一种轨道列车制动控制方法、设备、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及轨道列车控制技术领域，具体涉及一种轨道列车制动控制方法、设备、系统及存储介质。

背景技术

在城市轨道交通线路设计和运营管理中,列车制动问题是一项重要而复杂的问题。随着我国城市轨道交通的迅速发展，为保证列车的安全运行，对列车制动问题提出了更高的要求。在列车运行过程中，为了保证行车安全，必须确保列车能够在规定的制动距离范围内以规定的限速及制动能力制动到某一速度。

轨道列车一般包括若干个牵引单元，每个牵引单元包括若干节车厢，其中车厢分为动车车厢和拖车车厢，动车车厢可进行电磁制动和空气制动，拖车车厢只能进行空气制动。轨道列车制动控制系统的核心部件为安装于每节车厢上的制动控制单元。

列车制动冲击力的大小是衡量列车乘坐舒适性的一个重要指标。为保证列车在运行过程中能够完全制动，现有列车制动时一般都采用大制动力制动，这样在列车制动时会出现较大的冲击力，严重影响了乘车的舒适性。因此，现有技术中轨道列车的制动过程平稳性能差。

发明内容

针对现有技术中的技术缺陷，本发明实施例的目的在于提供一种轨道列车制动控制方法、设备、系统及存储介质，以解决背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种轨道列车制动控制方法，包括：

获取轨道列车的牵引力、坡度信号和运行速度；

根据所述牵引力、坡度信号、运行速度和预设的制动系数计算更新轨道列车重量，所述制动系数为列车车轮与轨道之间的摩擦系数；

接收预设的制动触发模块发送的制动控制指令，所述制动触发模块位于列车站台预设距离处设置；

获取轨道列车当前坡度信号和当前运行速度；

根据所述轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离进行混合制动计算，获得计算结果；

根据计算结果控制制动系统对轨道列车进行制动。

进一步，根据所述牵引力、坡度信号、运行速度和预设的制动系数计算轨道列车重量，包括：

根据所述坡度信号确定轨道列车所处的坡度状态和坡角值，所述坡度状态为上坡状态、下坡状态和水平状态中的一种，若坡度状态为下坡状态，坡角值取相反数；

对所述运行速度进行求微分运算，获取轨道列车的加速度；

根据所述牵引力、坡度状态、坡角值、加速度和制动系数计算轨道列车重量。

进一步，根据所述牵引力、坡度状态、坡角值、加速度和制动系数计算轨道列车重量，包括：

根据以下公式计算所述列车重量：

其中，M为轨道列车重量，F

进一步，根据所述轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离进行混合制动计算，获得计算结果，包括：

根据所述当前运行速度和制动触发模块与列车站台之间的预设距离计算制动加速度；

根据所述制动加速度、轨道列车重量和当前坡度信号计算制动力；

根据所述制动力计算再生制动系数、电磁制动系数和空气制动系数。

进一步，根据所述制动力计算再生制动系数、电磁制动系数和空气制动系数，包括：

若制动力F

若制动力F

若制动力F

进一步，所述方法还包括：

若轨道列车处于静止状态，重新设置所述轨道列车重量为待更新状态。

进一步，通过安装在所述轨道列车上的角度传感器采集所述坡度信号和当前坡度信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种轨道列车制动控制设备，包括：

第一获取模块，用于获取轨道列车的牵引力、坡度信号和运行速度；

第一计算模块，用于根据所述牵引力、坡度信号、运行速度和预设的制动系数计算更新轨道列车重量，所述制动系数为列车车轮与轨道之间的摩擦系数；

指令接收模块，用于接收预设的制动触发模块发送的制动控制指令，所述制动触发模块位于列车站台预设距离处设置；

第二获取模块，用于获取轨道列车当前坡度信号和当前运行速度；

第二计算模块，用于根据所述轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离进行混合制动计算，获得计算结果；

制动控制模块，用于根据计算结果控制制动系统对轨道列车进行制动。

第三方面，本发明实施例还提供了一种轨道列车制动控制系统，包括处理器、输入设备、输出设备和存储器，所述处理器、输入设备、输出设备和存储器相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如第一方面所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如第一方面所述的方法。

实施本发明实施例的方法，轨道列车进入列车站台前进行自动化制动时，根据轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离计算制动力，再根据制动力计算再生制动系数、电磁制动系数和空气制动系数，既能确保列车可平稳刹车，也保证乘客乘车的舒适性。

并且，在制动时依次优先采用再生制动、电磁制动和空气制动，再生制动能够将轨道列车的动能转换为电能存储起来后为电磁制动提供电能，减少轨道列车动能浪费，并能节约电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例提供的轨道列车制动控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的轨道列车制动控制设备的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的轨道列车制动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

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。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

第一方面，本发明实施例提供了一种轨道列车制动控制方法，用于控制轨道列车进入列车站台之前的自动制动操作。该轨道列车具有再生制动系统、电磁制动系统和空气制动系统三种制动系统，该三种制动系统既可以单独工作进行制动，也可以相互配合进行制动。并且，该轨道列车具有自动驾驶功能，接收设置在轨道预设位置处的控制模块发送的对应控制指令触发对应的驾驶操作动作，实现自动启动和制动。具体的，如图1所示，该轨道列车制动控制方法可以包括以下步骤：

S100：获取轨道列车的牵引力、坡度信号和运行速度。

轨道列车的牵引力可以通过设置在动力传动装置上的传感器获得，坡度信号通过安装在所述轨道列车上的角度传感器采集，运行速度可以通过设置在轨道列车上的速度传感器获得。

S200：根据所述牵引力、坡度信号、运行速度和预设的制动系数计算更新轨道列车重量，所述制动系数为列车车轮与轨道之间的摩擦系数。

列车车轮与轨道之间的摩擦系数可以在实验室中准确测定出来。

当轨道列车停靠列车站台之后，会有乘车上车或者下车，使轨道列车整体的重量发生改变，因此，当轨道列车停靠列车站台之后在启动运行时，需要重新计算更新轨道列车的重量，作为轨道列车下一次制动停靠列车站台时的参数。

当轨道列车停靠列车站台之后，此时轨道列车的速度为零，处于静止状态，需要重新设置所述轨道列车重量为待更新状态。在轨道列车重新启动后，需要重新计算更新轨道列车的重量。

具体的，根据所述牵引力、坡度信号、运行速度和预设的制动系数计算轨道列车重量，包括：

S201：根据所述坡度信号确定轨道列车所处的坡度状态和坡角值，所述坡度状态为上坡状态、下坡状态和水平状态中的一种，若坡度状态为下坡状态，坡角值取相反数。

S202：对所述运行速度进行求微分运算，获取轨道列车的加速度。

S203：根据所述牵引力、坡度状态、坡角值、加速度和制动系数计算轨道列车重量。

进一步，根据所述牵引力、坡度状态、坡角值、加速度和制动系数计算轨道列车重量，包括：

根据以下公式计算所述列车重量：

其中，M为轨道列车重量，F

S300：接收预设的制动触发模块发送的制动控制指令，所述制动触发模块位于列车站台预设距离处设置。

轨道列车处于自动驾驶状态时，当轨道列车车头处的信号接收器接收到制动触发模块发送的触发信号时，即向轨道列车的自动驾驶控制系统发送触发指令，开始启动制动控制流程对轨道列车进行制动，以使轨道列车刚好停靠列车站台。

S400：获取轨道列车当前坡度信号和当前运行速度。

轨道列车运行路段的当前坡度信号和当前运行速度都会影响制动力F

S500：根据所述轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离进行混合制动计算，获得计算结果。具体方法包括：

S501：根据所述当前运行速度和制动触发模块与列车站台之间的预设距离计算制动加速度。

轨道列车停靠列车站台时速度为零，已知当前运行速度和制动距离，制动距离即为制动触发模块与列车站台之间的预设距离，根据物理运动学公式可以计算出制动加速度。

S502：根据所述制动加速度、轨道列车重量和当前坡度信号计算制动力。

同理，根据当前坡度信号可以确定轨道列车所处的当前坡度状态和当前坡角值，在已知制动加速度和轨道列车重量时，通过受力分析和牛顿第二定律可以计算出制动力F

S503：根据所述制动力计算再生制动系数、电磁制动系数和空气制动系数。

具体包括：

S5031：若制动力F

此种情况下，只需要使用再生制动系统进行制动即可。

S5032：若制动力F

此种情况下，优先使用再生制动和电磁制动配合进行制动。

S5033：若制动力F

此种情况下，需要使用再生制动、电磁制动和空气制动三种制动系统进行制动。

S600：根据计算结果控制制动系统对轨道列车进行制动。

根据计算结果，控制相应的制动系统按照对应的制动系数输出对应的制动阻力，对轨道列车进行制动。

综上所述，实施本发明实施例的方法，轨道列车进入列车站台前进行自动化制动时，根据轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离计算制动力，再根据制动力计算再生制动系数、电磁制动系数和空气制动系数，既能确保列车可平稳刹车，也保证乘客乘车的舒适性。

并且，在制动时依次优先采用再生制动、电磁制动和空气制动，再生制动能够将轨道列车的动能转换为电能存储起来后为电磁制动提供电能，减少轨道列车动能浪费，并能节约电能。

第二方面，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种轨道列车制动控制设备。如图2所示，该设备可以包括：

第一获取模块201，用于获取轨道列车的牵引力、坡度信号和运行速度；

第一计算模块202，用于根据所述牵引力、坡度信号、运行速度和预设的制动系数计算更新轨道列车重量，所述制动系数为列车车轮与轨道之间的摩擦系数；

指令接收模块203，用于接收预设的制动触发模块发送的制动控制指令，所述制动触发模块位于列车站台预设距离处设置；

第二获取模块204，用于获取轨道列车当前坡度信号和当前运行速度；

第二计算模块205，用于根据所述轨道列车重量、当前坡度信号、当前运行速度、制动触发模块与列车站台之间的预设距离进行混合制动计算，获得计算结果；

制动控制模块206，用于根据计算结果控制制动系统对轨道列车进行制动。

基于相同的发明构思，本发明实施例提供一种轨道列车制动控制系统。如图3所示，该系统可以包括：一个或多个处理器101、一个或多个输入设备102、一个或多个输出设备103和存储器104，上述处理器101、输入设备102、输出设备103和存储器104通过总线105相互连接。存储器104用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器101被配置用于调用所述程序指令执行上述轨道列车制动控制方法实施例部分的方法。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器101可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal 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。

输入设备102可以包括键盘等，输出设备103可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。

该存储器104可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器101提供指令和数据。存储器104的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器104还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器101、输入设备102、输出设备103可执行本发明实施例提供的轨道列车制动控制方法的实施例中所描述的实现方式，在此不再赘述。

需要说明的是，关于轨道列车制动控制系统的具体工作流程，可参考前述方法实施例部分，在此不再赘述。

进一步地，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现：上述轨道列车制动控制方法。

所述计算机可读存储介质可以是前述实施例所述的后台服务器的内部存储单元，例如系统的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述系统的外部存储设备，例如所述系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述系统的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述系统所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的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，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。