一种驼峰溜放车辆的速度控制方法及系统与流程

2021-02-05 05:02:58|

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本发明属于驼峰溜放车辆领域，特别涉及一种驼峰溜放车辆的速度控制方法及系统。

背景技术：

铁路编组站驼峰是地面上修筑得犹如骆驼峰背形状的小山丘，设计成适当的坡度，上面铺设铁路，利用车辆的重力和驼峰的坡度所产生的位能辅以机车推力来解体列车的一种调车设备。在进行驼峰调车作业时，先由调车机将车列推向驼峰，当最前面的车组接近峰顶时，提开车钩，这时就可以利用车辆自身的重力，顺坡自动溜放到编组场的预定线路上，从而可以大大提高调车作业的效率。在车组依靠自身重力的溜放过程中，为了保证安全和作业的要求，必须在一定地点设置减速器，根据需要对车组的溜行速度实行调节，使之符合运营要求。当车组进入减速器区段后，减速器可以在车组刚进入时就开始对制动，使车组的速度很早就降低到作业的要求，由于车组在减速器上运行的平均速度比较低，车组占用减速器区段的时间过长，从而影响驼峰的作业效率。

安装了减速器的驼峰场对车组的速度控制都采用的是放头拦尾制动法。所谓放头拦尾，指的是当减速器制动能力大于车组需要消耗的能量时，车组进入减速器之初可以先不加制动，即所谓“放头”，然后对车组剩下来的车辆进行制动，使车组离开减速器区段前，车组速度正好降低到计算设定值，即所谓“拦尾”。

放头拦尾制动法首先利用减速器的制动能高和溜放车组能高计算出放头量，然后在采用放头拦尾制动法控制车组的速度，计算中所采用的减速器制动能高的值是由减速器设备厂家经过多次试验后所提供的减速器的平均制动能高，但是在减速器对车组的实际控制过程中，减速器对不同车辆的实际制动能高千差万别，即计算中所使用的制动能高和实际使用中的制动能高可能不相符，如果两者相差比较大可能造成以下两种情况：

如果减速器对车辆的实际制动能高远远大于计算中所使用的制动能高，在车组离开减速器区段前，车组的实际速度早就达到了作业要求的速度值，难以收到缩短占用减速器区段时间的最佳效果；

对于特殊车轮的车组（薄轮、油轮等），减速器对车辆的实际制动能高低于计算中所使用的减速器能高，车组的实际速度有可能达不到预期值，而形成超速。

因此，如何提供一种作业效率高、安全性高的驼峰溜放车辆的速度控制方法是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种驼峰溜放车辆的速度控制方法及系统。

一种驼峰溜放车辆的速度控制方法，所述控制方法包括：

检测车组是否进入减速器区段；

当所述车组进入减速器区段后，动态计算车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

根据lf和lr的比较结果判断减速器是否开启制动；

若减速器开启制动，检测车组是否离开减速器区段；

若车组没有离开减速器区段，动态计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较；

根据能高的比较结果调整减速器的制动状态，直到所述车组离开减速器区段。

进一步地，

所述动态计算车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较为：

周期性的计算车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

所述动态计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较为：

周期性的计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较。

进一步地，

所述车组放头量lf的模型为：

lf：车组放头量的长度；lc：车组总长度；v：车组的当前速度；vout：作业要求的车组离开减速器区段时的速度；c：车组重量比；hj：减速器的制动能高；r：减速器的制动能高使用系数；g：重力加速度。

进一步地，

所述车组进入减速器区段的长度lr的模型为：

lr：车组进入减速器区段的长度；v：车组的当前速度。

进一步地，

所述车组能高hc的模型为：

lc：车组总长度；lr：车组进入减速器区段的长度；v：车组的当前速度；vout：作业要求的车组离开减速器区段时的速度；c：车组重量比；g：重力加速度。

进一步地，

所述根据lf和lr的比较结果判断减速器是否开启制动：

当lr＜lf时，动态计算所述车组放头量lf和所述车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

当lr≥lf时，减速器开启制动。

进一步地，

所述根据能高的比较结果调整减速器的制动状态包括：

当hc≥hj时，减速器维持制动；

当hc＜hj，且hc＜hj-a时，减速器缓解，所述车组匀速运行直到hc=hj时，减速器再次制动。

本发明还提供一种驼峰溜放车辆的速度控制系统，所述控制系统包括检测模块、计算模块和控制模块；其中，

所述检测模块，用于检测车组是否进入减速器区段；

所述计算模块，用于动态计算车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

所述控制模块，用于根据lf和lr的比较结果判断减速器是否开启制动；

所述检测模块，用于检测车组是否离开减速器区段；

若车组没有离开减速器区段，所述计算模块，还用于动态计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较；

所述控制模块，用于根据能高的比较结果调整减速器的制动状态，直到所述车组离开减速器区段。

进一步地，

所述动态计算车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较为：

周期性的计算所述车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

所述动态计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较为：

周期性的计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较。

进一步地，

所述车组放头量lf的模型为：

进一步地，

所述车组进入减速器区段的长度lr的模型为：

lr：车组进入减速器区段的长度；v：车组的当前速度。

进一步地，

所述车组能高hc的模型为：

进一步地，

所述根据lf和lr的比较结果判断减速器是否开启制动：

当lr＜lf时，动态计算所述车组放头量lf和所述车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

当lr≥lf时，减速器开启制动。

进一步地，

所述根据能高的比较结果调整减速器的制动状态包括：

当hc≥hj时，减速器维持制动；

当hc＜hj，且hc＜hj-a时，减速器缓解，所述车组匀速运行直到hc=hj时，减速器再次制动。

本发明在车组溜放过程中，通过提前制动减速器，增加制动距离，对于特殊车辆能有效地减小超速发生的概率，通过动态计算车组能高，并与减速器的制动能高进行比较，来动态调控减速器的动作，有效提高车组通过减速器区段的平均速度，从而提高驼峰作业效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了本发明实施例中的驼峰溜放车辆的速度控制方法流程图；

图2示出了本发明实施例中的车组进入减速器区段的长度小于车组放头量减速器未制动示意图；

图3示出了本发明实施例中的车组进入减速器区段的长度大于车组放头量减速器开始制动示意图；

图4示出了采用放头拦尾制动法理论速度图；

图5示出了采用放头拦尾制动法实际速度图；

图6示出了本发明实施例中的驼峰溜放车辆的速度控制方法的速度图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，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。

图1示出了本发明实施例中的驼峰溜放车辆的速度控制方法流程图。如图1所示，检测车组是否进入减速器区段。

当所述车组进入减速器区段后，动态计算所述车组放头量lf和所述车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较。

其中，本发明实施例中介绍了车组放头量确定方法，用于计算车组的放头量lf。进一步具体的，根据第一车组溜放参数，建立车组放头量lf模型；

所述第一车组溜放参数包括：

车组总长度lc；

作业要求的车组离开减速器区段时的速度vout；

车组重量比c；

减速器的制动能高hj；

以及减速器的制动能高使用系数r，其中，0＜r＜1。

所述车组放头量lf模型为：

其中，g为重力加速度。

获取车组溜放的当前速度v，根据所述当前速度v和所述车组放头量lf模型，确定所述车组放头量lf。即将车组当前速度v带入所述车组放头量lf的模型：

其中，lf：车组放头量的长度；lc：车组总长度；v：车组的当前速度；vout：作业要求的车组离开减速器区段时的速度；c：车组重量比；hj：减速器的制动能高；r：减速器的制动能高使用系数；g：重力加速度；

求得车组放头量lf的数值，即确定了当前所述车组放头量lf。

动态的计算放头量，并根据车组速度的变化调整放头量，避免了在一次性计算完放头量后，车组的速度发生了变化，而放头量没有做相应的调整而带来的风险。

在计算车组的放头量lf的公式中，减速器的制动能高hj乘了一个减速器的制动能高使用系数r，减速器的制动能高使用系数r小于1。这样计算出的放头量会相应的减少，减速器会提前制动，从而增加制动距离，对于特殊车辆能有效的减小超速发生的概率；对于普通车辆，虽然放头量有所减少，但是在比较车组能高和减速器的制动能高的环节，会缓解减速器，能有效提高车组在减速器区段的平均速度，减少车组占用减速器区段的时间。

将车组当前速度v带入到所述车组进入减速器区段的长度lr的模型：

lr：车组进入减速器区段的长度；v：车组的当前速度；

求得车组进入减速器区段的长度lr的数值。

比较车组放头量lf与车组进入减速器区段的长度lr的大小。

根据lf和lr的比较结果判断减速器是否开启制动；

当lr＜lf时，动态计算所述车组放头量lf和所述车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较。其中，图2示出了本发明实施例中的车组进入减速器区段的长度小于车组的放头量减速器未制动示意图。

当lr≥lf时，减速器开启制动。其中，图3示出了本发明实施例中的车组进入减速器区段的长度大于车组的放头量减速器开始制动示意图。

若减速器开启制动，检测车组是否离开减速器区段。

若车组没有离开减速器区段，动态计算车组能高hc，并与获取的减速器制动能高hj进行能高比较。

其中，本发明实施例中还介绍了车组能高的确定方法，用于计算车组能高hc。进一步具体的，根据第二车组溜放参数，建立车组能高hc模型；

所述第二车组溜放参数包括：

车组总长度lc；

车组进入减速器区段的长度lr；

作业要求的车组离开所述减速器区段时的速度vout；

以及车组的重量比c；

所述车组进入减速器区段的长度lr为：

其中，v为所述车组的当前速度；

所述车组能高hc模型为：

其中，g为重力加速度。

获取车组溜放的当前速度v，根据所述当前速度v和所述车组能高hc模型，确定所述车组能高hc。即将计算所得车组进入减速器区段的长度lr以及车组的当前速度v带入到所述车组能高hc的模型：

lc：车组总长度；lr：车组进入减速器区段的长度；v：车组的当前速度；vout：作业要求的车组离开减速器区段时的速度；c：车组重量比；g：重力加速度；

即可求得车组能高hc，即确定了当前所述车组能高hc。

所述能高的比较结果包括：

hc＞hj，即车组能高大于减速器制动能高，说明减速器对车组的实际制动能高小于减速器的理论能高，减速器需要维持制动；

hc=hj，即车组能高等于减速器制动能高，说明减速器对车组的实际制动能高等于减速器的理论能高，减速器需要维持制动；

hc＜hj，即车组能高小于减速器制动能高，说明减速器对车组的实际制动能高大于减速器的理论能高，为了防止减速器的频繁制动，因此设置一定余量，设余量为a，a为常数，因此当hc＜hj，且hc＜hj-a，即车组能高小于减速器制动能高减去余量a时，减速器才开始缓解，车组匀速运行直到hc=hj时，减速器再次制动。

根据能高的比较结果调整减速器的制动状态，直到所述车组离开减速器区段；

当hc≥hj时,减速器维持制动；

当hc＜hj，且hc＜hj-a时，减速器缓解，所述车组匀速运行直到hc=hj时，减速器再次制动。

周期性的检测车组是否离开减速器区段，若车组没有离开减速器区段，计算当前车组能高hc，比较车组能高hc和减速器能高hj，根据能高的比较结果调整减速器的制动状态，直到所述车组离开减速器区段。

由此可以看出，在减速器对车辆的制动过程中，实时比较车组能高和减速器制动能高之间的关系，当车组能高低于减速器制动能高一定数值时，缓解减速器，使车组不再降速，直到车组能高再次大于减速器能高时，再次制动减速器，这样可以缩短勾车占用减速器区段的时间，提高车组在减速器区段的平均速度，同时也提高了减速器对车组的控制精度。

所述动态计算所述车组放头量lf和所述车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较，为了更好的效果，可以周期性的计算所述车组放头量lf和所述车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较。

所述动态计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较，为了更好的效果，可以周期性的计算车组能高hc后与获取的减速器制动能高hj进行能高比较。

示例性的，可以采用100ms为一个周期。

图4示出了采用放头拦尾制动法理论速度图图，图5示出了采用放头拦尾制动法实际速度图，实际应用中，由于减速器对车组的实际制动能高大于减速器理论制动能高，车组的减速度比理论计算值大，车组速度过早的降低到作业要求的速度值，车组占用减速器区段时间长。

图6示出了本发明实施例中的驼峰溜放车辆的速度控制方法的速度图。由于减速器对车组的实际制动能高大于减速器理论制动能高，车组速度下降过快，在减速器制动过程，当车组能高小于减速器的能高时，减速器缓解，车组匀速运动，直到车组能高大于等于减速器能高时，减速器再次制动，能有效减少车组占用减速器区段的时间。

综上所述，本发明在车组溜放过程中，通过提前制动减速器，增加制动距离，对于特殊车辆能有效地减小超速发生的概率，通过动态计算车组能高，并与减速器的制动能高进行比较，来动态调控减速器的动作，有效提高车组通过减速器区段的平均速度，从而提高驼峰作业效率。

本发明还提供一种驼峰溜放车辆的速度控制系统，所述控制系统包括检测模块、计算模块和控制模块；其中，

所述检测模块，用于检测车组是否进入减速器区段；

所述计算模块，用于动态计算车组放头量lf和车组进入减速器区段的长度lr并进行lf和lr的比较；

所述车组放头量lf的模型为：

lf：车组放头量的长度；lc：车组总长度；v：车组的当前速度；vout：作业要求的车组离开减速器区段时的速度；c：车组重量比；hj：减速器的制动能高；r：减速器的制动能高使用系数；g：重力加速度；

所述车组进入减速器区段的长度lr的模型为：