列车轮轴重调整方法、牵引力与制动力分配方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种列车轮轴重调整方法、牵引力与制动力分配方法、系统，采集转向架空气弹簧压力值和高度方向位移量、一系弹簧压力值；根据空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将车辆转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使车辆轮轴重均匀分布；在列车进行牵引时，根据一系弹簧的压力值，控制牵引电动机的输出力矩与车辆每个轴重匹配，对车辆牵引力进行分配；在车辆进行制动时，根据一系弹簧的压力值，控制不同形式的粘着制动系统在每个制动轮上的制动力输出，对车辆制动力进行分配。本发明专利技术可以改善轮轴重分布，并精确分配牵引力与制动力，提高列车的粘着利用程度，提升列车的动力性能。

Train axle weight adjustment method, traction and braking force distribution method, system

【技术实现步骤摘要】
列车轮轴重调整方法、牵引力与制动力分配方法、系统
本专利技术涉及轨道交通领域，特别是一种列车轮轴重调整方法、牵引力与制动力分配方法、系统。
技术介绍
在轨道车辆设计制造过程中，轮轴重分配均匀性问题是待解决的重要问题之一。轮轴重偏差将直接影响整台车粘着牵引力的发挥和车辆的制动性能，影响轨道车辆牵引能力、运行的安全性、平稳性及舒适性。在轨道车辆设计过程中尽量控制轮轴重偏差在允许的偏差范围内，但是实际生产中往往因为制造误差、零配件规格不一致等原因，造成车辆性能参数与设计参数存在一定偏差。国标规定，车辆轴重偏差不应超过平均轴重的±2％，轮重偏差不应超过该轴平均轮重的±4％。目前，国内轨道车辆采用的调重方法，主要是在产品组装时通过对一系、二系弹簧的静态调整来改善轮载分布。这种方法虽然能满足出厂时车辆轮轴重分配标准，但在出产后很难再调，并且只是一种静态的调重方式，而车辆在实际运行时，由于车辆的动力学特性与静力学特性相差很大，并且车辆各部件材料受内部残余应力的变形、受外部外力负荷的变形以及受长时间形成的蠕变的影响，并不能保证或持续保证轮轴重的均匀分配。因此，当前为了解决车辆在动态运行过程中及产品全寿命周期内的轮载分布问题、解决前后转向架与车体装配时的互换性问题、提高产品的舒适性和安全性、降低产品的保养维护成本，需要一种新的改善手段。牵引与制动系统在轨道车辆中起着非常重要的作用，它们相辅相成，共同实现轨道车辆的正常运行。良好的牵引与制动性能可以提高轨道车辆的运行效率和可靠性,可以保证车辆在运行中的安全性和舒适性，而对于现代轨道车辆，牵引与制动性能不仅仅局限于这些方面，更成为决定列车运行速度和牵引重量的重要因素。轨道车辆无论是采用哪种原理和哪种形式的粘着牵引或粘着制动，都是通过电子控制单元根据采集每节车厢或每个转向架上二系弹簧的气压值，估算出每节车厢或每个转向架的载重，以车厢或转向架为单位对应其载重给与一个总的牵引力或制动力，然后将这个总的牵引力或制动力平均分配到每个车轮上。但这种牵引力或制动力分配方式存在缺陷，就是由于每个轮子的实际载重不同，但分配到的牵引力或制动力相同，会出现由于某些车轮载重偏小而产生车轮与钢轨粘着不良，致使车轮空转或打滑的现象，极易造成事故。虽然现在的轨道车辆上都设置了防滑装置，但这只是一种被动的预防措施，如果能够采取一种主动的方式来改善这种现象，则可以更好的提升轨道车辆的运行品质及性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种列车轮轴重调整方法、牵引力与制动力分配方法、系统，改善列车的轮轴重分布、对列车牵引力与制动力进行精确分配，提高列车的粘着利用程度，提升列车的动力性能。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种列车轮轴重调整方法、牵引力与制动力分配方法，包括以下步骤：采集转向架空气弹簧压力值和高度方向位移量，以及一系弹簧压力值；根据空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将车辆转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使车辆轮轴重均匀分布；在车辆进行牵引时，在车辆轮轴重均匀分布的前提下，根据一系弹簧的压力值，控制牵引电动机的输出力矩与车辆每个轴重匹配，对车辆牵引力进行分配；在车辆进行制动时，在车辆轮轴重均匀分布的前提下，根据一系弹簧的压力值，控制不同形式的粘着制动系统在车辆每个制动轮上的制动力输出，对车辆制动力进行分配。本专利技术中，保证轮轴重均匀分布的具体实现过程包括：设每节车辆空气弹簧初始气压值为Ni，i＝1，2，3，4；空气弹簧需调节达到的目标气压值N＝(N1+N2+N3+N4)/4；当Ni-N＞0时，控制空气弹簧充气；当Ni-N＜0时，控制空气弹簧放气，使空气弹簧调节后的气压值Ni′逼近目标气压值N。该调解过程简单可靠，容易实现。上述过程中，当空气弹簧调节后的气压值Ni′与目标气压值N之差的绝对值小于设定偏差值ε时，判定空气弹簧调节后的气压值Ni′逼近目标气压值N；其中，ε＝|Ni′-N|。根据电控转向架的调节精度和调节能力以及列车所处的行驶状态，ε可取0MPa～0.1MPa之间某值。本专利技术中，利用下式对车辆牵引力进行分配：其中，Qi为分配到车辆四个轴上的牵引力，i＝1，2，3，4；Fj为八个一系弹簧压力值，j＝1，2，3，4，5，6，7，8；D为当前节车牵引力分配总值。本专利技术中，利用下式对车辆制动力进行分配：其中，Zj为分配到每个车轮的制动力；B为当前节车制动力分配总值。相应地，本专利技术还提供了一种列车牵引力与制动力分配系统，包括多个安装于转向架上的空气弹簧；每个所述上均安装有位移传感器；每个所述空气弹簧进气通道内均安装有第二压力传感器；根据所述第二压力传感器检测的空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据所述位移传感器检测的空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使轮轴重均匀分布。本专利技术的列车牵引力与制动力分配系统还包括安装于转向架上的若干个一系弹簧，每个所述一系弹簧底部受压处均安装有第一压力传感器；在车辆进行牵引时，在车辆轮轴重均匀分布的前提下，根据第一压力传感器检测的一系弹簧的压力值，控制牵引电动机的输出力矩与车辆每个轴重匹配，对车辆牵引力进行分配；在车辆进行制动时，在车辆轮轴重均匀分布的前提下，根据第一压力传感器检测的一系弹簧的压力值，控制不同形式的粘着制动系统在车辆每个制动轮上的制动力输出，对车辆制动力进行分配。每个所述空气弹簧的进气口与一个电磁阀的输出口连通；所有电磁阀的输入口均与储气罐连通；每个所述空气弹簧的节流阀与一个空气室连通；所有的电磁阀、第一压力传感器、第二压力传感器、位移传感器、节流阀均与列车电子控制单元电连接。本专利技术还提供了一种列车轮轴重调整方法，包括以下步骤：采集转向架空气弹簧压力值和高度方向位移量；根据空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使轮轴重均匀分布。作为一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种列车电子控制单元，其包括：轮轴重调整单元，用于根据转向架空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将车辆转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使车辆轮轴重均匀分布；牵引力分配单元，用于在车辆进行牵引时，在车辆轮轴重均匀分布的前提下，根据转向架一系弹簧的压力值，控制牵引电动机的输出力矩与车辆每个轴重匹配，对车辆牵引力进行分配；制动力分配单元，用于在车辆进行制动时，在车辆轮轴重均匀分布的前提下，根据转向架一系弹簧的压力值，控制不同形式的粘着制动系统在车辆每个制动轮上的制动力输出，对车辆制动力进行分配。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术可以将车辆转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使车辆轮轴重均匀分布，并在车辆轮轴重均匀分布的前提下，对车辆牵引力与制动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车牵引力与制动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：/n采集转向架空气弹簧压力值和高度方向位移量，以及一系弹簧压力值；/n根据空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将车辆转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使车辆轮轴重均匀分布；/n在车辆进行牵引时，根据一系弹簧的压力值，控制牵引电动机的输出力矩与车辆每个轴重匹配，对车辆牵引力进行分配；在车辆进行制动时，根据一系弹簧的压力值，控制不同形式的粘着制动系统在车辆每个制动轮上的制动力输出，对车辆制动力进行分配。/n

【技术特征摘要】
1.一种列车牵引力与制动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集转向架空气弹簧压力值和高度方向位移量，以及一系弹簧压力值；
根据空气弹簧压力值，控制空气弹簧充气或者放气，根据空气弹簧高度方向位移量调节空气弹簧高度，将车辆转向架所有空气弹簧的压力值调整至相等，使车辆轮轴重均匀分布；
在车辆进行牵引时，根据一系弹簧的压力值，控制牵引电动机的输出力矩与车辆每个轴重匹配，对车辆牵引力进行分配；在车辆进行制动时，根据一系弹簧的压力值，控制不同形式的粘着制动系统在车辆每个制动轮上的制动力输出，对车辆制动力进行分配。


2.根据权利要求1所述的列车牵引力与制动力分配方法，其特征在于，保证轮轴重均匀分布的具体实现过程包括：设每节车辆空气弹簧初始气压值为Ni，i＝1，2，3，4；空气弹簧需调节达到的目标气压值N＝(N1+N2+N3+N4)/4；当Ni-N＞0时，控制空气弹簧充气；当Ni-N＜0时，控制空气弹簧放气，使空气弹簧调节后的气压值逼近目标气压值N。


3.根据权利要求2所述的列车牵引力与制动力分配方法，其特征在于，当空气弹簧调节后的气压值Ni′与目标气压值N之差的绝对值小于设定偏差值ε时，判定空气弹簧调节后的气压值逼近目标气压值N；其中，ε＝|Ni′-N|。


4.根据权利要求1所述的列车牵引力与制动力分配方法，其特征在于，利用下式对车辆牵引力进行分配：



其中，Qi为分配到车辆四个轴上的牵引力，i＝1，2，3，4；Fj为八个一系弹簧压力值，j＝1，2，3，4，5，6，7，8；D为当前节车牵引力分配总值。


5.根据权利要求4所述的列车牵引力与制动力分配方法，其特征在于，利用下式对车辆制动力进行分配：



其中，Zj为分配到每个车轮的制动力；B为当前节车制动力分配总值。


6.一种列车牵引力与制动力分配系统，包括多个安装于转向架上的空气弹簧；每个所述上均安装有位移传感器；每个所述空气弹簧进气通道内均安装有第二压力传感器；根据所述第二压力传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，陈勇，聂文斌，王虎高，庄文锋，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43