1.一种列车异步制动控制方法,用于列车制动过程中,所述列车包括机车以及由所述机车牵引的若干节车辆,其特征在于,所述控制方法包括以下步骤:计算初始制动力:收到制动命令后,计算机车和各车辆的初始制动力值F 0 并将初始制动力F 0 所对应的制动指令由机车发送给各车辆;判断机车和各车辆所处路况:根据机车和各车辆所处的不同轨道位置,判断机车和各车辆当前分别是处于上坡、下坡还是平坦位置;计算自重分量:测量机车或车辆所处轨道位置的坡道角度,并根据坡道角度计算机车和各车辆的自重在制动方向上的分量W i ;计算目标制动力:结合机车和车辆的自重分量,基于制动指令所对应的制动缸压力,分别计算机车和各车辆的目标制动力F targeti ;机车以及各车辆的制动系统分别根据其各自的目标制动力F targeti 执行异步制动。
2.根据权利要求1所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,计算初始制动力F 0 包括以下步骤:获取列车的运行速度信号,并根据列车的长度和载重获得列车的停车距离,计算整列车所需的总制动力;将总制动力平均分配到机车和各车辆上形成机车和车辆的初始制动力值F 0 。
3.根据权利要求1所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,判断各车辆所处路况是通过监测各车辆前后车钩的车钩力实现的,具体包括以下情况:若前车钩的车钩力是拉力且后车钩的车钩力也是拉力,则可判断该车辆处于上坡位置;若前车钩的车钩力是压力且后车钩的车钩力也是压力,则可判断该车辆处于下坡位置;若前车钩和后车钩的压力或拉力值小于设定的阈值,则判断该车辆处于平坦的路况;判断机车所处路况是通过监测机车后车钩的车钩力实现的,具体地:若机车后车钩的车钩力是拉力时,则可判断机车处于上坡位置;若机车后车钩的车钩力是压力时,则可判断机车处于下坡位置。
4.根据权利要求2所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,机车和各车辆上均安装有角度传感器,角度传感器采集机车或车辆的倾斜角度,从而获得机车或车辆所处坡道的坡道角度。
5.根据权利要求4所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,机车或各车辆的自重在制动方向上的分量W i 的计算公式如下:W i =M i ×g×sinθ i (1)式中: i 为机车或从机车开始第i-1节车辆的自重分量; i 为机车或从机车开始第i-1节车辆的总质量;g为重力加速度; i 为机车或从机车开始第i-1节车辆所处坡度的坡道角度。
6.根据权利要求5所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,机车和各车辆的目标制动力F targeti 的计算公式如下:F targeti =C i ×BCP i ±W i (2)以上式(2)中,当机车或该节车辆处于上坡时,F targeti =C i ×BCP i -W i ,当机车或该节车辆处于下坡时,F targeti =C i ×BCP i +W i ;C i 为与制动缸相关的常量,C i =Ap i ×LR i ×EFF i ,其中,Ap i 为机车或从机车开始第i-1节车辆制动缸活塞的面积, i 为机车或从机车开始第i-1节车辆制动缸杠杆比,EFF i 为机车或从机车开始第i-1节车辆制动缸的传动效率;BCP i 为机车或从机车开始第i-1节车辆的制动缸压力。
7.根据权利要求1所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,还包括在制动过程中进行闭环调节的步骤:实时获取机车和各车辆的当前加速度,根据当前加速度值获取输出的实际制动力值,并以所对应的目标制动力值F targeti 为目标,对制动缸压力进行实时调整。
8.一种列车异步制动控制系统,用于执行如权利要求1-7任一项所述的列车异步制动控制方法,其特征在于,包括设置于机车上的机车车载设备以及分别设置在每节车辆上的车辆车载设备,其中:机车车载设备包括:机车制动机,用于发出制动命令并执行机车的制动动作;机车角度传感器,用于采集机车的倾斜角度;列车制动力控制管理单元,其与机车制动机和机车角度传感器连接,并被配置为可根据机车制动机的制动命令,计算机车和车辆的初始制动力值以及机车的目标制动力值,确定制动指令并控制机车制动机执行制动动作;机车通信模块,其与列车制动控制管理单元和各车辆通信连接,用于将列车制动力控制管理单元的制动指令发送给各车辆;车辆车载设备包括:车辆通信模块,其与机车通信模块通信连接,用于接收来自机车的制动指令;角度传感器,用于采集车辆的倾斜角度;车钩力传感器,分别设置于车辆前后车钩位置,用于采集车辆前后车钩的车钩力;车辆制动控制单元,其与车辆通信模块、角度传感器以及车钩力传感器连接,并被配置为根据制动指令所对应的制动缸压力并结合车辆前后车钩的车钩力和角度传感器的值计算目标制动力值;车辆制动装置,其与车辆制动控制模块连接,可根据车辆制动控制模块计算的目标制动力值执行车辆的制动动作。
9.根据权利要求8所述的列车异步制动控制系统,其特征在于,列车制动力控制管理单元包括:列车监控设备,用于实时获取列车的运行速度;微机控制单元,其与列车监控设备连接,可获取列车实时运行速度并根据列车长度和载重获得停车距离,计算整列车所需的总制动力并将总制动力平均分配给机车和各车辆。
10.根据权利要求8所述的列车异步制动控制系统,其特征在于,还包括设置在每节车辆上的加速度传感器以及自适应参数估计器,加速度传感器用于测量当前车辆的加速度,自适应参数估计器可根据车辆的加速度获取实际制动力值,并与目标制动力值对比,对制动缸压力进行实时调整。