一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法技术

本发明专利技术涉及一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，根据当前轨面黏着情况，在线实时调整阈值及转矩下降斜率和上升斜率；一个防空转防滑调节周期内，下降斜率根据当前轴加速度、转速差采用快降、慢降两步执行；上升斜率根据前一调节周期触发阈值时刻的锁存转矩采用快升、慢升两步执行。本发明专利技术以易于提取的加速度、速度差作为判断条件，实时在线调整阈值、斜率，使得输出转矩可根据轨面情况自适应调整，3～5个调节周期后输出转矩趋于平稳，黏着利用率得到有效提高，车辆平稳性及乘客舒适度得到显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法
本专利技术属于轨道车辆控制
，涉及轨道列车防空转防黏着控制技术，具体地说，涉及一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，用于控制轨道车辆与轨面之间的黏着力，防止轨道车辆运行过程中空转和滑行。
技术介绍
轨道列车在运行过程中是通过车轮和钢轨之间的有效黏着区域来传递牵引力或制动力。因此轨面的黏着特性直接影响到列车输出的实际牵引力和制动力。通常，轨面干燥时，可用黏着系数没有太大变化；但在遇到雨、雪、大雾天气，或轨道上有落叶、油污等时，轨面变得湿滑，可用黏着系数降低，轨道车辆的牵引力和制动力急剧下降。若动作不及时将引起列车车轮空转或列车滑行现象发生，严重导致擦轮、擦轨甚至冲标等安全问题。现有工程化应用的方法中，通常采用速度差、加速度及加速度微分相结合的组合校正法来进行列车防空转或防滑行判断。根据初期现场防空转或防滑行实验效果，设定一组合适的阈值及斜率参数。但是列车在实际运行过程中，轨面黏着情况会随着外界环境实时改变，固定的参数难以完全满足现场情况。参考速度通常来自于网络，网络根据当前工况选取列车所有轴速中合适的轴速作为参考速度传输给牵引系统。由于传输延时，牵引系统实际接收到的参考速度为几百毫秒前的数据。延时引起的参考速度误差随着车辆有效加速度变化而变化，最大可达几km/h。而现有方法中，大部分并未考虑延时引起的参考速度误差；即使考虑也是将参考速度误差设为固定值。加速度微分，理论上虽然可以加快防空转或防滑行判断、提前动作，但是加速度微分信号包含噪声太大，工程上难于精确实时提取，噪声信号将严重影响输出转矩控制精度。待优化的防空转或防滑行参数设置、控制方法，轻则导致调节过程中转矩波动大、黏着利用率低、乘客舒适度差，重则导致调节失败从而引起轮轨擦伤。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的调节过程中转矩波动大、黏着利用率低、乘客舒适度差、不易于工程化等上述问题，提供一种能够根据轨面情况自适应调整牵引或制动转矩输出、黏着利用率高、易于工程化的轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，其具体步骤为：S101、根据加速度、速度差阈值初值判断是否触发空转或滑行，若触发，则执行步骤S102，否则，下一时刻执行步骤S101继续进行判断；S102、通过公式(1)计算若干个采样周期内输出转矩有效值，公式(1)表示为：式中，Te为输出有效转矩，Ti为采样时刻输出转矩，n为采样数，n个采样周期之和应包含3～5个防空转防滑调节周期；S103、根据输出有效转矩及车辆载荷信息计算列车有效加速度，忽略相关阻力即可获得黏着不足时当前轨面的近似可用黏着系数，表示为：μe≈ae＝ρ*Te/M(2)式中，μe为当前轨面的近似可用黏着系数，ae为列车有效加速度，ρ为转矩换算到力系数，M为轴重；S104、计算加速度阈值ath、速度差阈值ΔVth、转矩快降斜率η1、转矩慢降斜率η2、转矩快升斜率η3、转矩慢升斜率η4以及补偿后的参考速度Vr；S105、判断同一逆变器上并联的所有电机，加速度是否超过加速度阈值ath，速度差是否超过速度差阈值ΔVth，调节过程中实际输出转矩是否小于目标给定转矩；若上述三个判断条件中任一一个判断条件满足，则执行步骤S106，否则，返回步骤S101；S106、在每次转矩上升恢复过程中，当加速度超过加速度阈值ath或速度差超过速度差阈值ΔVth时锁存并赋值触发时刻转矩Tlock；S107、阈值设置滞回区间，具体步骤为：当轴加速度an＞λ1*ath时转矩采用转矩快降斜率η1下降，当速度差(Vn-Vr)＞λ2*ΔVth时转矩采用转矩快降斜率η2下降；转矩恢复过程中，当输出转矩上升到λ3*Tlock前采用转矩快升斜率η3上升，之后按照转矩慢升斜率η4上升；其中，an为轴加速度，Vn为轴速，λ1为加速度阈值系数，λ2为速度差阈值系数，λ3为转矩恢复系数；S108、输出转矩下降、上升时按照步骤S107进行下降、上升，并返回步骤S102继续执行，直至输出转矩趋于平稳。优选的，步骤S104中，加速度阈值ath的计算公式表示为：ath＝k1*ae+b1(3)式中，k1、b1为换算系数；速度差阈值ΔVth的计算公式表示为：ΔVth＝k2*μe+b2(4)式中，k2、b2为换算系数；转矩快降斜率η1、转矩慢降斜率η2、转矩快升斜率η3、转矩慢升斜率η4的计算公式表示为：式中，k3、k4、k5、k6、b3、b4、b5、b6为换算系数；补偿后的参考速度Vr的计算公式表示为：Vr＝Vtms+ae*Δt(6)式中，Vtms为接收到网络的参考速度，Δt为参考速度延时时间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供的轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，可根据当前轨面黏着情况，在线实时调整阈值及转矩下降斜率和上升斜率；一个防空转防滑调节周期内，下降斜率根据当前轴加速度、转速差采用快降、慢降两步执行；上升斜率根据前一调节周期触发阈值时刻的锁存转矩采用快升、慢升两步执行。相对于现有组合校正法中使用固定阈值、固定斜率，本专利技术可使输出转矩根据轨面情况自适应调整，3～5个调节周期后输出转矩趋于平稳，黏着利用率得到有效提高，车辆平稳性及乘客舒适度得到显著提升。(2)本专利技术仅适用容易提取的加速度、速度差作为保护条件，并实时考虑网络传输延时对参考速度带来的影响，使得速度差阈值设置更加合理，转矩调节过程中波动减小，易于工程化实现。附图说明图1为本专利技术实施例轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法的流程图；图2为本专利技术实施例不同轨面状态下轮轨间的黏着特性曲线图；图3为本专利技术实施例不同可用黏着下输出转矩调节示意图；图4为本专利技术实施例防空转防滑调节过程中输出转矩及下降、上升斜率示意图。具体实施方式下面，通过示例性的实施方式对本专利技术进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。参见图1，本专利技术揭示了一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，其具体步骤为：S101、根据加速度、速度差阈值初值判断是否触发空转或滑行，若触发，则进行防空转防调节，执行步骤S102，否则，下一时刻执行步骤S101继续进行判断。S102、通过公式(1)计算若干个采样周期内输出转矩有效值，公式(1)表示为：式中，Te为输出有效转矩，Ti为采样时刻输出转矩，n为采样数。输出转矩采用滑动平均滤波法进行有效值计算。为了保证计算的可靠性，设定的n个采样周期之和应包含3～5个调节周期，采样点太少会引起计算结果误差偏大，太多则会导致延时增大，黏着变化时来不及快速反应。S103、根据输出有效转矩及车辆载荷信息计算列车有效加速度，忽略相关阻力即可获得黏着不足时当前轨面的近似可用黏着系数，表示为：μe≈ae＝ρ*Te/M(2)式中，μe为当前轨面的近似可用黏着系数，ae为列车有效加速度，ρ为转矩换算到力系数，M为轴重。上述忽略的相关阻力包括基本阻力、坡道阻力及弯道阻力等阻力。S104、计算加速度阈值ath、速度差阈值ΔVth、转矩快降斜率η1、转矩慢降斜率η2、转矩快升斜率η3、转矩慢升斜率η4以及补偿后的参考速度Vr。不同黏着特性下列车有效加速度不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，其特征在于，其具体步骤为：S101、根据加速度、速度差阈值初值判断是否触发空转或滑行，若触发，则执行步骤S102，否则，下一时刻执行步骤S101继续进行判断；S102、通过公式(1)计算若干个采样周期内输出转矩有效值，公式(1)表示为

【技术特征摘要】
1.一种轨道列车防空转防滑黏着优化控制方法，其特征在于，其具体步骤为：S101、根据加速度、速度差阈值初值判断是否触发空转或滑行，若触发，则执行步骤S102，否则，下一时刻执行步骤S101继续进行判断；S102、通过公式(1)计算若干个采样周期内输出转矩有效值，公式(1)表示为式中，Te为输出有效转矩，Ti为采样时刻输出转矩，n为采样数，n个采样周期之和应包含3～5个防空转防滑调节周期；S103、根据输出有效转矩及车辆载荷信息计算列车有效加速度，忽略相关阻力即可获得黏着不足时当前轨面的近似可用黏着系数，表示为：μe≈ae＝ρ*Te/M(2)式中，μe为当前轨面的近似可用黏着系数，ae为列车有效加速度，ρ为转矩换算到力系数，M为轴重；S104、计算加速度阈值ath、速度差阈值ΔVth、转矩快降斜率η1、转矩慢降斜率η2、转矩快升斜率η3、转矩慢升斜率η4以及补偿后的参考速度Vr；S105、判断同一逆变器上并联的所有电机，加速度是否超过加速度阈值ath，速度差是否超过速度差阈值ΔVth，调节过程中实际输出转矩是否小于目标给定转矩；若上述三个判断条件中任一一个判断条件满足，则执行步骤S106，否则，返回步骤S101；S106、在每次转矩上升恢复过程中，当加速度超过加速度阈值ath或速度差超...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳波，马法运，王旭阳，夏猛，刘天宇，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37