电制动模拟系统、制动仿真平台及电制动模拟方法技术方案

电制动模拟系统，用于模拟列车制动系统所需电制动力，包括电制动力模拟单元，具体包括牵引参数配置模块、速度比较单元、电制动力生成单元、电制动力保持单元和电制动力衰减单元。根据牵引参数配置模块输入的牵引参数及模拟司控台指令信号，模拟生成实际所需电制动力。半实物制动仿真平台，包括制动控制单元和电制动模拟系统。通过电制动模拟的方法，提供了在地面工厂环境下，进行有电制动介入的与实际运行工况基本一致实验的软件支持，可以用于列车制动仿真系统，以检测制动控制单元的性能。

Simulation system of electric braking, braking simulation platform and simulation method of electric braking

The electric braking simulation system is used to simulate the braking power required by the train braking system, including the electric power simulation unit, including the traction parameter configuration module, the speed comparison unit, the electric power generation unit, the electric power maintenance unit and the electric power attenuation unit. According to the traction parameters, the traction parameters and the analog signal of the control desk are simulated to simulate the actual electric power. The hardware in the loop braking simulation platform, including the brake control unit and the electric braking simulation system. By means of electric brake simulation, the software support of electric brake intervention is basically consistent with actual operation conditions under ground factory environment. It can be used for train brake simulation system to detect the performance of brake control unit.

【技术实现步骤摘要】
电制动模拟系统、制动仿真平台及电制动模拟方法
本专利技术属于计算机、系统仿真
，设计一种周期性列车制动仿真系统中电制动模拟系统及方法。
技术介绍
城市轨道交通车辆制动系统为例，他是城轨车辆的关键部件之一，制动系统的性能好坏，关系到车辆综合技术水平和运行质量。制动系统与列车的安全运行直接相关，所以其可靠性要求尤为重要。车辆制动系统是城市轨道交通设备国产化的重点和难点之一。实践证明，试验方法和手段在制动系统的研究、开发和技术进步中都发挥了极大的作用，没有先进的技术装备，自主创新很难以顺利实现。在作为制动系统相关设备的制动试验台方面，各个先进的地铁车辆制动系统生产公司(德国Konrr公司、法维莱公司等)都配备了相应的地铁制动系统半实物仿真平台，以提高其地铁车辆制动系统的研究水平和检测水平。现状及问题：目前正在进行城市轨道车辆制动系统国产化研究开发，制动系统的研发必然需要相关的实验设备。国内现仅有功能单一的地铁制动试验台，无法对城轨车辆制动系统进行1:1的模拟试验，也无法在装车前地面环境下进行与实际运行工况基本一致的实验，并且即使高价从国外进口的类似地铁制动试验装置也只能用于检修，不具研究、开发功能。城轨车辆在实际运行中，制动力的施加会以：1.仅施加电制动力(由牵引控制系统施加)，2.仅施加空气制动力(由空气制动系统施加)，3.电制动力和空气制动力联合施加，这三种形式出现。因此，电制动力的介入是城轨车辆实际运行中一种非常重要的工况。然而，在地面工厂条件下，搭建具有空气制动系统和牵引控制系统的实物实验台是非常耗时费力、颇耗资源的艰巨工作。且存在两个非常难以克服的困难：1.项目开展中，往往两个系统都处于紧张、繁重的研发中，都有各自需要攻克的问题，很难保证同步和有效的联调；2.很难模拟城轨车辆实际运行状态。为此，研究一种采用软件仿真的方式模拟城轨车辆实际运行时电制动力施加的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供电制动力模拟系统，基于该系统，提供一种具有电制动模拟功能的列车半实物制动仿真平台，以用于列车制动控制单元的性能检测，同时，还提供一种电制动力模拟方法。为实现以上目的，本专利技术提供以下技术方案：电制动模拟系统，用于模拟列车制动系统所需电制动力，包括用于模拟司控台指令的司控台指令模拟单元，以及，用于根据司控台指令模拟建立电制动力的电制动力模拟单元；所述电制动力模拟单元包括：牵引参数配置模块：用以输入电制动参数，所述电制动参数包括电制动力最大值，以及，电制动力模拟加速度上升/下降斜率；速度比较单元：用以比较列车运行速度与电制动所需速度；电制动力建立单元：用以根据列车载荷质量、电制动力模拟加速度上升斜率，按时间模拟建立电制动力直至实际所需电制动力值；电制动力保持单元：用以根据电制动力建立单元建立的实际所电制动力值持续稳定输出电制动力；电制动力衰减单元：用以根据列车载荷质量、电制动力模拟加速度下降斜率，按时间将电制动力衰减至实际所需电制动力值或0。作为优选：制动力模拟单元进一步包括：所需电制动力计算模块：用于根据列车载荷及司控台指令计算制动所需电制动力；实际所需电制动力计算模块：用以比较电制动力最大值及所需电制动力值，获得实际所需电制动力。作为优选：所述电制动参数进一步包括电制动力建立延时时间和电制动力衰减延时时间；所述电制动模拟系统进一步包括延时单元：包括用于在接收到司控台制动指令后，根据电制动力建立延时时间延时调用电制动力建立单元的电制动力建立延时单元；以及，用于在满足电制动力衰减条件下，根据电制动力衰减延时时间延时调用电制动力衰减单元的电制动电制动力衰减延时单元。半实物制动仿真平台，包括实物系统及仿真平台系统，所述实物系统包括列车制动控制单元，所述仿真平台系统包括上述的电制动模拟系统，仿真工作过程中，电制动模拟系统模拟建立制动控制信号以控制制动控制单元工作，对制动控制系统进行测试验证。电制动力模拟方法，采用上述半实物制动仿真平台：一个制动仿真任务周期分为多个任务子周期，每个任务子周期均对应一个周期子任务，所述周期子任务包括制动电制动模拟任务；在电制动模拟任务对应的任务子周期内检测到司控台模拟指令信号后，开始电制动模拟过程。作为优选：所述电制动模拟过程具体包括：电制动力建立：输入电制动力最大值FMAX、电制动力模拟加速度上升斜率kupslope，单个任务周期内，电制动力增量为ΔF＝m*kupslope*Δt，其中Δt为电制动模拟任务对应的任务子周期时长，n个任务周期后，电制动力达到实际所需电制动力；电制动力维持：按实际所需电制动力值持续输出电制动力；电制动力衰减：输入电制动力模拟加速度下降斜率kdownslope，单个任务周期内，电制动力衰减量为ΔF＝m*kdownslope*Δt，其中Δt为电制动模拟任务对应的任务子周期时长，n个任务周期后，电制动力衰减达到实际所需电制动力值或0。作为优选：进一步包括以下步骤：计算制动所需电制动力Fneed＝m*a，其中Fneed为制动所需电制动力，m为列车载荷质量，a为司控台指令对应的加速度值；比较输入电制动力最大值FMAX与实际所需电制动力值Fneed，以二者当中的较小值作为实际所需电制动力值FactualNeed。作为优选，进一步包括以下步骤，在电制动力值小于实际所需电制动力值，或，车速小于电制动力施加速度下限值时，电制动力衰减。作为优选：进一步包括以下步骤，输入电制动力建立延时时间和电制动力衰减延时时间，在接收到司控台制动指令后，根据电制动力建立延时时间延时进行电制动力建立；以及，用于在满足电制动力衰减条件下，根据电制动力衰减延时时间延时进行电制动力衰减。本专利技术的有益效果为：电制动模拟方法提供了在地面工厂环境下，进行有电制动介入的与实际运行工况基本一致实验的软件支持，可以用于列车制动仿真系统，以检测制动控制单元的性能。电制动模拟过程中，实验人员可通过人机界面输入不同的参数值,来改变状态机的配置,以适配不同的城轨车辆模拟仿真的要求，通用性强。附图说明图1为电制动力模拟系统结构示意图；图2为列车半实物制动仿真平台结构示意图；图3为制动仿真平台结构示意图；图4为制动仿真平台应用层模块结构示意图；图5为制动仿真平台功能层模块结构示意图；图6为制动仿真平台I/O层模块结构示意图；图7为电制动力模拟流程图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施方式进行清楚完整地描述。显然，具体实施方式所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术首先提供了一种用于模拟列车制动系统所需电制动力的电制动力模拟系统。电制动模拟系统，包括用于模拟司控台指令的司控台指令模拟单元，以及，用于根据司控台指令模拟建立电制动力的电制动力模拟单元。电制动力模拟单元包括：牵引参数配置模块：用以输入电制动参数，所述电制动参数包括电制动力最大值FMAX，以及，电制动力模拟加速度上升/下降斜率；其中电制动力最大值用于表示想要模拟输出的电制动力的大小，电制动力模拟上升/下降斜率用于表示电制动力模拟建立或衰减的变化速率。速度比较单元：用以比较列车运行速度与电制动所需速度；列车运本文档来自技高网...

【技术保护点】
电制动模拟系统，用于模拟列车制动系统所需电制动力，其特征在于：包括用于模拟司控台指令的司控台指令模拟单元，用于根据司控台指令模拟建立电制动力的电制动力模拟单元，以及，用于检测列车运行速度的速度检测单元；所述电制动力模拟单元包括：牵引参数配置模块：用以输入电制动参数，所述电制动参数包括电制动力最大值，以及，电制动力模拟加速度上升/下降斜率；速度比较单元：用以比较列车运行速度与电制动所需速度；电制动力建立单元：用以根据列车载荷质量、电制动力模拟加速度上升斜率，按时间模拟建立电制动力直至实际所需电制动力值；电制动力保持单元：用以根据电制动力建立单元建立的实际所电制动力值持续稳定输出电制动力；电制动力衰减单元：用以根据列车载荷质量、电制动力模拟加速度下降斜率，按时间将电制动力衰减至实际所需电制动力值或0。

【技术特征摘要】
1.电制动模拟系统，用于模拟列车制动系统所需电制动力，其特征在于：包括用于模拟司控台指令的司控台指令模拟单元，用于根据司控台指令模拟建立电制动力的电制动力模拟单元，以及，用于检测列车运行速度的速度检测单元；所述电制动力模拟单元包括：牵引参数配置模块：用以输入电制动参数，所述电制动参数包括电制动力最大值，以及，电制动力模拟加速度上升/下降斜率；速度比较单元：用以比较列车运行速度与电制动所需速度；电制动力建立单元：用以根据列车载荷质量、电制动力模拟加速度上升斜率，按时间模拟建立电制动力直至实际所需电制动力值；电制动力保持单元：用以根据电制动力建立单元建立的实际所电制动力值持续稳定输出电制动力；电制动力衰减单元：用以根据列车载荷质量、电制动力模拟加速度下降斜率，按时间将电制动力衰减至实际所需电制动力值或0。2.如权利要求1所述的电制动模拟系统，其特征在于：电制动力模拟单元进一步包括：所需电制动力计算模块：用于根据列车载荷及司控台指令计算制动所需电制动力；实际所需电制动力计算模块：用以比较电制动力最大值及所需电制动力值，获得实际所需电制动力。3.如权利要求1所述的电制动模拟系统，其特征在于：所述电制动参数进一步包括电制动力建立延时时间和电制动力衰减延时时间；所述电制动模拟系统进一步包括延时单元：包括用于在接收到司控台制动指令后，根据电制动力建立延时时间延时调用电制动力建立单元的电制动力建立延时单元；以及，用于在满足电制动力衰减条件下，根据电制动力衰减延时时间延时调用电制动力衰减单元的电制动电制动力衰减延时单元。4.半实物制动仿真平台，其特征在于，包括实物系统及仿真平台系统，所述实物系统包括列车制动控制单元，所述仿真平台系统包括权利要求1或2或3所述的电制动模拟系统，所述电制动模拟系统模拟建立生成制动控制信号以控制制动控制单元工作。5.电制动力模拟方法，采用权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴向宁，王继刚，王玉波，石喆文，李润华，安震，张乾乾，葛永，赵庆刚，古龙瑞，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37