用于计算轨道车辆的前进速度的方法技术

本方法包括以下步骤：生成表示至少一个受控车桥(A)的车轮(W)的角速度(co)的速度信号；使用粘附观测器(1201)根据角速度(ω)估算在车桥(A)的车轮(W)与轨道的接触区域中的粘附(μ)的值，并且计算受控的车桥(A)的车轮(W)的速度滑动(δ)的值，根据车桥(A)的车轮(W)的滑动(δ)生成表示所述粘附(μ)的导数(dμ÷dδ)的信号；根据表示导数(dμ÷dδ)的值与预定的参考值之间的差的误差信号(e((Tj+1))，借助于导数信号(dμ÷dδ)的自适应控制部(1204)来生成用于控制施加给车桥(A)的车轮(W)的扭矩的扭矩控制装置(1205)的驱动信号(C(Tj+1))，从而使该差减小并基本上保持为零；将驱动信号(C(Tj+1))施加给扭矩控制装置(1205)并因此将车辆速度计算为至少一个受控的车桥(A)的直线前进速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于计算轨道车辆的前进速度的方法本专利技术涉及一种用于在车辆的所有车桥(axle，车轴)由于轨道上的粘附条件劣化而处于滑动阶段时改善轨道车辆的前进速度的计算的方法。例如对于驱动控制系统(例如防滑系统)和对于车载安装的测程参考(odometricalreference，里程参考)，对轨道车辆的前进速度的最精确的认知是尤为重要的。用于精确确定轨道车辆的速度的已知方法是维持不经受牵引或制动扭矩的“死(dead)”车桥，使得其速度的测量值是所述车辆的实际速度的最佳再现。在车轮与轨道之间粘附特别低的情况下，当在牵引或制动期间所有车轮可能进入滑动状态并因此不处于提供关于车辆的实际速度的正确信息的位置中时，这种解决方案特别有效。在这种情况下，不受牵引或制动扭矩影响的“死”车桥可以继续作为车辆速度的可靠指示器。轨道车辆的现代架构(尤其在地铁车辆的情况下)倾向于具有非常有限的构成，例如，它们只由两个车厢构成。在这种情况下，维持“死”车桥可能导致列车的牵引和制动能力显著损失。附图中的图9A示出了具有两个独立车厢的构成，并且图9B示出了通过雅各布转向架(Jacobsbogie)固定两个车厢的构成：显然，使用“死”车桥将牵引和制动能力在第一种情况下降低了12.5％、在第二种情况下降低了16.7％。因此，本专利技术的目的是提出一种新的方法，该方法即使在粘附特别降低的情况下也允许人们完全恢复“死”车桥的使用以用于牵引和制动，从而增加列车的牵引和制动能力，同时允许所述车桥精确地追踪列车的速度以准确评估前进速度。本专利技术的描述涉及借助于防滑系统实现的制动的特定情况。然而，本领域技术人员可以容易地推导出通过独立的系统实现本专利技术的方式。而且，本领域技术人员可以推导出关于本申请的后续权利要求涉及的牵引情况的双重申请。以上限定的目的是根据本专利技术通过一种方法实现的，该方法的突出特征在所附权利要求1中限定。参考附图，本专利技术的进一步的特征和优点将从仅通过非限制性实例提供的以下详细描述中变得明显，其中：-图1是轨道车辆的车轮的防滑控制系统的框图；-图2是车桥的旋转速度的闭环控制系统的框图；-图3是定性地示出了作为在x轴上示出的滑动δ的函数的在y轴上示出的车桥车轮的粘附系数μ的趋势的曲线图；-图4是示出了施加到车桥的车轮上的力的图；-图5A和图5B是用于详细示出本专利技术涉及的控制标准的曲线图，图5B以放大比例示出了图5A的曲线图的一部分；-图6、图7和图8是关于用于实现根据本专利技术的方法的不同系统的框图，并且-图9A已被描述，是具有两个独立车厢的列车，并且同样已被描述的图9B是具有使用雅各布转向架结合的两个车厢的列车。电子系统被车载安装在大多数现代轨道车辆上，其通常包括旨在在车辆处于牵引阶段时和处于制动阶段时进行干预的车轮滑动控制子系统。这些子系统被称为防滑系统或防滑动系统，或者也被称为WSP(车轮滑动保护)系统。在附图的图1中示意性地示出了根据现有技术的作为防滑功能的用于控制车轮的粘附的系统，其涉及具有n个受控车桥A1、A2……An的车辆。车桥A1、A2……An包括相应的轴S1、S2……Sn和以旋转方式与轴整合的相应的车轮组W1、W2……Wn。在附图中，总体上仅示出了每个车桥的一个车轮。图1的WSP系统包括典型地基于微处理器架构的电子控制单元ECU，该电子控制单元从与这些车桥分别相关联的传感器SS1、SS2……SSn接收关于每个车桥A1、A2……An的角速度的转速计信号。电子控制单元ECU还连接至扭矩控制设备TC1、TC2……TCn，每个扭矩控制设备与相应的车桥A1、A2……An相关联。电子控制单元ECU被设置为：如果在牵引或制动期间在劣化的粘附条件下施加扭矩的情况下，一个或多个车桥的车轮最终处于可能的初期打滑状况，则根据预定算法来操作调整施加到每个车桥的扭矩。以这样的方式并且在任何情况下在劣化的粘附条件的整个持续时间内实现扭矩调整，以防止车桥的完全锁定，从而有可能使每个车桥处于受控滑动的状态，目的是恢复粘附。图2示出了说明用于一般车桥的粘附控制/恢复系统的框图：将人们希望受控车桥A滑动的参考速度值VR(t)与由相关联的传感器SS检测并由采集及处理模块APM调节的测得的速度VM(t)之间的误差或差E(t)作为输入信号施加至控制模块CM，该控制模块将驱动信号Y(t)输出至与车桥A相关联的扭矩控制设备TC。参考速度VR(t)是作为车辆的瞬时速度的一部分例如根据以下表达式获得的：VS(t)＝VV(t)·(1-δ)(1)其中，VV(t)是车辆的瞬时(计算)速度，并且δ表示在打滑阶段期间获得的车桥A的相关滑动。显然，获知车辆的瞬时速度VV(t)对于适当控制打滑是必不可少的。在制动的情况下，最常用于估算车辆的实际速度VV(t)的算法通常使用以下类型的函数：VV(Tj)＝max[S1(Tj),..,Sn(Tj),(VV(Tj-1)+amax·T)](2)而在牵引的情况下，使用以下函数：VV(Tj)＝min[S1(Tj),..,Sn(Tj),(VV(Tj-1)+amax·T)](3)其中，amax是车辆在运行中允许的最大加速度，该加速度在牵引状况的情况下具有正号，并且在制动状况的情况下具有负号。关系式(2)、(3)中的部分(VV(Tj-1)+amax·T)用于当在牵引或制动条件下由于特别劣化的粘附条件导致车桥速度的过量的瞬时和同时变化可能导致使用这些关系式(2)、(3)计算的速度VV(t)显著损失时包含列车允许的物理限制内的VV(t)的变化。关系式(2)、(3)的更精确的变型是已知的，但仍然基于对车桥的单独速度的瞬时测量。在此显然的是，如果所有车桥在打滑阶段期间都经受扭矩，则“死”车桥的可用性使(2)、(3)极其精确。作为非限制性实例，在2015年12月22日提交的在先意大利专利申请号102015000086465中描述并示出了用于施加到车桥的扭矩的扭矩控制设备TC的一个可能实施方式。可以根据本领域技术人员已知的许多变型来制造扭矩控制设备。众所周知，在车轮与轨道之间的粘附系数μ(δ)基本上以图3所示的方式根据滑动δ而变化。基于上面的表达式(1)，δ可以表示为其中，0≤Vr≤Vv，并且0≤δ≤1。在图3中，曲线1、2和3定性地表示根据以下环境条件的粘附趋势：曲线1对应于在车轮与轨道之间的干接触条件下的粘附状况；曲线2对应于在车轮与轨道之间存在湿气时的粘附状况；并且曲线3表示在车轮与轨道之间存在粘性材料时的粘附状况，诸如油或腐烂树叶(秋季的典型状况)、或甚至与湿气混合生锈(铁路站点的典型状况)。已经通过实验发现，在粘附峰值a1、a2、a3处的δ值随着粘附状况的变化而改变，这些值沿着如图3中的A所示的曲线移动。实验测量表明，即使在非常劣化的粘附条件下，曲线A也处于对应于值0≤δ≤0.02的区域中。如果在牵引或制动期间一个或多个车桥(例如先前定义为“死”车桥的车桥)可以保持在曲线A上，则对于所述车桥实现了使用最大可用粘附力并同时追踪列车的实际速度(对应于δ＝0，最大误差为2％)的双重效果。图4是示出了施加到车桥的车轮A的力的图。从该图中可以清楚的是：其中：FA＝μ·m·g(6)由此：其中，Fm是由牵引和/或制动系统施加到车轮上的切向力，R是车轮的半径，J是车桥的惯性矩，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于计算或估算轨道车辆的速度的方法，所述轨道车辆的至少一个车桥(A)具有车轮(W)相对于轨道的粘附的相关联的控制系统(SS、CM、TC、APM)；所述方法包括以下步骤：生成速度信号，所述速度信号表示至少一个所述车桥(A)的所述车轮(W)的角速度(ω)；使用粘附观测器(1201)根据所述角速度(ω)估算在所述车桥(A)的所述车轮(W)与所述轨道的接触区域中的粘附(μ)的值，并且计算受控的所述车桥(A)的所述车轮(W)的速度滑动(δ)的值，根据所述车桥(A)的所述车轮(W)的所述滑动(δ)生成表示所述粘附(μ)的导数

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 IT 1020160000345791.一种用于计算或估算轨道车辆的速度的方法，所述轨道车辆的至少一个车桥(A)具有车轮(W)相对于轨道的粘附的相关联的控制系统(SS、CM、TC、APM)；所述方法包括以下步骤：生成速度信号，所述速度信号表示至少一个所述车桥(A)的所述车轮(W)的角速度(ω)；使用粘附观测器(1201)根据所述角速度(ω)估算在所述车桥(A)的所述车轮(W)与所述轨道的接触区域中的粘附(μ)的值，并且计算受控的所述车桥(A)的所述车轮(W)的速度滑动(δ)的值，根据所述车桥(A)的所述车轮(W)的所述滑动(δ)生成表示所述粘附(μ)的导数的信号；根据表示所述导数的值与预定的参考值之间的差的误差信号(e((Tj+1))，借助于所述导数信号的自适应控制部(1204)来生成用于控制施加给所述车桥(A)的所述车轮(W)的扭矩的扭矩控制装置(1205)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯托·蒂奥内，
申请(专利权)人：法伊韦利传送器意大利有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT