列车制动缸压力控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种列车制动缸压力控制方法及系统，所述方法包括：列车出库前，在紧急制动试验的控制策略下采集电磁阀输出的Cv压力值；根据所述Cv压力值计算电磁阀参数；列车上线运行时，根据采集到的多组C‑Cv压力值更新中继阀的C‑Cv线性拟合函数；根据预设的C压力目标值以及所述C‑Cv线性拟合函数计算得到Cv压力目标值；根据所述Cv压力目标值以及所述电磁阀参数输出一控制信号，控制电磁阀动作以输出对应的Cv压力。本发明专利技术通过估计电磁阀和中继阀参数，并依此进行制动缸压力控制，具有更高的精确度，更快的控制速度，更少的电磁阀动作次数，极大的提升了阀的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
列车制动缸压力控制方法及系统
本专利技术涉及城市轨道交通车辆技术，特别涉及一种可应用于动车组的列车制动缸压力控制方法及系统。
技术介绍
目前国内运营的动车组或城市轨道交通列车的空气制动中，制动缸压力的控制普遍采用一对电磁阀和一个中继阀作为主要执行机构。电子系统控制电磁阀充风/排风动作，通过中继阀进行流量放大，使制动缸压力达到设定值后，驱动制动夹钳，使闸片与闸瓦间形成一定摩擦力，从而实现列车的空气制动。图1是电磁阀和中继阀的气路连接图。如图所示，中继阀3以R口的总风缸空气作为来源，根据Cv口的输入压力对C口输出的制动缸压力进行数值调节和流量放大。当电磁阀1和电磁阀2均得电动作时，空气由总风缸充入，此时中继阀3的Cv口输入压力升高；当电磁阀1和电磁阀2均失电时，空气排出，中继阀3的Cv口输入压力降低。当中继阀3的T口有压力输入时，C口输出低压力，以保证列车在高速行驶时的制动力不超过黏着极限。传统的制动缸压力控制过程是通过出厂前对中继阀在升降压/高低速下的C-Cv特性进行线性拟合，基于该拟合结果，根据C压力设定值计算出Cv压力设定值，再基于PWM对电磁阀进行开闭控制，对Cv压力进行闭环控制而实现的。在基于PWM对Cv压力进行的控制中，虽然控制精度能够保证，但采用控制误差和当前Cv压力区间作为输入，使得当Cv压力接近目标值时，控制系统输出PWM信号占空比为小于100％的变化值，造成电磁阀1和电磁阀2频繁动作。此外，由于批量生产中继阀的个体差异和运用环境不同，C-Cv的线性拟合与实际之间存在差异，导致Cv压力达到目标值后，制动缸C压力与设定值间具有较大差距。图2所示的传统的制动缸压力控制方法并不考虑电磁阀和中继阀的特性变化和动作次数，对中继阀3的C口处的压力控制是开环的，且在实际运用中需根据压力区间重新调整控制参数，因而导致了更多的工作量和控制的制动缸压力偏离目标，这将对列车的制动性能和阀的使用寿命产生负面影响。例如在基于PWM的控制中，根据Cv误差，采用PID等方法进行压力调节时，当Cv压力接近目标值时，电磁阀会频繁进行充/排风动作，极大的降低了电磁阀的使用寿命；此外，由于长时间不同环境、工况下的使用以及阀的老化，控制算法中的关键参数：如电磁阀开闭响应时间、100％占空比下单周期压力最大变化值，以及中继阀在高低速、升降压下工况下的C-Cv特性均会发生变化，从而使输出的C压力偏离其目标值。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种列车制动缸压力控制方法，包括：列车出库前，输出压力控制策略控制电磁阀，并采集Cv压力变化至冗余紧急制动压力过程中的多个Cv压力值；根据所述多个Cv压力值计算电磁阀参数；列车上线运行时，根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数；根据预设的C压力目标值以及所述C-Cv线性拟合函数计算得到Cv压力目标值；根据所述Cv压力目标值以及所述电磁阀参数输出一控制信号，控制电磁阀动作以输出对应的Cv压力。在一实施例中，所述列车制动缸压力控制方法还包括：根据当前开闭控制周期内采集的Cv压力实际值、所述Cv压力目标值以及所述电磁阀参数计算下一开闭控制周期内的电磁阀输出占空比；当所述电磁阀输出占空比为100％时，根据预设的第一更新函数对电磁阀的Cv压力变化序列进行更新。在一实施例中，所述列车制动缸压力控制方法还包括：连续采集中继阀的输入R压力；若当前时刻的R压力值与前一时刻的R压力值的绝对差值超过变化阈值，根据预设的第二更新函数对当前时刻电磁阀的Cv压力变化序列进行更新。在一实施例中，所述根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数，包括：将预先设定的Cv压力值区间分割为m个连续区间；分别在每个区间内连续采集两组C-Cv压力值；分别根据每个区间的两组C-Cv压力值以及前一时刻该区间的斜率与截距计算当前时刻该区间的斜率和截距以更新对应的区间C-Cv线性拟合函数。在一实施例中，所述列车制动缸压力控制方法还包括：采集当前时刻输出的C压力实际值以及Cv压力实际值；根据所述C压力实际值、Cv压力实际值以及对应的区间C-Cv线性拟合函数的斜率与截距计算Cv压力补偿值；根据所述Cv压力补偿值对所述Cv压力目标值进行补偿。本专利技术还提供一种列车制动缸压力控制系统，该系统包括：第一压力控制器，用于在列车出库前，输出压力控制策略控制电磁阀，并采集Cv压力变化至冗余紧急制动压力过程中的多个Cv压力值；电磁阀参数估计模块，用于根据所述多个Cv压力值计算电磁阀参数；中继阀参数估计模块，用于在列车上线运行时，根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数；线性拟合模块，用于根据预设的C压力目标值以及所述C-Cv线性拟合函数计算得到第一Cv压力目标值；第二压力控制器，用于根据所述第一Cv压力目标值以及所述电磁阀参数输出一控制信号，控制电磁阀动作以输出对应的Cv压力。在一实施例中，所述第二压力控制器包括：占空比计算单元，用于根据当前开闭控制周期内采集的Cv压力实际值、所述第一Cv压力目标值以及所述电磁阀参数计算下一开闭控制周期内的电磁阀输出占空比；第一压力变化序列更新单元，用于当所述电磁阀输出占空比为100％时，根据预设的第一更新函数对电磁阀的Cv压力变化序列进行更新。在一实施例中，所述第二压力控制器包括：R压力采集单元，用于连续采集中继阀的输入R压力；第二压力变化序列更新单元，用于若当前时刻的R压力值与前一时刻的R压力值的绝对差值超过变化阈值，根据预设的第二更新函数对当前时刻电磁阀的Cv压力变化序列进行更新。在一实施例中，所述中继阀参数估计模块包括：压力值分段单元，用于将预先设定的Cv压力值区间分割为m个连续区间；第一采集单元，用于分别在每个区间内连续采集两组C-Cv压力值；第一计算单元，用于分别根据每个区间的两组C-Cv压力值以及前一时刻该区间的斜率与截距计算当前时刻该区间的斜率和截距以更新对应的区间C-Cv线性拟合函数。在一实施例中，所述列车制动缸压力控制系统还包括压力补偿模块，所述压力补偿模块包括：第二采集单元，用于采集当前时刻输出的C压力实际值以及Cv压力实际值；第二计算单元，用于根据所述C压力实际值、Cv压力实际值以及对应的区间C-Cv线性拟合函数的斜率与截距计算Cv压力补偿值；压力补偿单元，用于根据所述Cv压力补偿值对所述Cv压力目标值进行补偿。本专利技术提供的列车制动缸压力控制方法及系统采用估计电磁阀和中继阀参数，并依此进行制动缸压力控制，相比以往的控制方法，具有更高的精确度，更快的控制时间，更少的电磁阀动作次数，极大的提升了阀的使用寿命，实时参数估计节省了大量人工标定工作。经过初步验证，本专利技术的压力控制方法及系统的控制效果可以实现电磁阀动作1-2次后制动缸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车制动缸压力控制方法，其特征在于，包括：/n列车出库前，输出压力控制策略控制电磁阀，并采集Cv压力变化至冗余紧急制动压力过程中的多个Cv压力值；/n根据所述多个Cv压力值计算电磁阀参数；/n列车上线运行时，根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数；/n根据预设的C压力目标值以及所述C-Cv线性拟合函数计算得到Cv压力目标值；/n根据所述Cv压力目标值以及所述电磁阀参数输出一控制信号，控制电磁阀动作以输出对应的Cv压力。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车制动缸压力控制方法，其特征在于，包括：
列车出库前，输出压力控制策略控制电磁阀，并采集Cv压力变化至冗余紧急制动压力过程中的多个Cv压力值；
根据所述多个Cv压力值计算电磁阀参数；
列车上线运行时，根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数；
根据预设的C压力目标值以及所述C-Cv线性拟合函数计算得到Cv压力目标值；
根据所述Cv压力目标值以及所述电磁阀参数输出一控制信号，控制电磁阀动作以输出对应的Cv压力。


2.根据权利要求1所述的列车制动缸压力控制方法，其特征在于，还包括：
根据当前开闭控制周期内采集的Cv压力实际值、所述Cv压力目标值以及所述电磁阀参数计算下一开闭控制周期内的电磁阀输出占空比；
当所述电磁阀输出占空比为100％时，根据预设的第一更新函数对电磁阀的Cv压力变化序列进行更新。


3.根据权利要求1所述的列车制动缸压力控制方法，其特征在于，还包括：
连续采集中继阀的输入R压力；
若当前时刻的R压力值与前一时刻的R压力值的绝对差值超过变化阈值，根据预设的第二更新函数对当前时刻电磁阀的Cv压力变化序列进行更新。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的列车制动缸压力控制方法，其特征在于，所述根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数，包括：
将预先设定的Cv压力值区间分割为m个连续区间；
分别在每个区间内连续采集两组C-Cv压力值；
分别根据每个区间的两组C-Cv压力值以及前一时刻该区间的斜率与截距计算当前时刻该区间的斜率和截距以更新对应的区间C-Cv线性拟合函数。


5.根据权利要求4所述的列车制动缸压力控制方法，其特征在于，还包括：
采集当前时刻输出的C压力实际值以及Cv压力实际值；
根据所述C压力实际值、Cv压力实际值以及对应的区间C-Cv线性拟合函数的斜率与截距计算Cv压力补偿值；
根据所述Cv压力补偿值对所述Cv压力目标值进行补偿。


6.一种列车制动缸压力控制系统，其特征在于，包括：
第一压力控制器，用于在列车出库前，输出压力控制策略控制电磁阀，并采集Cv压力变化至冗余紧急制动压力过程中的多个Cv压力值；
电磁阀参数估计模块，用于根据所述多个Cv压力值计算电磁阀参数；
中继阀参数估计模块，用于在列车上线运行时，根据采集到的多组C-Cv压力值更新中继阀的C-Cv线性拟合函数；
线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，曹宏发，王鹏，章阳，蔡田，程宏明，安志鹏，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，北京纵横机电科技有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，铁科纵横天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11