动车组的粘着控制方法技术

本发明专利技术公开了一种动车组的粘着控制方法，其中用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的方法，利用改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法对获取的轮对线速度、车体速度和车体加速度进行信息融合重构，将车体速度和车体加速度及轮对线速度相互判断，通过对量测噪声的在线估计，滤除传感器信号的电磁干扰和不确定的机械干扰，获取精确的滤波后的车体速度，并利用该滤波后的车体速度作为计算蠕滑速度的参考速度，有利于采用蠕滑速度作为重要参数的动车组控制方法，提高了控制效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及轨道交通
，尤其设及一种用于确定动车组的轮对的蠕滑速度 的方法，还设及一种基于上述蠕滑速度确定方法的粘着控制方法。
技术介绍
动车组为人们带来了快捷舒适的出行方式，使得城市与城市之间、人与人之间的 交流更为紧密。动车组的轮对与钢轨之间的粘着力是动车组前进的直接驱动力，粘着力控 制是动车组牵引控制系统的重要组成部分。 动车组处于牵引工况时，如果电机转矩超过当前轮轨间所允许的最大粘着力就会 发生轮对空转滑行现象，造成严重的轮轨擦伤。轮对的蠕滑速度是一项决定粘着控制的有 效性的重要信息。然而，在现有的针对中，均未考虑获取精确的蠕滑 速度对粘着控制的影响。具体地，现有技术不能精确地获取轮对的蠕滑速度，从而不能精确 地捕捉动车组的轮对发生空转滑行事件的时间点，从而严重地影响了粘着控制的效果，进 而使动车组不能完全发挥出最大粘着力。由动车组不能完全发挥出最大粘着力所造成的牵 引力损失，对动车组本身的动力性能、定速巡航功能，W及高速铁路的调度规划等方面都产 生了负面影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：在现有的针对中，均未考 虑获取精确的蠕滑速度对粘着控制的影响，不能精确地获取轮对的蠕滑速度，从而不能精 确地捕捉动车组的轮对发生空转滑行事件的时间点，进而严重地影响了粘着控制的效果， 使动车组不能完全发挥出最大粘着力。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的 方法，W及基于确定的蠕滑速度的。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的方法， 包括： 获取所述轮对的轮对角速度，W及所述动车组的车体速度和车体加速度； 根据所述轮对角速度计算轮对线速度； 采用改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法，对所述轮对线速度、车体速度和 车体加速度进行信息融合重构，得到滤波后的车体速度； 根据所述轮对线速度和所述滤波后的车体速度，确定所述轮对的蠕滑速度。 优选的是，在所述改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法中，系统噪声矩阵恒 定。 优选的是，在所述改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法中，新数据权重dk满 足： 其中，CU表示新数据权重阔值；4_^表示第k-1时刻量测噪声方差矩阵的第i行 向量；Q表示所述系统噪声矩阵化W表示第k时刻量测矩阵的第i行向量；HWi/表示第k时刻量测矩阵的第i行向量的转置。 优选的是，所述改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法包括： 步骤1 :估计预测目标状态矩阵來…及其误差协方差矩阵与…； 步骤2 :计算所述新数据权重dk和所述新数据权重阔值dmax; 步骤3 :判断出所述新数据权重dk小于或者等于所述新数据权重阔值dmax时，根据 所述预测目标状态矩阵1估计当前时刻量测值Zk的量测估计值&，并根据所述误差协 方差矩阵爲*_,估计当前时刻量测噪声矩阵Rk的量测噪声估计矩阵4;;执行步骤5 ; 步骤4:判断出所述新数据权重dk大于所述新数据权重阔值dmax时，将当前时刻量 测值Zk作为所述量测估计值么，并将当前时刻量测噪声矩阵Rk作为所述量测噪声估计矩 阵4;执行步骤5; 步骤5 :根据当前时刻的误差协方差矩阵和所述量测噪声估计矩阵A，计算 卡尔曼增益矩阵；根据所述预测目标状态及其误差协方差矩阵W、所述量测估计 值4和所述卡尔曼增益矩阵，计算当前时刻的目标状态最优估计矩阵衣及其误差协方差 矩阵/?; 步骤6 :判断出滤波继续执行时，重复执行步骤1至步骤6。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于上述蠕滑速度确定方法的粘着控制方 法，其包括： 利用上述用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的方法，确定所述轮对的蠕滑速度； 根据得到的轮对线速度计算轮对加速度； 判断出所述蠕滑速度小于或者等于预设的蠕滑速度阔值，且所述轮对加速度小于 或者等于预设的轮对加速度阔值时，根据所述蠕滑速度计算蠕滑加速度； 判断出所述蠕滑加速度大于或者等于预设的蠕滑加速度阔值时，确定所述动车组 的轮对发生了空转滑行事件，并对所述动车组的电机的输出扭矩进行减载，直到所述空转 滑行事件消除时停止减载并保持预设的时间段； 保持所述预设的时间段后，对所述电机的输出扭矩进行加载，直到所述输出扭矩 达到预设的目标扭矩阔值时为止。 优选的是，对所述动车组的电机的输出扭矩进行减载，包括： 获取所述动车组的电机的输出扭矩； 根据所述轮对加速度、预设的轮对加速度阔值和预设的比例系数，确定减载百分 比； 根据所述减载百分比和上一采样时刻获取的电机的输出扭矩，确定目标扭矩； 根据所述目标扭矩控制所述电机的运行，W对所述电机的输出扭矩进行减载。 优选的是，对所述电机的输出扭矩进行加载，包括： 判断出当前采样时刻获取的电机的输出扭矩小于或者等于预设的输出扭矩阔值 时，W第一速率对所述电机的输出扭矩进行加载； 判断出当前采样时刻获取的电机的输出扭矩大于所述输出扭矩阔值时，W第二速 率对所述电机的输出扭矩进行加载，其中所述第一速率大于所述第二速率，所述输出扭矩 阔值小于所述目标扭矩阔值。 优选的是，所述方法还包括： 判断出所述蠕滑速度大于所述蠕滑速度阔值，或者判断出所述轮对加速度大于所 述轮对加速度阔值时，利用比例积分调节器对所述电机的输出扭矩进行减载。 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可W具有如下优点或有益效 果： 应用本专利技术实施例提供的用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的方法，利用改进的 sage-husa自适应卡尔曼滤波算法对输入的轮对线速度、车体速度和车体加速度进行信息 融合重构，将车体速度和车体加速度及轮对线速度相互判断，通过对量测噪声的在线估计， 滤除传感器信号的电磁干扰和不确定的机械干扰，获取精确的滤波后的车体速度，并利用 该滤波后的车体速度作为计算蠕滑速度的参考速度，有利于采用蠕滑速度作为重要参数的 动车组控制方法，提高了控制效果。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得 显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要 求书W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】 附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实 施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中： 图1示出了本专利技术实施例用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的方法的流程示意 图； 图2示出了本专利技术实施例中改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法的流程图； 图3示出了本专利技术实施例的流程示意图； 图4示出了本专利技术实施例中对动车组的电机的输出扭矩进行减载的方法的流程 不意图； 图5示出了本专利技术实施例中对电机的输出扭矩进行加载的方法的流程示意图； 图6示出了动车组的轮对的粘着特性曲线的示意图；图7示出了本专利技术实施例用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的系统的结构示意 图； 图8示出了本专利技术实施例中Sage-Husa自适应卡尔曼滤波器的结构示意图； 图9示出了本专利技术实施例动车组的粘着控制系统的结构示意图；[005。 图10示出了本专利技术实施例中减载模块的结构示意图；化及 图11示出了本专利技术实施当前第1页1 2 3 4 5&nb本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定动车组的轮对的蠕滑速度的方法，其特征在于，包括：获取所述轮对的轮对角速度，以及所述动车组的车体速度和车体加速度；根据所述轮对角速度计算轮对线速度；采用改进的Sage‑Husa自适应卡尔曼滤波算法，对所述轮对线速度、车体速度和车体加速度进行信息融合重构，得到滤波后的车体速度；根据所述轮对线速度和所述滤波后的车体速度，确定所述轮对的蠕滑速度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张征方，曾云，胡云卿，刘良杰，喻励志，李科，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43