一種用于動車組的快速粘著控制方法
【專利摘要】一種用于動車組的快速粘著控制方法，其步驟為：（1）根據(jù)動車組自身設(shè)計參數(shù)和軌面綜合狀況來設(shè)置輪對加速度門限值aP；（2）根據(jù)動車組的反饋信號計算當(dāng)前的輪對加速度值a(t)；（3）比較當(dāng)前的輪對加速度值a(t)和輪對加速度門限值aP，如果當(dāng)前的輪對加速度值a(t)超過了aP就認(rèn)為該輪對出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，此時基于拋物線插值原理進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載，同時通知司機(jī)室出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象；在電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載過程中，如果輪對加速度值a(t)降為0，則認(rèn)為輪軌間的粘著狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)，此時基于動態(tài)優(yōu)化原理進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)，直到動車組前進(jìn)速度達(dá)到司機(jī)指定的行駛速度。本發(fā)明能夠恰當(dāng)?shù)販p載電機(jī)轉(zhuǎn)矩以消除空轉(zhuǎn)現(xiàn)象、并快速恢復(fù)輪軌間的良好粘著狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種用于動車組的快速粘著控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到動車組牽引傳動系統(tǒng)的控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種適用于動車組的快速粘著控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]動車組為人們帶來了快捷舒適的出行方式，使得城市與城市之間、人與人之間的交流更為緊密。動車組輪對與鋼軌之間的粘著力是動車組前進(jìn)的直接驅(qū)動力，粘著力控制是動車組牽引控制系統(tǒng)的重要組成部分。粘著力控制是指:在軌面狀況變化不定的情況下(如雨、雪天氣造成的軌面積水、結(jié)冰等)，通過對電機(jī)速度、電機(jī)轉(zhuǎn)矩等信息的采集和處理，結(jié)合司機(jī)指令向電機(jī)控制器發(fā)出恰當(dāng)?shù)碾姍C(jī)轉(zhuǎn)矩指令，使動車組發(fā)揮當(dāng)前輪軌間所允許的最大粘著力。
[0003]動車組處于牽引工況時，如果電機(jī)轉(zhuǎn)矩超過當(dāng)前輪軌間所允許的最大粘著力就會發(fā)生輪對空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的輪軌擦傷。有研究者也提出過一些粘著力控制的方案，例如:基于轉(zhuǎn)速控制的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行方法、電力機(jī)車粘著力控制方法及裝置等，然而這些粘著力控制方法都未針對動車組的高速特征考慮精細(xì)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載和電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)策略，其結(jié)果是動車組未完全發(fā)揮出最大粘著力，所造成的牽引力損失對動車組本身的動力性能、定速巡航功能，以及高速鐵路的調(diào)度規(guī)劃等方面都產(chǎn)生了負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，結(jié)合動車組的高速特征，本發(fā)明基于動態(tài)優(yōu)化原理和拋物線插值原理，提供一種能夠恰當(dāng)?shù)販p載電機(jī)轉(zhuǎn)矩以消除空轉(zhuǎn)現(xiàn)象、并快速恢復(fù)輪軌間良好粘著狀態(tài)的快速粘著控制方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，步驟為:
[0007]( I)根據(jù)動車組自身設(shè)計參數(shù)和軌面綜合狀況來設(shè)置輪對加速度門限值aP ；
[0008](2)根據(jù)動車組的反饋信號計算當(dāng)前的輪對加速度值a(t)；
[0009](3)比較當(dāng)前的輪對加速度值a(t)和輪對加速度門限值aP，如果當(dāng)前的輪對加速度值a(t)超過了 aP就認(rèn)為該輪對出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，此時將進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載，同時通知司機(jī)室出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象；在電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載過程中，如果輪對加速度值a(t)降為0，則認(rèn)為輪軌間的粘著狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)，此時進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)，直到動車組前進(jìn)速度達(dá)到司機(jī)指定的行駛速度。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(2)中的反饋信號包括電機(jī)轉(zhuǎn)速信號、電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號以及司機(jī)指定的動車組行駛速度；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號由安裝在電機(jī)軸端的速度傳感器提供，所述電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號由電機(jī)控制器提供的，所述司機(jī)指定的動車組行駛速度由列車通信網(wǎng)絡(luò)直接從司機(jī)室傳遞到粘著力控制系統(tǒng)。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):對所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號和電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號進(jìn)行低通濾波，以去除聞頻干擾；
[0012]對電機(jī)轉(zhuǎn)速度信號濾波時，采用下式:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，步驟為: (1)根據(jù)動車組自身設(shè)計參數(shù)和軌面綜合狀況來設(shè)置輪對加速度門限值ap； (2)根據(jù)動車組的反饋信號計算當(dāng)前的輪對加速度值a(t)； (3)比較當(dāng)前的輪對加速度值a(t)和輪對加速度門限值aP，如果當(dāng)前的輪對加速度值a(t)超過了 aP就認(rèn)為該輪對出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，此時將進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載，同時通知司機(jī)室出現(xiàn)了空轉(zhuǎn)現(xiàn)象；在電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載過程中，如果輪對加速度值a (t)降為O，則認(rèn)為輪軌間的粘著狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)，此時進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)，直到動車組前進(jìn)速度達(dá)到司機(jī)指定的行駛速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中的反饋信號包括電機(jī)轉(zhuǎn)速信號、電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號以及司機(jī)指定的動車組行駛速度；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號由安裝在電機(jī)軸端的速度傳感器提供，所述電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號由電機(jī)控制器提供的，所述司機(jī)指定的動車組行駛速度由列車通信網(wǎng)絡(luò)直接從司機(jī)室傳遞到粘著力控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，對所述電機(jī)轉(zhuǎn)速信號和電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號進(jìn)行低通濾波，以去除高頻干擾； 對電機(jī)轉(zhuǎn)速度信號濾波時，采用下式:
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中，輪對加速度信號采用二階前向有限差商公式得到:
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載時基于拋物線插值原理，具體步驟為: 步驟Al:設(shè)加速度曲線上縱坐標(biāo)值為0.9aP的點(diǎn)為A點(diǎn),縱坐標(biāo)值為aP的點(diǎn)為B點(diǎn),計算A與B點(diǎn)之間直線L1的斜率K ； 步驟A2:記錄輪對加速度值a (t)達(dá)到aP時的電機(jī)轉(zhuǎn)矩值TP，在轉(zhuǎn)矩曲線上對應(yīng)C點(diǎn)； 步驟A3:在轉(zhuǎn)矩曲線上，過C點(diǎn)作斜率為-K的直線L2, L2與水平直線T=0.9ΤΡ相交于D點(diǎn)； 步驟A4:在轉(zhuǎn)矩曲線上過C、D兩點(diǎn)進(jìn)行拋物線插值，得拋物線L3 ； 步驟A5:在階段II，按照拋物線L3執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩減載，輪對加速度值a (t)由于慣性會滯后一小段時間，但必然會隨著電機(jī)轉(zhuǎn)矩的減載而單調(diào)下降； 步驟A6:當(dāng)輪對加速度值a(t)下降至O時，說明輪軌間的粘著狀態(tài)已經(jīng)恢復(fù)，記錄轉(zhuǎn)矩曲線上對應(yīng)的F點(diǎn)作為電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)的起點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于動車組的快速粘著控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)時基于動態(tài)優(yōu)化原理，具體步驟為: 步驟BO:建模:將動車組從當(dāng)前行駛速度通過增加牽引力達(dá)到司機(jī)指定行駛速度的過程，建模成為一個動態(tài)優(yōu)化問題:
【文檔編號】B61C17/00GK103818391SQ201410068615
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】尚敬, 李小平, 劉可安, 李江紅, 胡云卿, 喻勵志 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司