一种轨道车辆制动状态判断系统、方法、存储介质及设备

技术领域

本发明属于轨道车辆制动状态判断技术领域，具体涉及一种轨道车辆制动状态判断系统、方法、存储介质及设备。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

城轨地铁车辆经车体、转向架、总组装、绝缘耐压、落车、称重和限界试验后，进入静态调试工序，制动调试是车辆静态调试中的重要一环，涉及到车辆行车安全，根据GB/T7928-2003《地铁车辆通用技术条件》的相关要求，转向架上的制动主要通过制动缸的作用下闸瓦和车轮踏面(或制动盘)实现，空气制动是在压缩空气的作用下实现动作，停放制动是在压缩弹簧的作用下实现动作。

发明人发现，现在进行制动试验过程中，通过司控器操作制动后，车辆一位侧、二位侧分别由一名员工自第一辆车到最后一辆车进行人工确认处于制动状态，通过司控器操作缓解后，车辆一位侧、二位侧再分别由一名员工自第一辆车到最后一辆车进行人工确认处于缓解状态，闸瓦与踏面(或制动盘)之间有间隙，同时在确认制动缓解过程中，试验人员存在安全隐患。

因此，制动和缓解状态确认，需要三人以上搭配组合进行试验，试验过程受个人专注度、个人能力等影响出现偏差，最主要是此种试验方法，试验过程和试验结果没有追溯性，在后续工序或者车辆运行出现异常后，出现过因为制动管路中有异物(黄色橡胶堵)，导致制动夹钳无法动作，而制动系统仍显示制动和缓解正常，试验数据无法追溯，也无法上传管理平台或者数据中心，无法对数据进行赋能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种轨道车辆制动状态判断系统、方法、存储介质及设备，该发明能够对车辆制动状态实时进行判断，并且能够将每辆车的状态进行存储，上传至上位机或管理中心进行数据赋能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种轨道车辆制动状态判断系统；

一种轨道车辆制动状态判断系统，包括制动状态主控系统和若干车辆制动状态检测系统，其中：

所述车辆制动状态检测系统设置于轨道车辆下，包括压力测试机构和轮对状态测试机构，分别用于检测相应轨道车辆的转向架各轴的制动压力值，以及用于检测相应轨道车辆轮对的状态；

各个车辆制动状态检测系统采用物理地址进行区分，各车辆制动状态检测系统将本系统的检测数据均传输给制动状态主控系统；

所述制动状态主控系统，根据轨道车辆制动状态、相应制动压力值和轮对状态进行融合判断，确定是否存在异常数据。

作为可选择的实施方式，所述车辆制动状态检测系统的结构相同，均包括本地检测子系统和若干本地采集子系统，所述本地采集子系统分别设置于车下，靠近于转向架段车体中心线，每个本地采集子系统均与本地检测子系统通信，且各本地采集子系统通过物理地址进行区分。

作为进一步限定的实施方式，所述本地采集子系统均包括制动压力采集模块和轮对动作状态检测器，其中：

所述制动压力采集模块，用于采集转向架上相应轴的制动压力值；

所述轮对动作状态检测器，用于检测闸瓦的动作状态。

作为进一步限定的实施方式，所述本地采集子系统均还包括本地通讯模块、地址拨码系统和本地控制器，其中：

所述本地通讯模块，用于和本地检测子系统进行通讯；

所述地址拨码系统，用于和本地检测子系统之间提供一一对应的通讯，具有多位地址拨码开关，至少一部分地址拨码开关与本地检测子系统中的拨码开关相匹配，至少有一位地址拨码开关与其他本地采集子系统的地址拨码开关不一致；

所述本地控制器，用于接收采集的相应轴制动压力值和闸瓦的动作状态，通过本地通讯模块传输给本地检测子系统。

作为进一步限定的实施方式，所述本地检测子系统包括本地通讯系统、本地控制系统和地址拨码系统，其中：

所述本地通讯系统，用于实现与制动状态主控系统进行通讯；

所述本地控制系统，用于接收各本地采集子系统传输的数据，并通过本地通讯系统上传给制动状态主控系统，根据获取的制动压力和轮对状态进行逻辑判断；

所述地址拨码系统，用于实现与制动状态主控系统实现通讯提供一一对应的通讯，具有多位拨码开关，各本地检测子系统的多位拨码开关状态相互区别。

作为可选择的实施方式，所述制动状态主控系统包括通讯子系统、制动指令采集子系统和制动状态判断控制系统，其中：

所述通讯子系统，用于和车辆制动状态检测系统进行通讯；

所述制动指令采集子系统，用于根据目前车辆的配置情况，获取车辆有级、无级的车辆制动级位信息，获取车辆的紧急制动状态；

所述制动状态判断控制系统，用于获取每个轨道车辆的每一根轴以及每一个轮对的制动状态以及所有轴的制动压力，获取整个车辆的制动状态，结合轮对状态与制动压力值进行融合判断。

作为进一步限定的实施方式，所述制动指令采集子系统，通过光电隔离的方式采集轨道车辆的是否为紧急制动的状态；通过光电隔离的方式采集制动指令；通过无级变速的方式采集车辆的制动状态。

作为可选择的实施方式，所述通讯方式包括无线和有线通信方式。

作为可选择的实施方式，所述制动状态主控系统和若干车辆制动状态检测系统都配置有独立的电源系统。

第二方面，本发明还提供了一种轨道车辆制动状态判断方法；

一种轨道车辆制动状态判断方法，包括以下步骤：

获取轨道车辆的转向架各轴的制动压力值，获取轨道车辆轮对的状态；

根据轨道车辆制动状态、相应制动压力值和轮对状态进行融合判断，确定是否存在异常数据。

作为可选择的实施方式，根据轨道车辆制动状态、相应制动压力值和轮对状态进行融合判断的具体过程包括：若轨道车辆的转向架各轴的制动压力值表征的制动状态，和采集的各轮对状态，有任何一个不统一，则判断为异常。

第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述方法的步骤。

第四方面，本发明还提供了一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述方法的步骤。

上述本发明的有益效果如下：

本发明能够根据轨道车辆编组数量的不同，扩展车辆制动状态检测系统数量，能够灵活编组，进行分散数据采集，通过无线、有线方式进行通讯，具有较大的便捷性和灵活性；

本发明通过分散的方式，实时采集每根轴的制动压力，每个轮对与闸瓦的状态，判断制动或缓解的状态，可以将异常数据在本地进行显示，同时传输给上层系统；

本发明适用于多种制动系统，不受制动系统的变化而产生影响，具有较大的应用前景；

本发明可以根据司控器的指令状态、紧急制动环路以及各分散车辆传递过来的每根轴的制动压力，每个轮对与闸瓦的状态，判断车辆制动状态，进行异常数据实时报出，并报警。

本发明解决了在高压状态下，城市轨道车辆静态调试过程中，制动试验时，一位侧和二位侧派专人进行制动闸瓦状态确认的问题，降低了人工成本，提高了试验过程中的安全性，增加了试验过程的数字化和自动化。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的车辆制动状态检测系统结构示意图。

图2是本发明根据一个或多个实施方式的制动状态主控系统结构示意图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在投入人力成本过高，无法数字赋能的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种轨道车辆制动状态判断系统。

本发明的一种典型的实施方式中，一种轨道车辆制动状态判断系统，通过分散采集每根轴的制动管路压力、闸瓦与踏面之间的间距，配合司机室内司控器的操纵状态，解决了在高压状态下城市轨道车辆静态调试过程中，制动试验时，一位侧和二位侧派专人进行制动闸瓦状态的确认的问题，降低了人工成本，提高了试验过程中的安全性，增加了试验过程的数字化，数字赋能，对于有异常的轮对和轴能够实时进行判断和甄选，对于有异常的数据能够及时报出。

一种轨道车辆制动状态判断系统，制动状态主控系统和车辆制动状态检测系统。车辆制动状态检测系统可以是多个。

在本实施例中，车辆制动状态检测系统可根据车辆4辆编组、6辆编组和8辆编组选择4套、6套和8套车辆制动状态检测系统，并按照顺序设置物理位置。

当然，在其他实施例中，也可以根据其他方式配置车辆制动状态检测系统的个数。

首先，介绍车辆制动状态检测系统。

如图1所示，每个车辆制动状态检测系统均包含本地检测子系统、第一本地采集子系统和第二本地采集子系统(含制动压力传感器、轮对动作状态检测器)。

第一本地采集子系统和第二本地采集子系统有与本地检测子系统相对应的物理地址，其中第一本地采集子系统和第二本地采集子系统分别布置于车下，靠近于转向架段车体中心线附近。

第一本地采集子系统和第二本地采集子系统所有的配置相同，通过物理地址进行区分，主要包括本地电源模块、本地通讯模块、地址拨码系统、本地控制器、制动压力采集模块和轮对动作状态检测器。

下面介绍每个部分的功能和特点：

本地电源模块：由蓄电池和充电接口组成，可以满足本地采集子系统(车下)一定时间内的工作续航能力；

本地通讯模块：实现与上位机中本地检测子系统进行通讯，可采用有线、无线等方式，根据现场布置情况，优先采用无线方式进行通讯；

地址拨码系统：为实现与本地检测子系统实现通讯提供一一对应的通讯，与本地检测子系统中的拨码开关相匹配。

在本实施例中，为4位地址拨码开关(***0，***1)，前三位与本地检测子系统中的拨码开关相对应。

当然，在其他实施例中，地址拨码开关和个数和配置方案可以根据具体情况进行更改。如增加地址拨码开关，利用其他地址拨码开关的状态来区别采集时间或次序。

本地控制器：通过A/D转换采集车下所对应各个轴制动压力值(kPa)；各个轮对的制动/缓解状态，并将获取的信息通过“本地通讯模块”上传至本地上位机中。

制动压力采集模块：主要用于采集转向架上每根轴的制动压力值，安装位置，靠近转向架端。

轮对动作状态检测器：包括可吸附在轮对侧面的压力变送器，检测闸瓦的动作状态(缓解/制动)，并且可测量出所对应轮对的实际制动力数值。

还包括微动开关，微动开关只有通/断两种状态，分别对应闸瓦制动/缓解状态。

当然，由于轮对与闸瓦踏面之间的间隙为一定范围内(通常为10±5mm)，所有压力变送器和微动开关的安装必须满足该尺寸。

本地检测子系统主要由电源系统、本地通讯系统、本地显示系统、本地控制系统和地址拨码系统构成，其中：

电源系统：由蓄电池和充电接口组成，可以满足本地检测子系统一定时间内的工作续航能力。

本地通讯系统：实现与制动状态主控系统进行通讯，可采用有线、无线等方式。

在本实施例中，根据现场布置情况，优先采用无线方式进行通讯，通过本地控制系统和地址拨码系统实现物理地址定位和通讯响应。

本地显示系统：接收本地控制系统传递的本车数据和报警信息，以转向架为单元进行显示，各个轴制动压力和各个轮对制动/缓解状态；

本地控制系统：收集第一本地采集子系统和第二本地采集子系统通过本地通讯系统传递的一辆车各个轴制动压力值(kPa)；各个轮对的制动/缓解状态。并将信息通过本地通讯系统上传给制动状态主控系统；在本地显示系统进行实时显示；

根据收集的制动压力和轮对状态进行逻辑判断，并将报警信息传递给本地显示系统。

地址拨码系统：为实现与制动状态主控系统实现通讯提供一一对应的通讯，3位地址拨码开关，有8种状态：000，001，010，011，100，101，110，111。

当然，在其他实施例中，地址拨码开关和个数和配置方案可以根据具体情况进行更改。如增加地址拨码开关，利用其他地址拨码开关的状态来区别采集时间或次序。

本地控制系统的逻辑判断的具体过程为：若轨道车辆的转向架各轴的制动压力值表征的制动状态，和采集的各轮对状态，有任何一个不统一，则判断为异常。

在本实施例中，以1车一架1轴为例判断方法为例进行具体说明：

①若1轴制动压力大于0kPa，采集到的1轮、2轮对状态均为制动状态，则判断为正常，若采集到的1轮、2轮对状态有任意一个或者两个为缓解状态，则判断为异常，需进行本地和上位机报警；

②若1轴制动压力等于0kPa，采集到的1轮、2轮对状态均为缓解状态，则判断为正常，若采集到的1轮、2轮对状态有任意一个或者两个为制动状态，则判断为异常，需进行本地和上位机报警。

当然，在其他实施例中，可以采用其他判断方法。

如图2所示，制动状态主控系统包括显示子系统、电源子系统、通讯子系统、制动指令采集子系统和制动状态判断控制系统：

显示子系统，用于将制动状态判断控制系统所接收到轨道车辆的车辆制动状态检测系统进行逻辑判断后的结果呈现，以及制动指令采集子系统采集的车辆制动指令。

本实施例中，可通过后台将试验结果进行打印、存储和曲线呈现。

电源子系统，由蓄电池和充电接口组成，可以满足制动状态主控系统较长时间的工作续航能力，向其他系统或子系统供电。

通讯子系统用于实现制动状态判断控制系统与车辆制动状态检测系统之间的通讯。

本实施例中，优先采用无线方式进行通讯，有线通讯方式为无线通讯方式的有力补充。

制动指令采集子系统：根据目前车辆的配置情况，获取车辆有级、无级的车辆制动级位信息，获取车辆的紧急制动状态。

获取方式包括：①通过光电隔离的方式采集车辆“紧急制动+”、“紧急制动-”的状态；②通过光电隔离的方式采集“制动指令1”、“制动指令2”和“制动指令3”的状态，对应车辆的0级-7级制动状态；③采集车辆的PWM信号，通过无级变速的方式采集车辆的制动状态，0％-100％。

制动状态判断控制系统，通过通讯子系统获取每一辆车每一根轴每一个轮对的制动状态以及所有轴的制动压力、由制动指令采集子系统获取整个车辆的制动状态，结合轮对(制动/缓解)状态、制动压力(是否大于0kPa)、车辆制动级位(0-7级或0％-100％)进行融合判断，从而甄选异常数据，并将异常通过显示子系统呈现给操作者进行判断。

上述系统能够通过有网络的计算机或终端程序登录云平台，实现对厂区内各静调试验线上的远程监控，了解各轨道交通车辆的制动状态。

在其他实施例中，上述系统的各电源子系统或电源系统，也可以更改为其他供电设备，再次不再赘述。

基于上述实施例的轨道车辆制动状态判断方法的步骤具体为：

以每一辆车为单位，在每一个转向架处，车下靠近转向架位置与车体中心线附近布置本地采集子系统，并将对应的压力传感器和轮对动作传感器进行安装；

从头车开始，依次按照1、2、3、4(、5、6、7、8)，设置第1、2、3、4(、5、6、7、8)辆车“车辆制动状态检测系统”的地址拨码系统，分别为000，001，010，011(，100，101，110，111)，以及对应的第一本地采集子系统和第二本地采集子系统的拨码系统；

根据车辆头车的电气原理，依次接上“制动状态主控系统”的“制动指令采集子系统”的“紧急制动+”和“紧急制动-”、PWM信号(或“制动指令1”、“制动指令2”和“制动指令3”)；

将各设备的电源接入，并打开电源开关；

操作制动状态主控系统的显示子系统，检查各个设备的通讯状态，状态良好，则继续进行其他的车辆试验，若异常，无法通讯，则排除故障后，方可继续进行试验；

按照项目的制动系统静态试验大纲或调试记录文件进行试验；

操作司控器至最大常用制动FSB(7级或100％)后，通过显示子系统观察本轨道交通车辆的所有制动缸(制动压力BCP＞0kPa)和轮对状态(制动)，无异常报出后，则判断为车辆所有制动缸和轮对状态正确，可继续进行后续试验；

操作司控器至N位(切除保持制动HB)，通过显示子系统观察本轨道交通车辆的所有制动缸(制动压力BCP＝0kPa)和轮对状态(缓解)，无异常报出后，则判断为车辆所有制动缸和轮对状态正确，可继续进行后续试验；

本系统在电源投入后，一直处于工作状态，实时将异常数据报出，无需操作者下车进行状态设定；

制动静态试验完成，可通过后台将试验结果进行打印、存储和曲线呈现；

将所有设备断电进行拆卸。

上述实施例采用低功耗传感器，完成每一辆车各个车轮的分散数据采集，将轨道车辆的信息上传至位于每一辆车的上位机内进行本地数据显示和存储，克服了在主机厂内制动试验后，在后续静态试验过程中，无法实时监控所有车辆制动或缓解信息，从而无法对静态试验车辆在制动试验过程的异常进行反馈和处置的问题，从而达到了自轨道交通车辆编组到动态试验前，实时监测所有车辆在静态调试过程中的制动缓解状态以及司控器的指令输出，对静态调试过程中动作异常的车辆(或者转向架，或者轴，或者轮对)进行及时反馈或处置，实时性强，定位准确，提高静态调试过程中制动试验人员的安全性，降低人工成本，完全独立，系统接口少，功能完善，扩展方便，实用性强。

本发明的另一典型实施例，一种轨道车辆制动状态判断方法，包括以下步骤：

获取轨道车辆的转向架各轴的制动压力值，获取轨道车辆轮对的状态；

根据轨道车辆制动状态、相应制动压力值和轮对状态进行融合判断，确定是否存在异常数据。

具体的，根据轨道车辆制动状态、相应制动压力值和轮对状态进行融合判断的具体过程包括：若轨道车辆的转向架各轴的制动压力值表征的制动状态，和采集的各轮对状态，有任何一个不统一，则判断为异常。

本发明的另一典型实施例，一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述方法的步骤。

本发明的另一典型实施例，一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述方法的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。