断模块、制动控制模块当然也可以根据实际需求采用其他的方式实现以及布置。查找模块可以采用独立的仿真模块实现，也可以预先获取到车辆的运行线路中存在制动电阻超温状态的站点以及对应的运行方向后存储在指定存储空间中，以便于后续调用。
53.本实施例轨道交通车辆电阻制动控制装置与上述本实施例中轨道交通车辆电阻制动控制方法为一一对应，在此不再一一赘述。
54.本实施例还提供电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
55.本实施例还提供存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序执行时实现如上述方法。
56.实施例2：
57.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中调整后制动特性曲线具
体是通过将正常制动特性曲线中恒力区到自然特性区的速度点前移得到。
58.轨道交通列车电制动通常按照两段式曲线进行发挥，以某一4动2拖6编组，100km/h等级轨道交通列车电制动特性曲线为例，电制动特性曲线如图3所示，该列车电制动特性分为2段式，电制动力根据载荷与速度进行发挥，其中根据电机的速度与转矩特性将电制动发挥特性定义为恒力区与自然特性区，恒力区对应的电制动力值为固定值，自然特性区的电制动力值则与速度的平方成反比。以aw2标准工况为例，恒力区的力值为385kn，速度范围为5km/h～80km，自然特性区的电制动力f如下式(1)所示。
59.f＝385*80*80/v*v
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
60.其中，v为速度。
61.如式(1)所示，自然特性区的电制动力值与速度的平方成反比，该自然特性区的速度范围为80km/h～100km/h。
62.本实施例根据制动电阻的全线路温升仿真情况对电制动特性曲线进行调整，将恒力区到自然特性区的转折点v0前移，形成调整后电制动特性曲线，以使得在存在制动电阻超温状况的站点相应减少电制动发挥，由空气制动补充电制动减小部分，保证车辆制动能量满足整车制动需求。该恒力速度转折点v0可以通过制动电阻全线路温升仿真确定得到。以图3中电制动特性曲线为例，电制动恒力区为5～80km/h，80～100km/h电制动特性呈自然特性下降，将80km/h速度点前移即得到所需的调整后电制动特性曲线。
63.上述将恒力区的速度点前移的前移量具体可以根据实际运行线路的电制动特性曲线确定，关键即是在满足温升仿真的情况下，尽可能少的将恒力速度点前移。例如某站会存在制动电阻超温，将该站电制动特性调整为恒力区为5～70km/h，自然特性为70～100km/h，再次进行温升仿真，经过多次调整与温升仿真，最终确定最合适的速度点。
64.本实施例通过在车辆电制动特性基础上，基于制动电阻全线路温升仿真情况，将存在制动电阻超温的站点的电制动恒力转折速度点适当前移，能够精准、高效的降低电制动的发挥，减少制动电阻的耗散功率，进而有效避免制动电阻超温现象的产生。
65.在具体应用实施例中，先通过制动电阻全线路温升仿真查找到所有可能存在制动电阻超温的站点以及对应的运行方向(上下行方向)，同时获取超温站点电制动特性的速度转折点v0，根据获取到的上述信息(超温站点、运行方向以及速度转折点v0)，将可能存在制动电阻超温的目标站点的电制动特性曲线进行编号，以及将各特性曲线(正常特性曲线以及速度点前移调整后的特性曲线)输入牵引控制器并进行编号，将超温的区间的上下行与起始站点、结束站点信息存入网络系统控制器，以及将超温区间电制动特性曲线存入牵引控制器；网络系统通过hmi或信号系统发送的站点信息，以及站点起始信息与终点信息判断列车是否按照特殊电制动特性曲线发挥，并将标志位发给牵引控制器，牵引控制器按照网络系统发送的标志位调用相应的电制动曲线进行发挥，如果进入特殊电制动发挥运行模式，则网络系统发送特殊电制动运行模式标志位持续高电平给牵引控制器，牵引控制器根据网络指令按照特殊电制动特性曲线(恒力区速度点前移)发挥，保证制动电阻在特殊站点充分发挥电制动能力的同时，不会造成电阻超温，否则发送进入正常电制动发挥运行模式标志位持续低电平给牵引控制器，牵引控制器按照默认正常电制动特性曲线发挥。
66.本发明通过对制动超温的站点进行电制动发挥特性曲线的定制，可解决老车辆在新线运行时可能出现的制动电阻无法满足新线路电制动需求的问题，使得车辆以在新线路
上运行时，电制动能充分发挥的同时，保证存在长大下坡的站点制动电阻不会超温，避免损坏制动电阻设备，还能够避免为满足极个别特殊区段电制动需求而选用功率过大的制动电阻而使得裕量过大影响整车减重以及经济性问题，以及避免进行既有制动电阻的改造或换新等问题。
67.如本公开所示，除非上下文明确提示例外情形，本公开中使用的
″
第一
″
、
″
第二
″
以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，
″
包括
″
等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
68.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。