一种动车组停放制动冗余监控装置及监控方法
阅读说明：本技术 一种动车组停放制动冗余监控装置及监控方法 (Motor train unit parking brake redundancy monitoring device and monitoring method ) 是由 马永靖 郑魏婧 张笑凡 李松 马兵 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：一种动车组停放制动冗余监控装置及监控方法,涉及轨道交通技术领域,解决现有动车组停放制动缺少冗余监控方式触发紧急制动停车的问题,该装置安装在每辆装有停放制动装置的车辆上；包括总风管、停放制动控制单元、停放制动监控单元、停放制动检测装置、冗余停放制动检测装置、停放制动施加指令线、停放制动缓解指令线、停放制动监控环路、紧急制动安全环路、列车网络控制系统和显示屏。本发明在列车中某一辆车停放制动监控单元故障或出现网络通讯故障时,通过定义好的伙伴车接管该车停放制动监控功能。该停放制动冗余监控装置及其监控方法直接有效,并可准确定位故障车辆并在显示屏报出故障信息,为动车组停放制动监控提供了冗余方案。(A redundant monitoring device and a monitoring method for parking brake of a motor train unit relate to the technical field of rail transit and solve the problem that the parking brake of the motor train unit lacks a redundant monitoring mode to trigger emergency brake parking; the system comprises a main air pipe, a parking brake control unit, a parking brake monitoring unit, a parking brake detection device, a redundant parking brake detection device, a parking brake application instruction line, a parking brake release instruction line, a parking brake monitoring loop, an emergency brake safety loop, a train network control system and a display screen. When a certain parking brake monitoring unit in the train has a fault or a network communication fault occurs, the parking brake monitoring function is taken over by a defined partner train. The parking brake redundancy monitoring device and the monitoring method thereof are direct and effective, can accurately position the fault vehicle and report the fault information on the display screen, and provide a redundancy scheme for the parking brake monitoring of the motor train unit.)
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种动车组停放制动冗余监控装置及监控方法。
背景技术
停放制动是确保动车组在一定坡道上保持静止的最有效手段，停放制动由停放制动装置内的弹簧力施加，通过压缩空气克服弹簧力可缓解停放制动。故在动车组无压缩空气供应的情况下，停放制动可确保动车组在坡道上长时间安全停放。动车组通过向停放制动装置充入压缩空气缓解停放制动力，由于停放制动力较大，如果在动车组运行中停放制动意外施加(如停放制动管路破损泄露)将会造成基础制动部件严重损伤，故动车组停放制动功能的安全性是列车安全运行的基本保障。
目前，动车组一般都在有停放制动装置的车辆上设有停放制动监控单元，通过检测输入停放制动装置中的压缩空气压力来确认停放制动状态，如动车组在运行中停放制动为施加状态，则立即控制触发紧急制动停车，并向列车网络控制系统发送停放制动状态信息和故障诊断信息，在司机显示屏上显示。
在车辆停放制动监控单元故障(如发生电气元件故障、供电故障)时，将不能有效控制触发紧急制动，导致监控功能失效。在车辆停放制动监控单元与列车网络控制系统发生通讯故障时，将不能在司机显示屏上正确显示停放制动状态信息和故障诊断信息。如两种故障叠加发生，则情况更为严重。目前，动车组停放制动缺少冗余的监控方式。
发明内容
本发明为解决现有动车组停放制动缺少冗余监控方式触发紧急制动停车的问题，提供一种动车组停放制动冗余监控装置及监控方法，确保动车组车辆的停放制动监控单元发生故障或与列车网络控制系统发生通讯故障时，仍可实现车辆停放制动的监控功能，提升列车的安全性能。
一种动车组停放制动冗余监控装置，该装置安装在每辆装有停放制动装置的车辆上；包括总风管、停放制动控制单元、停放制动监控单元、停放制动检测装置、冗余停放制动检测装置、停放制动施加指令线、停放制动缓解指令线、停放制动监控环路、紧急制动安全环路、列车网络控制系统和显示屏。
所述总风管贯穿列车全列，与列车中每个停放制动控制单元相连接，提供缓解停放制动用压缩空气；
所述停放制动控制单元有进风口、出风口、排风口、停放制动缓解指令电气接口和停放制动施加指令电气接口；
所述停放制动控制单元进风口与总风管相连，出风口与停放制动装置气路接口相连，排风口与大气相通；
所述停放制动控制单元停放制动缓解指令电气接口与停放制动缓解指令线连接，停放制动施加指令电气接口与停放制动施加指令线连接；
当所述停放制动控制单元接收到停放制动施加指令线指令时，通过排风口排空停放制动装置内的压缩空气，停放制动装置内弹簧输出停放制动力；当停放制动控制单元接收到停放制动缓解指令线指令时，通过出风口向停放制动装置内充入压缩空气，克服停放制动装置内弹簧力缓解停放制动；
所述停放制动检测装置和冗余停放制动检测装置有气路接口和输出电气信号接口；
所述停放制动检测装置和冗余停放制动检测装置的气路接口与停放制动控制单元和停放制动装置之间的管路连接，检测停放制动装置内的停放制动压力；停放制动检测装置和冗余停放制动检测装置将停放制动压力转换为电气信号输出；
所述停放制动检测装置将输出的停放制动压力电气信号反馈给停放制动监控单元；
所述冗余停放制动检测装置将输出的停放制动压力电气信号同时反馈给停放制动监控单元和列车网络控制系统；
所述停放制动监控单元有停放制动状态检测信号输入电气接口、停放制动状态冗余检测信号输入电气接口、断开停放制动监控环路输出信号电气接口和网络接口。
所述停放制动监控单元的停放制动状态检测信号输入电气接口与停放制动检测装置输出电气信号接口连接，停放制动状态冗余检测信号输入电气接口与冗余停放制动检测装置输出电气信号接口连接，用于接收停放制动状态信号；
所述停放制动监控单元的断开停放制动监控环路输出信号电气接口与停放制动监控环路连接，用于断开停放制动监控环路；
所述停放制动监控单元的网络接口与列车网络控制系统连接，用于接收列车中其它车辆冗余停放制动检测装置输出的停放制动压力电气信号和列车速度信号等。同时，通过网络接口向列车网络控制系统发送本车停放制动状态信息和停放制动故障诊断信息。
所述停放制动监控单元通过接收停放制动压力电气信号和列车速度信号等进行诊断，当列车运行中诊断出停放制动为施加状态，则立即输出电气信号断开停放制动监控环路，同时将停放制动故障诊断信息通过网络接口发送到列车网络控制系统；
所述停放制动监控环路与列车中每个停放制动监控单元连接，受停放制动监控单元控制；
所述停放制动监控环路与列车紧急制动安全环路连接，当停放制动监控环路断开时控制断开紧急制动安全环路，触发紧急制动停车；
显示屏与列车网络控制系统连接，用于显示停放制动状态信息和故障信息，提示司机。
一种动车组停放制动冗余监控方法，包括本车停放制动冗余监控和伙伴车停放制动冗余监控；
所述本车停放制动冗余监控的具体过程为：停放制动监控单元优先使用停放制动检测装置反馈的停放制动压力电气信号，当停放制动检测装置故障时，停放制动监控单元采用冗余停放制动检测装置检测的停放制动压力电气信号和列车速度信号，对车辆停放制动状态进行诊断；当列车运行中诊断出本车停放制动为施加状态，则立即输出电气信号断开停放制动监控环路，进而断开紧急制动安全环路，触发紧急制动停车；同时将停放制动意外施加的故障诊断信息发送到列车网络控制系统，在显示屏上报出本车停放制动意外施加的故障信息，提示司机。
所述伙伴车停放制动冗余监控的具体过程为：定义列车中装有停放制动装置的两辆车互为伙伴车，两辆车分别通过列车网络控制系统获取对方冗余停放制动检测装置检测的停放制动压力网络信号；
当列车网络控制系统诊断出伙伴车中一辆车停放制动监控单元故障或停放制动监控单元与列车网络控制系统有通讯故障时，称该车为故障车；伙伴车中另一辆车接管对故障车停放制动状态进行监控，具体过程如下：
伙伴车中另一辆车停放制动监控单元通过网络接口从列车网络控制系统获取故障车冗余停放制动检测装置检测的停放制动压力网络信号和列车速度信号，对故障车停放制动状态进行诊断；当列车运行中诊断出故障车停放制动为施加状态，则立即输出电气信号断开停放制动监控环路，进而断开紧急制动安全环路，触发紧急制动停车；同时将停放制动意外施加的故障诊断信息发送到列车网络控制系统。
所述列车网络控制系统收到伙伴车中另一辆车上报的停放制动意外施加故障诊断信息，则按定义好的伙伴车，在显示屏上报出故障车停放制动意外施加的故障信息。
本发明的有益效果：
本发明所述的动车组停放制动冗余监控装置及监控方法，在列车中某一辆车停放制动监控单元故障或出现网络通讯故障时，可通过定义好的伙伴车接管该车停放制动监控功能。该停放制动冗余监控装置及其监控方法直接有效，并可准确定位故障车辆并在显示屏报出故障信息，为动车组停放制动监控提供了冗余方案，弥补了动车组没有停放制动冗余监控的技术空白，可进一步提升列车运行的安全性能。
本发明所述的监控方法，在列车中某一辆车停放制动监控单元故障或出现网络通讯故障时，仍可继续监控该车辆的停放制动状态，如在运行中停放制动意外施加，可自动触发紧急制动停车，并向列车网络控制系统发送停放制动状态信息和故障诊断信息，在司机显示屏上显示，提升列车运行的安全性能。
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为本发明所述的一种动车组停放制动冗余监控装置的原理图；
图2为本发明所述的一种动车组停放制动冗余监控装置中停放制动控制单元的原理图。
图3为本发明所述的一种动车组停放制动冗余监控装置中停放制动监控单元的原理图。
图4为本发明所述的一种动车组停放制动冗余监控装置中停放制动检测装置、冗余停放制动检测装置的原理图。
图5为本发明所述的一种动车组停放制动冗余监控装置中停放制动装置的原理图。
图中：1、总风管，2、停放制动控制单元，3、停放制动装置，4、停放制动监控单元，5、停放制动检测装置，6、冗余停放制动检测装置，7、停放制动施加指令线，8、停放制动缓解指令线，9、停放制动监控环路，10、紧急制动安全环路，11、列车网络控制系统，12、显示屏，13、进风口，14、出风口，15、排风口，16、停放制动缓解指令电气接口，17、停放制动施加指令电气接口，18、停放制动状态检测信号输入电气接口，19、停放制动状态冗余检测信号输入电气接口，20、断开停放制动监控环路输出信号电气接口，21、网络接口，22、停放制动检测装置/冗余停放制动检测装置气路接口，23、停放制动检测装置/冗余停放制动检测装置输出电气信号接口，24、停放制动装置气路接口。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图5说明本发明第一方面，一种动车组停放制动冗余监控装置。具体实施方式为：
每辆装有停放制动装置3的车辆都配置一套相同的停放制动冗余监控装置，包括总风管1、停放制动控制单元2、停放制动监控单元4、停放制动检测装置5、冗余停放制动检测装置6、停放制动施加指令线7、停放制动缓解指令线8、停放制动监控环路9、紧急制动安全环路10、列车网络控制系统11和显示屏12。
所述总风管1贯穿列车全列，与列车中每个停放制动控制单元2相连接，提供缓解停放制动用压缩空气；
所述停放制动控制单元2有进风口13、出风口14、排风口15、停放制动缓解指令电气接口16和停放制动施加指令电气接口17；
所述停放制动控制单元进风口13与总风管1相连，出风口14与停放制动装置气路接口24相连，排风口15与大气相通；
所述停放制动控制单元停放制动缓解指令电气接口16与停放制动缓解指令线8连接，停放制动施加指令电气接口17与停放制动施加指令线7连接；
当所述停放制动控制单元2接收到停放制动施加指令线7指令时，通过排风口15排空停放制动装置3内的压缩空气，停放制动装置3内弹簧输出停放制动力；当停放制动控制单元2接收到停放制动缓解指令线8指令时，通过出风口14向停放制动装置3内充入压缩空气，克服停放制动装置3内弹簧力缓解停放制动；
所述停放制动检测装置5和冗余停放制动检测装置6有气路接口22和输出电气信号接口23；
所述停放制动检测装置5和冗余停放制动检测装置6的气路接口22与停放制动控制单元2和停放制动装置3之间的管路连接，检测停放制动装置3内的停放制动压力；停放制动检测装置5和冗余停放制动检测装置6将停放制动压力转换为电气信号输出；
所述停放制动检测装置5将输出的停放制动压力电气信号反馈给停放制动监控单元4；
所述冗余停放制动检测装置6将输出的停放制动压力电气信号同时反馈给停放制动监控单元4和列车网络控制系统11；
所述停放制动监控单元3有停放制动状态检测信号输入电气接口18、停放制动状态冗余检测信号输入电气接口19、断开停放制动监控环路输出信号电气接口20和网络接口21。
所述停放制动监控单元3的停放制动状态检测信号输入电气接口18与停放制动检测装置5输出电气信号接口23连接，停放制动状态冗余检测信号输入电气接口19与冗余停放制动检测装置6输出电气信号接口23连接，用于接收停放制动状态信号；
所述停放制动监控单元3的断开停放制动监控环路输出信号电气接口20与停放制动监控环路9连接，用于断开停放制动监控环路9；
所述停放制动监控单元3的网络接口21与列车网络控制系统11连接，用于接收列车中其它车辆冗余停放制动检测装置6检测的停放制动压力电气信号和列车速度信号等，通过网络接口21向列车网络控制系统11发送本车停放制动状态信息和故障诊断信息。
所述停放制动监控单元3通过接收的停放制动压力电气信号和列车速度信号进行诊断，当列车运行中诊断出停放制动为施加状态，则立即输出电气信号断开停放制动监控环路9，同时将停放制故障诊断信息通过网络接口发送到列车网络控制系统11；
所述停放制动监控环路9与列车中每个停放制动监控单元3连接，受停放制动监控单元3控制；
所述停放制动监控环路9与列车紧急制动安全环路10连接，当停放制动监控环路9断开时控制断开紧急制动安全环路10，触发紧急制动停车。
显示屏12与列车网络控制系统11相连，用于显示停放制动状态和故障诊断信息，提示司机。
本实施方式中，所述停放制动控制单元2接收到停放制动缓解指令线8指令时，通过出风口14向停放制动装置3内充入600kPa压缩空气，克服停放制动装置3内弹簧力缓解停放制动；当所述停放制动控制单元2接收到停放制动施加指令线7指令时，通过排风口15排空停放制动装置3内的压缩空气，或者停放制动装置供风管路发生泄露，停放制动装置3内弹簧输出停放制动力。
本实施方式中，所述停放制动检测装置5为压力传感器，冗余停放制动检测装置6为压力开关，当检测到停放制动压力小于480kPa时，表示停放制动为施加状态，当检测到停放制动压力大于等于480kPa时，表示停放制动为缓解状态；480kPa为完全克服停放制动装置内弹簧力的最小压力。
具体实施方式二、结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的一种动车组停放制动冗余监控装置的监控方法，该方法分为本车停放制动冗余监控和伙伴车停放制动冗余监控。
所述本车停放制动冗余监控以图1列车中1号车举例说明，停放制动监控单元4优先使用停放制动检测装置5反馈的停放制动压力电气信号，当1号车停放制动检测装置5故障时，停放制动监控单元4采用冗余停放制动检测装置6检测的停放制动压力电气信号，对车辆停放制动状态进行诊断；当列车运行中诊断出1号车停放制动为施加状态，则立即输出电气信号断开停放制动监控环路9，进而断开紧急制动安全环路10，触发紧急制动停车；同时将1号车停放制动意外施加的故障诊断信息发送到列车网络控制系统11，在显示屏上报出本车停放制动意外施加的故障信息，提示司机。
所述伙伴车停放制动冗余监控以图1列车中1号车和2号车举例说明，定义列车中1号车和2号车为一对固定的“伙伴车”，1号车和2号车分别通过列车网络控制系统11获取对方冗余停放制动检测装置6检测的停放制动压力网络信号；
当列车网络控制系统11诊断出1号车停放制动监控单元4故障或1号车停放制动监控单元4与列车网络控制系统11有通讯故障时，1号车的伙伴车2号车接管对1号车停放制动状态进行监控，具体过程如下：
2号车停放制动监控单元4通过网络接口21从列车网络控制系统11获取1号车冗余停放制动检测装置6检测的停放制动压力网络信号和列车速度信号进行诊断，当满足以下条件，2号车停放制动监控单元诊断出1号车停放制动意外施加的故障信息：
(1)列车为非静止状态；
(2)列车网络控制系统11诊断出1号车停放制动监控单元4故障或1号车停放制动监控单元4与列车网络控制系统11有通讯故障；
(3)1号车冗余停放制动检测装置6检测出停放制动为施加状态；
列车网络控制系统11收到2号车上报的1号车停放制动意外施加故障诊断信息，按定义好的伙伴车，在显示屏12上显示1号车停放制动意外施加的故障信息。。
本实施方式中，在正常情况下，所述停放制动监控单元4通过接收停放制动检测装置5输出的停放制动压力电气信号和列车速度信号，对车辆停放制动状态进行诊断；当满足以下条件时，诊断出停放制动意外施加，停放制动监控单元4立即输出电气信号断开停放制动监控环路9，进而断开紧急制动安全环路10，触发紧急制动停车；同时将停放制动意外施加的故障诊断信息发送到列车网络控制系统11，在显示屏12上报出。
(1)列车运行速度≥5km/h；
(2)停放制动检测装置5检测出停放制动压力＜480kPa；
在故障工况下，进行本车停放制动冗余监控，当1号车停放制动检测装置5输出的压力电气信号无效时，停放制动监控单元4采用冗余停放制动检测装置6检测的停放制动压力电气信号和列车速度信号，对车辆停放制动状态进行诊断；当满足以下条件时，诊断出停放制动意外施加，停放制动监控单元4立即输出电气信号断开停放制动监控环路9，进而断开紧急制动安全环路10，触发紧急制动停车；同时将停放制动意外施加的故障诊断信息发送到列车网络控制系统11，在显示屏12上报出。
(1)列车运行速度≥5km/h；
(2)停放制动检测装置5输出的压力电气信号无效；
(3)冗余停放制动检测装置6检测出停放制动压力＜480kPa；
在故障工况下，进行伙伴车停放制动冗余监控，以图1列车中1号车和2号车举例说明，定义列车中1号车和2号车为一对固定的“伙伴车”，1号车和2号车分别通过列车网络控制系统11获取对方冗余停放制动检测装置6检测的停放制动压力网络信号和列车速度信号进行诊断。当列车网络控制系统11诊断出1号车停放制动监控单元4故障或1号车停放制动监控单元4与列车网络控制系统11有通讯故障时，1号车的伙伴车2号车接管对1号车停放制动状态进行监控，当满足以下条件时，2号车停放制动监控单元诊断出1号车停放制动意外施加，2号车停放制动监控单元立即输出电气信号断开停放制动监控环路9，进而断开紧急制动安全环路10，触发紧急制动停车；同时将停放制动意外施加的故障诊断信息发送到列车网络控制系统11，在显示屏12上报出。
(1)列车运行速度≥5km/h；
(2)列车网络控制系统11诊断出1号车停放制动监控单元4故障或1号车停放制动监控单元4与列车网络控制系统11有通讯故障；
(3)1号车冗余停放制动检测装置6检测出停放制动压力＜480kPa；
列车网络控制系统11收到2号车上报的1号车停放制动意外施加故障诊断信息，按定义好的伙伴车，在显示屏12上显示1号车停放制动意外施加的故障信息。
本实施方式确保动车组车辆的停放制动监控单元发生故障或与列车网络控制系统发生通讯故障时，仍可实现车辆停放制动的监控功能，提升列车的安全性能。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。