1.本发明涉及列车控制技术，具体的讲是一种列车制动装置及方法。


背景技术：

2.紧急制动是保障列车制动安全的最后防线，其实现方式将决定到列车制动功能安全性。根据现有通行的规定，单车紧急制动功能的安全等级需要达到sil3级，列车紧急制动功能的安全等级需要达到sil4级。紧急制动通常通过紧急环路进行触发，在每一辆车通过紧急电磁阀以失电施加方式实现最后的制动动作。该种方式基于失电施加的导向安全策略，具有高的安全性和可靠性。
3.通过紧急环路进行触发紧急制动的方式存在一个问题，只能实现恒定的紧急制动力，这在列车在较低的速度运行工况下是没有问题的。但在列车更高速度运行时，列车能够实现的制动力会制约于轮轨间的黏着力，若制动力大于轮轨间的粘着力时，车轮会出现打滑或抱死的现象，造成车轮擦伤，严重影响列车运行安全。根据tsi(欧盟铁路信号系统互联互通技术规范,technical specification for interoperability)的规定列车在设计制动减速度曲线的时候，不得超过粘着极限的限制，如图1所示，为tsi对粘着限定规定的减速度曲线图。同时因为在高速阶段，如果仍施加与低速阶段相同的制动力，会导致摩擦副承受很高的热负荷，从而导致其温度急剧上升，影响其使用寿命及列车的运行安全。


技术实现要素：

4.为实现单车的紧急制动，使列车的紧急制动满足安全等级，本发明提供了一种列车制动装置，包括：至少两信号处理模块及制动控制模块；其中，
5.所述的信号处理模块，用于根据列车运行速度生成列车制动信号；
6.所述的制动控制模块，用于确定至少一个信号处理模块生成列车制动信号时，执行制动控制。
7.本发明实施例中，所述的装置还包括：
8.速度传感器，用于采集列车运行速度。
9.本发明实施例中，所述的信号处理模块包括：信号采集电路、逻辑处理电路以及输出控制电路；其中，
10.所述的信号采集电路，用于获取列车运行速度；
11.所述的逻辑处理电路，根据所述列车运行速度生成列车控制逻辑；
12.所述的输出控制电路，根据所述的列车控制逻辑生成列车制动信号。
13.本发明实施例中，所述的仲裁模块包括：
14.至少两个继电器，分别对应连接一信号处理模块，任一继电器接收到列车制动信号时，执行制动控制。
15.另一方面，本发明还提供一种列车制动方法，该方法利用上述的列车制动装置进行列车制动控制，所述的方法包括：
16.根据列车运行速度生成列车制动信号；
17.确定至少一信号处理模块生成列车制动信号时，执行制动控制。
18.本发明实施例中，所述的根据列车运行速度生列车控制信号包括：
19.获取列车运行速度，
20.分根据所述列车运行速度生成列车控制逻辑，
21.根据所述的列车控制逻辑分别生成列车制动信号。
22.本发明实施例中，所述的方法还包括：利用速度传感器采集列车运行速度。
23.本发明实施例中，所述的方法包括：
24.利用一继电器分别接收所述的列车制动信号，确定任一继电器接收到列车制动信号时，执行制动控制。
25.同时，本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法。
26.同时，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
27.本发明提供的列车制动装置及方法，制动装置包括至少两信号处理模块，根据各信号处理模块生成的列车控制信号是否相同，对列车进行制动控制，实现通过合理的仲裁逻辑，可以在单个设备故障时，仍能够正常输出紧急制动多级控制指令，保证了列车运行的安全。
28.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
29.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。
30.图1为tsi对粘着限定规定的减速度曲线图；
31.图2为本发明提供的列车制动装置的框图；
32.图3为本发明实施例中的示意图；
33.图4为本发明实施例示意图；
34.图5为本发明提供的列车制动方法流程图；
35.图6为本发明实施例中电子设备示意图。
具体实施方式
36.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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
37.如图2所示，为本发明提供的一种列车制动装置，包括：至少两信号处理模块201及
制动控制模块202；其中，
38.所述的信号处理模块201，用于根据列车运行速度生成列车控制信号；
39.所述的制动控制模块202，用于确定至少一个信号处理模块生成列车制动信号时，执行制动控制。
40.本发明通过设置至少两个信号处理模块以增加冗余处理设备的方式，并通过合理的仲裁逻辑，实现设备故障冗余度可以为1，可以在单个设备故障时，仍能够正常输出紧急制动多级控制指令，保证了列车运行的安全。
41.根据tsi对粘着极限的规定，在高速阶段，如果仍施加与低速阶段相同的制动力，会导致摩擦副承受很高的热负荷，从而导致其温度急剧上升，影响其使用寿命及列车的运行安全。因此需要在高速阶段减少制动力以获得较小的减速度，这就需要制动系统能够根据速度的变换进行紧急制动力的调整。
42.根据上述的说明及tsi对粘着限定规定的减速度曲线图，可以看出当列车最高运行速度大于250km/h后，需要对紧急制动进行分级控制。本发明实施例中的分级控制的实现方式是通过电子控制器(ecu)中实现，具体如下：ecu通过信号多路速度传感器来获得当前的列车运行速度，根据理论计算的结果，在合适的速度对紧急制动力进行调整，从而实现多级调节。如图3所示。
43.该架构可以实现紧急制动多级控制，但是仍存在不足，对于设备的失效冗余度为0，当单个设备故障时，就无法实现单车紧急制动控制功能。为实现单车的紧急制动功能达到sil3级，根据安全相关的标准要求在ecu设计的时候针对硬件和软件采取sil3级匹配技术手段，来保证最终的安全等级。
44.本发明实施例通过增加冗余处理设备的方式，通过合理的仲裁逻辑，使得设备故障冗余度为1，可以在单个设备故障时，仍能够正常输出紧急制动多级控制指令，保证了列车运行的安全。如图4所示，为本实施例提供的多级制动设备的示意图。
45.相比现有技术，本实施例通过增加了一套冗余的处理设备和一套仲裁机构：
46.本实施例中，处理设备包括：速度传感、逻辑处理单元和输出控制电路。与另一套处理设备保持独立。
47.另外，本发明实施例中，为提高紧急制动功能的可靠施加，本实施例中两路处理设备在设计的时候需要采用多样性设计，例如：两路信号处理设备分别使用独立的电源、采用不同的实现电路、采用不同架构的cpu芯片、采用不同的开发工具、由不同的开发人员进行开发等，对本领域技术人员而言，可清楚获知，不以本实施例提供的实现方式为限，通过两路异构的处理设备尽可能的降低外界对两路处理设备产生干扰，导致共因失效，从而导致制动控制功能失效。
48.本实施例中，通过仲裁机构实现制动控制模块的功能，具体的本实施例中，仲裁机构即可以实现当两路处理设备的输出相同制动信号时输出制动控制，当两路设备的输出不一致时，根据预先设计的逻辑导向紧急制动安全侧，例如，任一处理设备生产制动控制信号即实施制动控制。本发明实施例中，仲裁机构的主要目的是采集两路处理设备的输出，当其中任何一路输出紧急制动施加指令时，即可输出紧急制动施加指令。仲裁机构可以由多种实现方式，例如通过继电器搭建或通过分离元器件搭建，只要仲裁机构具有很高的安全性即可。
49.具体的，本发明一实施例中，通过继电器搭建仲裁机构，例如分别通过一继电器接收各处理设备的输出信号，任一继电器接收到列车制动信号时，执行制动控制。
50.当出现两路设备输出不一致时，通过诊断逻辑输出故障状态。本发明实施例中，采集两路设备的输出状态，仲裁机构并对两个输出状态进行比对，如果不一致，则报出故障，提醒检修人员及时介入排除故障，保证运行安全。
51.如图5所示，本发明还提供一种列车制动方法，所述的方法包括：
52.步骤s501，根据列车运行速度分别生成至少两个列车制动信号；
53.步骤s502，确定至少一信号处理模块生成列车制动信号时，执行制动控制。
54.本发明实施例中，所述步骤s501根据列车运行速度列车制动信号包括：
55.获取列车运行速度，
56.根据所述列车运行速度生成列车控制逻辑，
57.根据所述的列车控制逻辑分别生成列车控制信号。
58.本发明实施例中，利用一继电器分别接收所述的列车制动信号，确定任一继电器接收到列车制动信号时，执行制动控制
59.本发明专利通过冗余处理设备和仲裁机构的，满足了紧急制动多级控制安全等级要求。
60.通过应用本发明的方案，可以在当前列车硬件不变的情况下，达到更高的安全性，这在列车运行速度越来越高的时代具有重要的意义。或者在单车紧急制动功能安全性要求不变的情况下，可以采用相对简单设计流程和相对低廉的器件来实现相同的安全水平，相比现有方法可以降低设备设计的难度和部件选型的要求，降低设计成本和全生命周期管理成本。
61.本发明专利采用了一种高安全性的紧急制动多级控制方法。对照图4本发明专利的具体实施过程如下：
62.(1)设备1采集多路速度传感器信号，获得列车速度。根据预设规则和当前速度，输出当前的多级控制信号；
63.(2)设备2采集多路速度传感器信号，获得列车速度。根据预设规则和当前速度，输出当前的多级控制信号；
64.(3)两路多级控制信号同时输入至仲裁电路；
65.具体的，本实施例中，当两路多级控制信号一致时，根据多级控制信号输出控制。
66.当输出控制不一致时，例如，仅收到一路舵机控制信号时，根据故障导向安全原则导向安全侧(对于紧急制动，安全侧是导向更短制动距离的策略。其中，“安全侧”是功能安全的相关术语，是指当系统部件出现故障时，其故障引起的系统状态变化要导向无风险的方向。举例说明，当制动系统的部件故障后，制动系统的后续动作应该是施加制动而不是失去制动力，因为列车制动停车是保证列车运行安全的措施。
67.本实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以是台式计算机、平板电脑及移动终端等，本实施例不限于此。在本实施例中，该电子设备可以参照前述方法及装置的实施例，其内容被合并于此，重复之处不再赘述。
68.图6为本发明实施例的电子设备600的系统构成的示意框图。如图6所示，该电子设备600可以包括中央处理器100和存储器140；存储器140耦合到中央处理器100。值得注意的
是，该图是示例性的；还可以使用其他类型的结构，来补充或代替该结构，以实现电信功能或其他功能。
69.一实施例中，列车制动功能可以被集成到中央处理器100中。其中，中央处理器100可以被配置为进行如下控制：
70.根据列车运行速度分别生成列车制动信号；
71.确定至少一信号处理模块生成列车制动信号时，执行制动控制。
72.其中，所述的根据列车运行速度分别生成至少两个列车控制信号包括：
73.获取列车运行速度，
74.分别根据所述列车运行速度生成列车控制逻辑，
75.根据所述的列车控制逻辑分别生成列车控制信号。
76.在另一个实施方式中，列车制动装置可以与中央处理器100分开配置，例如可以将列车制动装置配置为与中央处理器100连接的芯片，通过中央处理器的控制来实现列车制动功能。
77.如图6所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图6中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图6中没有示出的部件，可以参考现有技术。
78.如图6所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
79.其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
80.输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为lcd显示器，但并不限于此。
81.该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、sim卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为eprom等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
82.存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
83.通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
84.基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
85.本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在电子设备中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述电子设备中执行如上面实施例所述的列车制动方法。
86.本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在电子设备中执行上面实施例所述的列车制动。
87.以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
88.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
89.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
90.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
91.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
92.本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。