CN112224029B - 轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，系统包括电子机械制动控制单元中互为备机的第一和第二控制模块的作业协同控制，多个电机控制单元中每个电机控制单元的互为备机的第一和第二电机控制模块的作业协同控制，方法包括：第一和第二控制模块分别接收制动指令，并获取对方的第一状态码，并据此以及本车的轴速信息、载荷信息计算本车的制动力，并根据本车中基础制动单元的数量，进行制动力分配，并生成具有分配后的制动力信息的第一、第二和第三制动力模式信号，同时发送给第一和第二电机控制模块；第一或第二电机控制模块获取对方的第二状态码，根据对方的第二状态码和第一、第二或者第三制动力模式信号进行电机驱动控制。

Description

轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法

技术领域

本发明涉及制动控制技术领域，尤其涉及一种轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法。

背景技术

现有的空气制动、液压制动系统经过多年的发展沉淀已经在轨道交通领域中取得了广泛的应用，但由于传统的空气制动与液压制动系统体积较大、管路复杂、且存在环境污染的风险，已经不能很好的满足现在的需求，新型式制动系统的探索与研发成为必然趋势。

随着工业控制技术的革新和电子技术的快速发展，为制动系统在高响应、轻量化、环保性等方面提供了发展空间与方向，制动系统进一步的电气化可以使制动系统摆脱对空气或液压介质的依赖。可以通过电线取代传统制动管路，通过电子元器件取代阀类等部分机械器件，使新型的电子机械制动系统具备响应高、结构简单体积小、绿色环保等优点。

申请号为：201610808166.5的中国专利公开了一种用于轨道车辆的电机驱动摩擦制动装置，包括力矩电机、减速机构、滚珠丝杠等部件，实现电子机械制动的施加和缓解。

该中国专利介绍了电子机械制动在机械结构方面的实现方式，但当电子机械制动真正应用于轨道车辆时，需具备合理的制动系统整体架构与制动方法才能保证轨道车辆制动功能的正常使用。另外，电子机械制动需利用电子元器件取代传统液压与空气制动的相关机械部件，但是现有技术中的电子机械制动系统冗余性低甚至无冗余，无法确保轨道车辆制动系统的安全性与可靠性。

发明内容

本发明实施例的目的是轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，以解决现有技术中的电子机械制动系统冗余性低甚至无冗余，无法确保轨道车辆制动系统的安全性与可靠性的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，所述电子机械制动系统包括电子机械制动控制单元中互为备机的第一控制模块和第二控制模块的作业协同控制，多个电机控制单元中每个电机控制单元的互为备机的第一电机控制模块和第二电机控制模块的作业协同控制，所述冗余控制方法包括：

所述第一控制模块和所述第二控制模块分别接收制动指令，并获取对方的第一状态码，所述第一控制模块或者所述第二控制模块根据对方的第一状态码、所述制动指令和本车的轴速信息、本车的载荷信息计算本车的制动力，并根据本车中基础制动单元的数量，进行制动力分配，并生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并同时发送给所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块；

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块获取对方的第二状态码，所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块根据对方的第二状态码和所述第一制动力模式信号或者和所述第二制动力模式信号或者和所述第三制动力模式信号进行电机驱动控制。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块在未接收到所述第一制动力模式信号或者所述第二制动力模式信号或者所述第三制动力模式信号时，所述第一电机制动模块或者所述第二电机制动模块根据硬线制动指令，完成电机的驱动控制。

在一种可能的实现方式中，所述第一控制模块和所述第二控制模块分别接收制动指令，并获取对方的第一状态码，所述第一控制模块或者所述第二控制模块根据对方的第一状态码、所述制动指令和本车的轴速信息、本车的载荷信息计算本车的制动力，并根据本车中基础制动单元的数量，进行制动力分配，并生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并同时发送给所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块具体包括：

所述第一控制模块和所述第二控制模块接收车辆网络发送的制动指令；所述制动指令包括第一ID或者第二ID，所述第一ID表示常规制动，所述第二ID表示紧急制动；

当所述制动指令包括第一ID时，所述第一控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块确定所述第一控制模块的第一状态码正常时，所述第二控制模块不计算本车的制动力；

当所述制动指令包括第一ID时，所述第一控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块确定所述第一控制模块的第一状态码异常时，所述第二控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力；

当所述制动指令包括第二ID时，所述第二控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块确定所述第二控制模块的第一状态码正常时，所述第一控制模块不计算本车的制动力；

当所述制动指令包括第二ID时，所述第二控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块确定所述第二控制模块的第一状态码异常时，所述第一控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力；

所述第一控制模块或者所述第二控制模块根据本车中基础制动单元的数量，为每个电机控制单元中互为备机的所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块计算并分配制动力；

所述第一控制模块或者所述第二控制模块将分配后的制动力信息生成不同型式的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并将所述第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号通过相应信道发送给第一电机控制模块和第二电机控制模块；所述第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号依次为网络信号、模拟量信号、数字量信号。

在一种可能的实现方式中，所述生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号具体包括：

所述第一电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第二电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码正常时，所述第二电机控制模块不进行电机驱动控制；

所述第一电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第二电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码异常时，所述第二电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制；

所述第二电机控制模块根据所述第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第一电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码正常时，所述第一电机控制模块不进行电机驱动控制；

所述第二电机控制模块根据所述第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第一电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码异常时，所述第一电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制。

在一种可能的实现方式中，所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块为不同的硬件模块。

在一种可能的实现方式中，所述电子机械制动系统还包括基础制动单元，所述基础制动单元根据第一电机控制模块或者第二电机控制模块控制电机驱动模块产生的驱动信号，执行制动动作。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

互为备机的第一控制模块和第二控制模块中的所述第一控制模块或者所述第二控制模块获取对应的每个基础制动单元的实际制动力，并将所述实际制动力与分配后的制动力信息进行比较，当第一数量个基础制动单元的所述实际制动力小于分配后的制动力信息时，所述第一控制模块或者所述第二控制模块将所述第一数量个基础制动单元的实际制动力与分配后的制动力信息的差值在第二数量个基础制动单元之间进行重新分配；其中，所述第一数量与第二数量之和为第一控制单元和第二控制单元对应的基础制动单元的总数量。

在一种可能的实现方式中，所述方法之前还包括：

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块获取所述电机驱动模块的电流反馈信号和对应的基础制动单元的制动力反馈信号；所述制动力反馈信号包括实际制动力；

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块将所述电流反馈信号和所述制动力反馈信号发送给所述第一控制模块或者第二控制模块。

在一种可能的实现方式中，所述电子机械制动系统包括多组供电单元，所述供电单元的数量与所述电机控制单元的数量相同，所述供电单元包括电池管理模块和储能模组，所述方法还包括：

第一控制模块或者第二控制模块获取车辆电源状态信息，当所述电源状态信息正常时，车辆供电系统为所述电机控制单元和基础制动单元供电；当所述电源状态信息异常时，所述供电单元中的储能模组为所述电机控制单元和基础制动单元供电。

通过本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，电子机械制动控制单元包括互为备机的第一控制模块和第二控制模块，两者互为冗余，且生成互为冗余的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号及第三制动力模式信号，以保证指令冗余，电机控制单元包括互为备机的第一电机控制模块和第二电机控制模块，两者互为冗余，且两者的硬件结构不同，避免了发生共因故障时制动控制失效。在车辆电源状态正常时，车辆供电系统进行供电，当车辆电源状态异常时，供电单元中的储能模组进行供电，从而保证列车在低压线路断开连接或者故障时还能提供电机控制单元和基础制动单元工作所需电能，保证列车的制动性能。当单个电机控制单元或者基础制动单元异常时，可改变其他电机控制单元的控制指令进行制动力补偿，保证总体摩擦制动力不变，提高了整体系统的稳定性、可靠性与安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统结构图；

图3为本发明实施例提供的图2的放大图；

图4为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法中步骤10的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法中步骤20的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法又一流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法流程示意图。图2为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统结构图。图3为本发明实施例提供的图2的放大图。结合图1-图3，本申请中的轨道车辆电子机械制动系统应用在轨道列车上。电子机械制动系统包括与整车中的转向架个数相同的电子机械制动控制单元，以及和基础制动单元个数相同的电机控制单元。每个电子机械制动控制单元中互为备机的第一控制模块和第二控制模块的作业协同控制，每个电机控制单元中互为备机的第一电机控制模块和第二电机控制模块的作业协同控制，每个电子机械制动控制单元对应一定数量的基础制动单元，比如4个，基础制动单元主要完成制动执行。如图1所示，该冗余控制方法包括：

步骤10，第一控制模块和第二控制模块分别接收制动指令，并获取对方的第一状态码，第一控制模块或者第二控制模块根据对方的第一状态码、制动指令和本车的轴速信息、本车的载荷信息计算本车的制动力，并根据本车中基础单元的数量，进行制动力分配，并生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并同时发送给第一电机控制模块和第二电机控制模块。

其中，制动指令可以是在车辆网络上，和/或，车辆硬线上的牵制动指令，当同时具有车辆网络上和车辆硬线上的制动指令时，车辆硬线上的制动指令的优先级高。该制动指令包括制动级位，通过制动级位，通过查询相应的表，可以确定总制动力。

轨道车辆中设置有轴速传感器和载荷传感器，可以通过轴速传感器测量得到列车的轴速信息，通过载荷传感器测量得到列车的载荷信息。该轴速信息可以包括本车的车轴每秒转动的速度，该载荷信息可以包括本车的当前载荷。根据轴速信息、载荷信息，整车的制动指令，电子机械制动控制单元将总制动力在列车中的多个车辆之间分配，从而计算出每个车辆分配的制动力。对于每个车辆而言，需要将制动力在多个基础制动单元之间进行分配，以进行制动。

其中，第一状态码，可以是生命信号，生命信号的正常或者异常，可以以1和0表示，当第一控制模块存在故障时，第二控制模块可以得到第一控制模块反馈的第一状态码为0，当第一控制模块不存在故障时，第二控制模块可以得到第一控制模块反馈的第一状态码为1；当第二控制模块存在故障时，第一控制模块可以得到第二控制模块反馈的第一状态码为0，当第二控制模块不存在故障时，第一控制模块可以得到第二控制模块反馈的第一状态码为1。后续的第二状态码的状态正常或者状态异常，可以和第一状态码相似，此处不再赘述。

图4为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法中步骤10的流程示意图。参见图4，步骤10具体包括以下步骤：

步骤101，第一控制模块和第二控制模块接收车辆网络和/或车辆硬线发送的制动指令；制动指令包括第一ID或者第二ID，第一ID表示常规制动，第二ID表示紧急制动。

第一控制模块和第二控制模块同时接收制动指令，该制动指令中的第一ID和第二ID，可以通过标志位的方式进行区分，比如，对于常规制动时的常规制动指令，包括第一ID，对于紧急制动时的紧急制动指令，包括第二ID，第一ID可以以标志位0表示，第二ID可以以标志位1表示。当制动指令包括第一ID时，执行需要再次判断第一控制模块的第一状态码表示的是状态正常还是状态异常，当第一控制模块的第一状态码表示状态正常时，执行步骤102，当第一控制模块的第一状态码表示状态异常时，执行步骤103。当制动指令包括第二ID时，当第二控制模块的第一状态码表示状态正常时，执行步骤104，当第二控制模块的第二状态码表示状态异常时，执行步骤105。

步骤102，当制动指令包括第一ID时，第一控制模块根据制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给第二控制模块，第二控制模块确定第一控制模块的第一状态码正常时，第二控制模块不计算本车的制动力。

步骤103，当制动指令包括第一ID时，第一控制模块根据制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给第二控制模块，第二控制模块确定第一控制模块的第一状态码异常时，第二控制模块根据制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力。

步骤104，当制动指令包括第二ID时，第二控制模块根据制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给第一控制模块，第一控制模块确定第二控制模块的第一状态码正常时，第一控制模块不计算本车的制动力。

步骤105，当制动指令包括第二ID时，第二控制模块根据制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给第一控制模块，第一控制模块确定第二控制模块的第一状态码异常时，第一控制模块根据制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力。

步骤106，第一控制模块或者第二控制模块根据本车中基础制动单元的数量，为每个电机控制单元中互为备机的第一电机控制模块和第二电机控制模块计算并分配制动力。

由此，第一控制模块和第二控制模块可以互为冗余，且可以互相切换，即常规制动指令可以提供给第二控制模块，紧急制动指令可以提供给第一控制模块，提高了电子机械制动控制单元的冗余性，保证了轨道车辆的电子机械制动系统的安全性和可靠性。

步骤107，第一控制模块或者第二控制模块将分配后的制动力信息生成不同型式的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并将第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号通过相应信道发送给第一电机控制模块和第二电机控制模块。

其中，第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号依次为网络信号、模拟量信号、数字量信号。当第一控制模块进行制动力分配时，第一控制模块将制动力进行分配，计算得到分配后的制动力信息，该分配后的制动力信息中包括每个基础制动单元的ID和该基础制动单元对应的分配后的制动力。分配后的制动力信息可以通过网络通道、模拟量通道和数字量通道同时传递给对应的第一/第二电机控制模块，从而实现了分配后的制动力信息的多通道的传输，实现了分配后的制动力信息的冗余传输。

步骤20，第一电机控制模块或者第二电机控制模块获取对方的第二状态码，第一电机控制模块或者第二电机控制模块根据对方的第二状态码和第一制动力模式信号或者和第二制动力模式信号或者和第三制动力模式信号进行电机驱动控制。

第一制动力模式信号的优先级高于第二制动力模式信号和第三制动力模式信号的优先级，只有当网络状态信息异常时，第一电机控制模块或者第二电机控制模块才根据第二制动力模式信号或者第三制动力模式信号进行电机驱动控制。

图5为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法中步骤20的流程示意图。如图5所示，步骤20包括以下具体步骤：

步骤201，第一电机控制模块根据第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给第二电机控制模块，第二电机控制模块确定第二状态码正常时，第二电机控制模块不进行电机驱动控制。

步骤202，第一电机控制模块根据第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给第二电机控制模块，第二电机控制模块确定第二状态码异常时，第二电机控制模块根据第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制。

其中，如果是第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一、第二和第三制动力模式信息，且第二电机控制模块获取到的第一控制模块的第二状态码正常，则第二电机控制模块仅起监督作用，不进行电机驱动控制，第一电机控制模块则根据分配后的制动力信息，进行电机驱动控制；如果第二电机控制模块获取到的第一控制模块的第二状态码异常，则第二电机控制模块进行电机驱动控制。

步骤203，第二电机控制模块根据第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给第一电机控制模块，第二电机控制模块确定第二状态码正常时，第一电机控制模块不进行电机驱动控制。

步骤204，第二电机控制模块根据第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给第一电机控制模块，第二电机控制模块确定第二状态码异常时，第一电机控制模块根据第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制。

同理，如果是第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一、第二和第三制动力模式信息，则第二电机控制模块根据分配后的制动力信息，进行电机驱动控制，如果第一电机控制模块获取到的第二控制模块的第二状态码正常，则仅起监督作用，不进行电机驱动控制，如果第一电机控制模块获取到的第二控制模块的第二状态码异常，则第一电机控制模块进行电机驱动控制。

此处需要说明的是，第一电机控制模块和第二电机控制模块可以为相似的硬件或者不同的硬件模块，其中，第一电机控制模块和第二电机控制模块分别可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)中的一种，且两者不相同，以防止发生共因故障时，导致制动控制失效。

进一步的，第一电机控制模块或者第二电机控制模块进行电机驱动控制时，需要基础制动单元去执行，本申请的电子机械制动控制系统还包括基础制动单元，图6为本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法又一流程示意图。如图6所示，本申请还可以包括：

步骤30，基础制动单元根据第一电机控制模块或者第二电机控制模块控制电机驱动模块产生的驱动信号，执行制动动作。

其中，基础制动单元包括电机、减速机构、运动转换机构、制动杠杆、闸片、制动盘、力反馈元件和离合器。基础制动单元中的电机，根据驱动信号转动，从而带动减速机构运动，并通过减速机构的运动，带动运动转换机构输出直线运动，运动转换机构的直线运动通过制动杠杆作用于闸片，通过闸片和制动盘构成的摩擦副实现制动力输出。反馈元件包括霍尔元件和力传感器，霍尔元件反馈电机转子位置、力传感器反馈实际制动力给电机控制单元中的第一电机控制模块或者第二电机控制模块，从而通过制动力反馈，实现制动力和缓解间隙的精确控制。离合器用于制动力保持，在运行状态离合器常得电，释放电机轴；在需要保持制动力时，先控制电机施加制动力到目标值，然后将离合器断电，锁死电机轴。其中，缓解间隙为两个摩擦零件，比如闸片制动盘之间的间隙，制动时无间隙产生摩擦力，非制动时有间隙不产生摩擦力。

进一步的，本申请之后还可以包括步骤40。

步骤40，互为备机的第一控制模块和第二控制模块中的第一控制模块或者第二控制模块获取对应的每个基础制动单元的实际制动力，并将实际制动力与分配后的制动力信息进行比较，当第一数量个基础制动单元的实际制动力小于分配后的制动力信息时，第一控制模块或者第二控制模块将第一数量个基础制动单元的实际制动力与分配后的制动力信息的差值在第二数量个基础制动单元之间进行重新分配；其中，第一数量与第二数量之和为第一控制单元和第二控制单元对应的基础制动单元的总数量。

具体的，本申请中的一个电子机械制动控制单元对应多个基础制动单元，第一电机控制模块或者第二电机控制模块获取电机驱动模块的电流反馈信号和对应的基础制动单元的制动力反馈信号；制动力反馈信号包括实际制动力；第一电机控制模块或者第二电机控制模块将电流反馈信号和制动力反馈信号发送给第一控制模块或者第二控制模块第一电机控制模块或者第二电机控制模块会获取力传感器反馈的实际制动力，并将实际制动力反馈给第一控制模块或者第二控制模块，第一控制模块或者第二控制模块进行计算后，如果确定一个基础制动单元中的实际制动力达不到分配后的制动力时，可以通过其他基础制动单元进行补偿，以保证本车整体制动力保持稳定。第一数量和第二数量之和可以为4。

进一步的，本申请可以通过轴速信息，判断制动时车轮是否发展滑移，在发生车轮滑移时，可以通过调整本车的制动力，比如本车的制动力以实现防滑保护。通过载荷信息，可以根据本车实时载重动态调整本车分配的制动力，以保证不同载重的制动性能的一致性。

进一步的，本申请还可以包括步骤50。

步骤50，第一电机控制模块或者第二电机控制模块在未接收到第一制动力模式信号或者第二制动力模式信号或者第三制动力模式信号时，第一电机制动模块或者第二电机制动模块根据硬线制动指令，完成电机的驱动控制。

具体的，电机控制单元中的第一电机控制模块和第二电机控制模块，可以直接接入车辆硬线，在电子机械制动控制单元发生故障时，电机控制单元中的第一电机控制模块或者第二电机控制模块可以根据硬线制动指令，完成电机的驱动控制。比如，当接到硬线紧急制动指令，第一或第二电机控制模块根据制动指令控制电机驱动模块生成驱动信号，以驱动基础制动单元执行制动操作。

进一步的，本申请的电子机械制动系统包括多组供电单元，供电单元的数量与电机控制单元的数量相同，供电单元包括电池管理模块和储能模组，供电单元用于为电机控制单元和基础制动单元供电。下面对供电单元的具体工作过程进行说明。

供电单元接入车辆供电系统，通过车辆供电系统为内部模组进行充电；供电单元中的电池管理模块可以对储能模组状态、输入电压状态进行实时监测，并将储能模组状态通过网络通道反馈给本车的电子机械制动控制单元，其中储能模组状态指储能模组自身电量、电压和生命信号。电子机械制动控制单元检测本车的电源状态，在本车的电源状态正常时，电机控制单元、基础制动单元通过车辆电源供电，当本车电源状态异常时，比如电压过低、输入断开等，则通过与车辆供电系统并联的储能模组供电。车辆供电系统与供电单元的储能模组供电两种方式实现供电的冗余，保证列车在低压线路断开连接或故障时还能为电机控制单元和基础制动单元提供工作所需电能，保证列车的制动性能，确保安全可靠的停车。

通过本发明实施例提供的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，电子机械制动控制单元包括互为备机的第一控制模块和第二控制模块，两者互为冗余，且生成互为冗余的第一制动力模式信号和第二制动力模式信号，以保证指令冗余，电机控制单元包括互为备机的第一电机控制模块和第二电机控制模块，两者互为冗余，且两者的硬件结构不同，避免了发生共因故障时制动控制失效。在车辆电源状态正常时，车辆供电系统进行供电，当车辆电源状态异常时，供电单元中的储能模组进行供电，从而保证列车在低压线路断开连接或者故障时还能提供电机控制单元和基础制动单元工作所需电能，保证列车的制动性能。当单个电机控制单元或者基础制动单元异常时，可改变其他电机控制单元的控制指令进行制动力补偿，保证总体摩擦制动力不变，提高了整体系统的稳定性、可靠性与安全性。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述电子机械制动系统包括电子机械制动控制单元中互为备机的第一控制模块和第二控制模块的作业协同控制，多个电机控制单元中每个电机控制单元的互为备机的第一电机控制模块和第二电机控制模块的作业协同控制，所述冗余控制方法包括：

所述第一控制模块和所述第二控制模块分别接收制动指令，并获取对方的第一状态码，所述第一控制模块或者所述第二控制模块根据对方的第一状态码、所述制动指令和本车的轴速信息、本车的载荷信息计算本车的制动力，并根据本车中基础制动单元的数量，进行制动力分配，并生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并同时发送给所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块；

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块获取对方的第二状态码，所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块根据对方的第二状态码和所述第一制动力模式信号或者和所述第二制动力模式信号或者和所述第三制动力模式信号进行电机驱动控制；

互为备机的第一控制模块和第二控制模块中的所述第一控制模块或者所述第二控制模块获取对应的每个基础制动单元的实际制动力，并将所述实际制动力与分配后的制动力信息进行比较，当第一数量个基础制动单元的所述实际制动力小于分配后的制动力信息时，所述第一控制模块或者所述第二控制模块将所述第一数量个基础制动单元的实际制动力与分配后的制动力信息的差值在第二数量个基础制动单元之间进行重新分配；其中，所述第一数量与第二数量之和为第一控制单元和第二控制单元对应的基础制动单元的总数量；

所述第一控制模块和所述第二控制模块分别接收制动指令，并获取对方的第一状态码，所述第一控制模块或者所述第二控制模块根据对方的第一状态码、所述制动指令和本车的轴速信息、本车的载荷信息计算本车的制动力，并根据本车中基础制动单元的数量，进行制动力分配，并生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并同时发送给所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块具体包括：

所述第一控制模块和所述第二控制模块接收车辆网络和/或车辆硬线发送的制动指令；所述制动指令包括第一ID或者第二ID，所述第一ID表示常规制动，所述第二ID表示紧急制动；

当所述制动指令包括第一ID时，所述第一控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块确定所述第一控制模块的第一状态码正常时，所述第二控制模块不计算本车的制动力；

当所述制动指令包括第一ID时，所述第一控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第二控制模块，所述第二控制模块确定所述第一控制模块的第一状态码异常时，所述第二控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力；

当所述制动指令包括第二ID时，所述第二控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块确定所述第二控制模块的第一状态码正常时，所述第一控制模块不计算本车的制动力；

当所述制动指令包括第二ID时，所述第二控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力，并将自身的第一状态码发送给所述第一控制模块，所述第一控制模块确定所述第二控制模块的第一状态码异常时，所述第一控制模块根据所述制动指令、本车的轴速信息和本车的载荷信息计算本车的制动力；

所述第一控制模块或者所述第二控制模块根据本车中基础制动单元的数量，为每个电机控制单元中互为备机的所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块计算并分配制动力；

所述第一控制模块或者所述第二控制模块将分配后的制动力信息生成不同型式的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，并将所述第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号通过相应信道发送给第一电机控制模块和第二电机控制模块；所述第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号依次为网络信号、模拟量信号、数字量信号。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块在未接收到所述第一制动力模式信号或者所述第二制动力模式信号或者所述第三制动力模式信号时，所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块根据硬线制动指令，完成电机的驱动控制。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述生成具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号具体包括：

所述第一电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第二电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码正常时，所述第二电机控制模块不进行电机驱动控制；

所述第一电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第二电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码异常时，所述第二电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制；

所述第二电机控制模块根据所述第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第一电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码正常时，所述第一电机控制模块不进行电机驱动控制；

所述第二电机控制模块根据所述第二控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制，并将自身的第二状态码发送给所述第一电机控制模块，所述第二电机控制模块确定所述第二状态码异常时，所述第一电机控制模块根据所述第一控制模块发送的具有分配后的制动力信息的第一制动力模式信号、第二制动力模式信号和第三制动力模式信号，进行电机驱动控制。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述第一电机控制模块和所述第二电机控制模块为不同的硬件模块。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述电机控制单元包括电机驱动模块,所述电子机械制动系统还包括基础制动单元，所述基础制动单元根据第一电机控制模块或者第二电机控制模块控制电机驱动模块产生的驱动信号，执行制动动作。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述方法之前还包括：

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块获取电机驱动模块的电流反馈信号和对应的基础制动单元的制动力反馈信号；所述制动力反馈信号包括实际制动力；

所述第一电机控制模块或者所述第二电机控制模块将所述电流反馈信号和所述制动力反馈信号发送给所述第一控制模块或者第二控制模块。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆的电子机械制动系统的冗余控制方法，其特征在于，所述电子机械制动系统包括多组供电单元，所述供电单元的数量与所述电机控制单元的数量相同，所述供电单元包括电池管理模块和储能模组，所述方法还包括：

第一控制模块或者第二控制模块获取车辆电源状态信息，当所述电源状态信息正常时，车辆供电系统为所述电机控制单元和基础制动单元供电；当所述电源状态信息异常时，所述供电单元中的储能模组为所述电机控制单元和基础制动单元供电。

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