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CN111634276A - 一种城轨地铁车辆、冗余制动系统和控制方法 - Google Patents

一种城轨地铁车辆、冗余制动系统和控制方法 Download PDF

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CN111634276A CN202010535733.0A CN202010535733A CN111634276A CN 111634276 A CN111634276 A CN 111634276A CN 202010535733 A CN202010535733 A CN 202010535733A CN 111634276 A CN111634276 A CN 111634276A
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electronic brake
pneumatic
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付建鹏
郭涛
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CRRC Dalian Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种城轨地铁车辆、冗余制动系统和控制方法，包括第一电子制动控制单元、第二电子制动控制单元、第一气动控制单元和第二气动控制单元，第一电子制动控制单元控制第一气动控制单元，第二电子制动控制单元控制第二气动控制单元；在第二电子制动控制单元故障时，由第一电子制动控制单元控制；第一气动控制单元连接第二电子制动控制单元，以在第一电子制动控制单元故障时，由第二电子制动控制单元控制。当一个电子制动控制单元故障时，相邻的电子制动控制单元可以自动接管制动控制功能，同时对两个气动控制单元进行制动力控制，不会造成因电子控制单元故障而导致制动力损失，车辆运营不会受故障影响。

Description

一种城轨地铁车辆、冗余制动系统和控制方法
技术领域
本发明涉及城轨地铁控制技术领域，尤其涉及一种城轨地铁车辆及其冗余制动系统，以及对应的冗余制动控制方法。
背景技术
目前国内城轨地铁车辆空气制动系统主要构成为电子制动控制单元(EBCU)、气动控制单元(EBCU)及基础制动单元，其中电子制动控制单元(EBCU)控制气动控制单元(BCU)的鞲鞴阀动作从而对转向架的基础制动单元进行制动力控制，是车辆制动系统控制核心。一旦电子制动控制单元故障，则对应的转向架将失去制动力，为了行车安全，通常车辆采用降速运行方式完成本次运营，待返回车辆段后进行检修，这种处理方式下，一旦电子制动控制单元故障，会为了保证运营安全，会相应延长发车间隔时间，对整条地铁运营线路造成影响。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种城轨地铁车辆及其冗余制动系统，以及对应的冗余制动控制方法。以解决现有技术的电子制动控制单元故障所带来的技术问题。
一方面，本发明实施例所公开的一种城轨地铁车辆冗余制动系统，其包括第一电子制动控制单元、第二电子制动控制单元、第一气动控制单元和第二气动控制单元，其中，所述第一电子制动控制单元控制所述第一气动控制单元，所述第二电子制动控制单元控制所述第二气动控制单元；
并且，
所述第二气动控制单元连接所述第一电子制动控制单元，以在所述第二电子制动控制单元故障时，由所述第一电子制动控制单元控制；
所述第一气动控制单元连接所述第二电子制动控制单元，以在所述第一电子制动控制单元故障时，由所述第二电子制动控制单元控制。
进一步地，还包括CAN网络监控单元，所述CAN网络监控单元监测所述第一电子制动控制单元和所述第二电子制动控制单元的工作状态，并将所述第一电子制动控制单元的工作状态发送给所述第二电子制动控制单元，将所述第二电子控制单元的工作状态发送给所述第一电子制动控制单元。
进一步地，还包括第一转向架基础制动单元和第二转向架基础制动单元；
所述第一气动控制单元控制所述第一转向架基础制动单元，所述第二气动控制单元控制所述第二转向架基础制动单元。
进一步地，所述第一气动控制单元通过第一接触器分别连接所述第一电子制动控制单元和所述第二电子制动控制单元；
所述第二气动控制单元通过第二接触器分别连接所述第一电子制动控制单元和所述第二电子制动控制单元。
进一步地，所述第一气动控制单元连接所述第一电子制动控制单元的主制动控制板卡，所述第一气动控制单元连接所述第二电子制动控制单元的备用制动控制板卡；
所述第二气动控制单元连接所述第一电子制动控制单元的备用制动控制板卡，所述第二气动控制单元连接所述第二电子制动控制单元的主制动控制板卡。
另一方面，本发明实施例还公开了一种城轨地铁车辆，其包括分别设置在所述城轨地铁车辆的每节车厢的两套上述的城轨地铁车辆冗余制动系统。
本发明实施例还公开了一种城轨地铁车辆冗余制动控制方法，对于每个转向架的基础制动单元设置一套对应的气动控制单元和电子制动控制单元，通过电子制动控制单元控制所述气动控制单元，从而控制基础制动单元制动力的施加与缓解，当其中一个电子制动控制单元故障时，由另一电子制动控制单元同时控制两个气动控制单元，实现对每节车辆所有的基础制动单元的制动力控制。
进一步地，通过制动系统的CAN网络监控单元监控电子制动控制单元的工作状态，当发现其中一个电子制动控制单元故障时，通知另一电子制动控制单元接管控制。
进一步地，每个电子制动控制单元分别设置主制动控制板卡和备用制动控制板卡，主制动控制板卡连接与其对应的气动控制单元，备用制动控制板卡连接另一气动控制单元。
进一步地，正常工作时电子制动控制单元通过内部单选触点开关控制主制动控制板卡与气动控制单元的控制连接，当电子制动控制单元故障时，单选触点开关会自动复位，与同节车辆的另一个电子制动控制单元备用板卡控制连接，无需司机进行控制操作，制动系统会将该故障记录并告知司机，待车辆运营结束后回段检修。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明的一种城轨地铁车辆及其冗余制动系统，以及对应的冗余制动控制方法，当一个电子制动控制单元(EBCU)故障时，相邻的电子制动控制单元(EBCU)可以自动接管制动控制功能，同时对两个气动控制单元(BCU)进行制动力控制，不会造成因电子控制单元故障而导致制动力损失，车辆运营不会受故障影响。
附图说明
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的一种城轨地铁车辆结构示意图。
图2为本发明一实施例的一种城轨地铁车辆冗余制动控制电气原理图。
图3为本发明一实施例的一种城轨地铁车辆的电子制动控制单元结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
如图1-图3所示，本发明一些实施例公开了一种城轨地铁车辆冗余制动系统，包括第一电子制动控制单元1、第二电子制动控制单元2、第一气动控制单元3和第二气动控制单元4，其中，所述第一电子制动控制单元1控制所述第一气动控制单元3，所述第二电子制动控制单元2控制所述第二气动控制单元4；并且，所述第二气动控制单元4连接所述第一电子制动控制单元1，以在所述第二电子制动控制单元2故障时，由所述第一电子制动控制单元1控制；
所述第一气动控制单元3连接所述第二电子制动控制单元2，以在所述第一电子制动控制单元1故障时，由所述第二电子制动控制单元2控制。
本发明一些实施例还公开了一种城轨地铁车辆的冗余制动控制方法，对于某一车厢转向架对应的两个基础制动单元分别设置对应的气动控制单元和电子制动控制单元，通过电子制动控制单元控制所述气动控制单元，从而控制基础制动单元，当其中一个电子制动控制单元故障时，由另一电子制动控制单元同时控制两个气动控制单元。
采用上述实施例的城轨地铁车辆冗余控制系统及冗余控制方法，当一个电子制动控制单元(EBCU)故障时，相邻的电子制动控制单元(EBCU)可以自动接管制动控制功能，同时对两个气动控制单元(BCU)进行制动力控制，不会造成因电子控制单元故障而导致制动力损失，车辆运营不会受故障影响。
本发明一些实施例所公开的城轨地铁车辆及其冗余制动系统和控制方法，在上述实施例的基础上，还包括CAN网络监控单元5，所述CAN网络监控单元5监测所述第一电子制动控制单元1和所述第二电子制动控制单元2的工作状态，通过CAN网将所述第一电子制动控制单元1的工作状态发送给所述第二电子制动控制单元2，将所述第二电子控制单元的工作状态发送给所述第一电子制动控制单元1。通过制动系统的CAN网络监控单元5监控本单元内全部的电子制动控制单元的工作状态，当发现其中一个电子制动控制单元故障时，通知另一电子制动控制单元接管控制。
即在同一节车辆上配置两套制动控制单元，即两个电子制动控制单元(EBCU)和两个气动控制单元(BCU)。正常情况下为一个电子制动控制单元(EBCU)控制一个气动控制单元(BCU)，当一个电子制动控制单元(EBCU)故障时，相邻的电子制动控制单元(EBCU)可以自动接管制动控制功能，同时对两个气动控制单元(BCU)进行制动力控制，制动功能不受影响。
具体地，本发明一些实施例所公开的城轨地铁车辆及其冗余制动系统和控制方法，在上述实施例的基础上，冗余制动系统还包括第一转向架基础制动单元和第二转向架基础制动单元；所述第一气动控制单元3控制所述第一转向架基础制动单元，所述第二气动控制单元4控制所述第二转向架基础制动单元。
本发明一些优选的实施方法中，所述第一气动控制单元3通过第一接触器8分别连接所述第一电子制动控制单元1和所述第二电子制动控制单元2；所述第二气动控制单元4通过第二接触器9分别连接所述第一电子制动控制单元1和所述第二电子制动控制单元2。进一步地，所述第一气动控制单元3连接所述第一电子制动控制单元1的主制动控制板卡10，所述第一气动控制单元3连接所述第二电子制动控制单元2的备用制动控制板卡11；所述第二气动控制单元4连接所述第一电子制动控制单元1的备用制动控制板卡11，所述第二气动控制单元4连接所述第二电子制动控制单元2的主制动控制板卡10。即每个电子制动控制单元分别设置主制动控制板卡10和备用制动控制板卡11，主制动控制板卡10连接与其对应的气动控制单元，备用制动控制板卡11连接另一气动控制单元。
针对某一城轨地铁车辆，可包括分别设置在所述城轨地铁车辆的首尾车厢的两套上述的城轨地铁车辆冗余制动系统。
实施例1
以某地铁项目为例，如图1，图2所示，制动系统的电子制动控制单元(EBCU)内部设有多个接口板卡，如图3所示的电子制动控制单元外形图，其中，该电子制动控制单元包括电源模块板卡A50 13，接口板卡A10 15,接口板卡A9 16,接口板卡A7 18，接口板卡A6 19,CAN网板卡A4 21，以及网络通讯板卡A2 23。制动控制接口包含在其中两个板卡(即主制动控制板卡10和备用制动控制板卡11)内。主制动控制板卡10控制本单元对应的BCU气动阀，备用制动控制板卡11控制本车另一个BCU气动阀，这两块板卡为同步控制，正常情况下，制动备用控制板卡11与非本地气动单元控制电路为断开。每个电子制动控制单元的状态可以通过制动系统CAN网络互相监控，当检测到另一个电子制动控制单元EBCU故障时，故障的电子制动控制单元按故障导向安全原则自动复位到被动控制状态。非故障的制动单元的第二块板卡对故障单元对应的BCU气动阀进行控制，接管故障单元的制动控制功能。另外，车辆还配置双通道轴速度传感器12，用于检测车轮滑行状态，可以同时为第一电子制动控制单元和第二电子制动控制单元提供车轴速度信号，保证在任何一个电子制动控制单元故障时，另一个完好的电子制动控制单元仍然可以进行车辆滑行检测功能。其中，冗余控制功能的电气原理如图2所示。
综上所述，本发明实施例所公开的城轨地铁车辆及其冗余制动系统和控制方法，电子制动控制单元发生故障时系统实现自动切换故障部分制动接管的控制逻辑设计方案，在电子制动控制单元发生单点故障时，不会影响车辆的运行，不会因单点故障限速运行而造成整条运营线路连锁反应的延误。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城轨地铁车辆冗余制动系统，其特征在于，包括第一电子制动控制单元、第二电子制动控制单元、第一气动控制单元和第二气动控制单元，其中，所述第一电子制动控制单元控制所述第一气动控制单元，所述第二电子制动控制单元控制所述第二气动控制单元；
并且，
所述第二气动控制单元连接所述第一电子制动控制单元，以在所述第二电子制动控制单元故障时，由所述第一电子制动控制单元控制；
所述第一气动控制单元连接所述第二电子制动控制单元，以在所述第一电子制动控制单元故障时，由所述第二电子制动控制单元控制。
2.根据权利要求1所述的城轨地铁车辆冗余制动系统，其特征在于，还包括CAN网络监控单元，所述CAN网络监控单元监测所述第一电子制动控制单元和所述第二电子制动控制单元的工作状态，并将所述第一电子制动控制单元的工作状态发送给所述第二电子制动控制单元，将所述第二电子控制单元的工作状态发送给所述第一电子制动控制单元。
3.根据权利要求1所述的城轨地铁车辆冗余制动系统，其特征在于，还包括第一转向架基础制动单元和第二转向架基础制动单元；
所述第一气动控制单元控制所述第一转向架基础制动单元，所述第二气动控制单元控制所述第二转向架基础制动单元。
4.根据权利要求1所述的城轨地铁车辆冗余制动系统，其特征在于，
所述第一气动控制单元通过第一接触器分别连接所述第一电子制动控制单元和所述第二电子制动控制单元；
所述第二气动控制单元通过第二接触器分别连接所述第一电子制动控制单元和所述第二电子制动控制单元。
5.根据权利要求4所述的城轨地铁车辆冗余制动系统，其特征在于，
所述第一气动控制单元连接所述第一电子制动控制单元的主制动控制板卡，所述第一气动控制单元连接所述第二电子制动控制单元的备用制动控制板卡；
所述第二气动控制单元连接所述第一电子制动控制单元的备用制动控制板卡，所述第二气动控制单元连接所述第二电子制动控制单元的主制动控制板卡。
6.一种城轨地铁车辆，其特征在于，包括分别设置在所述城轨地铁车辆的每节车厢的两套如权利要求1-5任意一项所述的城轨地铁车辆冗余制动系统。
7.一种城轨地铁车辆冗余制动控制方法，其特征在于，对于每个转向架的基础制动单元设置一套对应的气动控制单元和电子制动控制单元，通过电子制动控制单元控制所述气动控制单元，从而控制基础制动单元，当其中一个电子制动控制单元故障时，由另一电子制动控制单元同时控制两个气动控制单元。
8.根据权利要求7所述的城轨地铁车辆冗余制动控制方法，其特征在于，通过制动系统的CAN网络监控单元监控电子制动控制单元的工作状态，当发现其中一个电子制动控制单元故障时，通知另一电子制动控制单元接管控制。
9.根据权利要求7或8所述的城轨地铁车辆冗余制动控制方法，其特征在于，每个电子制动控制单元分别设置主制动控制板卡和备用制动控制板卡，主制动控制板卡连接与其对应的气动控制单元，备用制动控制板卡连接另一气动控制单元。
10.根据权利要求7所述的城轨地铁车辆冗余制动控制方法，其特征在于，正常工作时电子制动控制单元通过内部单选触点开关控制主制动控制板卡与气动控制单元的控制连接，当电子制动控制单元故障时，单选触点开关会自动复位，与同节车辆的另一个电子制动控制单元备用板卡控制连接，无需司机进行控制操作，制动系统会将该故障记录并告知司机，待车辆运营结束后回段检修。
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