一种机车及其定速巡航方法技术

本发明专利技术公开了一种机车及其定速巡航方法，包括：确定设定速度中间变量：对设定速度目标值与实际速度反馈值进行比较，根据比较结果对设定速度目标值进行偏置处理，得到设定速度中间变量；确定设定速度值：根据设定速度目标值与实际速度反馈值的差值选取爬坡斜率，结合所述设定速度中间变量，得到设定速度值；PI调节控制：将设定速度值与实际速度反馈值分别作为PI调节器的输入参数进行PI调节控制。本发明专利技术所公开的定速巡航方法，有效的提高了机车定速巡航控速精度，司机可随意控制司控器变化幅度和变化速率，完全不必考虑司控器的变化情况会造成动车组运行冲动，大幅提升了驾驶操作灵活性。

A kind of locomotive and its constant speed cruise method

【技术实现步骤摘要】
一种机车及其定速巡航方法
本专利技术涉及机车控制
，尤其涉及一种机车及其定速巡航方法。
技术介绍
时速160公里动力集中动车组是铁路总公司全面替代25T车型的全新升级换代产品。由于该车型采用动力集中方式进行编组，其司控器数据采集方式及定速巡航控制策略均与同系列下的动力分散动车组存在差异。既有动力分散动车组司控器信号采用硬线点位控制方式，牵引区以保持位为界，分为速度递增区和速度递减区，两个区间内无模拟量信号且可自动恢复到保持位。递增区和递减区间又各自分为2个卡位，对应2路硬线输入信号对应不同的设定速度上升率和下降率。当动车组进入定速巡航模式时，司机通过将手柄推至不同卡位来控制设定速度以不同加载率进行上升和下降。当松开手柄后，手柄自动恢复到保持位，维持当前设定速度。速度变化率由司机人为控制，需要司机根据线路需求反复操作手柄，调节动车组加减速率，来满足控速需求并限制动车组纵向冲动维持运行平稳性。动力集中动车组采用电力机车所使用的司控器手柄，分为中立位、牵引位、制动位3个卡位。牵引位对应的模拟量区间为牵引区，制动位对应的模拟量区间为电制区。牵引区、电制区内的模拟量采集为线性变化。司机通过推动司控器手柄，由手柄所在位置对应的模拟量值来确定请求速度。当手柄快速推进到牵引区内的某一位置时，由于模拟量采集数值迅速变化，将导致定速精度调节出现大幅扰动，变化区间越大扰动影响越剧烈。司机需要控制推动司控器手柄的幅度和速率来保证将扰动降至最低。动力集中动车组实时控速精度需满足正负2.5km/h的偏差，在兰渝线运行过程中通过大数据采集对比发现：兰州动辆所至重庆北站全程坡道起伏大，正负坡度转换频繁，往返存在近百余个分相区，每个分相无电区坡道不同，最大坡道为千分之十七，最小坡道为千分之五以内；每个无电区长度也不同，司机需要不断总结线路特点针对不同线路调整推动司控器手柄的位置和速率来保持动车组运行平稳性，给司机带来诸多不便。现有技术中，为了对上述情况进行改进，提出了一种定速巡航算法，根据微机采集到的司控器模拟量直接换算出设定速度值，利用该设定速度与动车组当前运行速度之间的差值来进行闭环控制。同时增加输出力矩加减载率控制，保持牵引力线性变化以减小动车组纵向冲动，降低司机的反复操作频率。该方案直接采用司控器级位换算的设定速度值与实际速度的差值进行闭环控制，当司控器级位瞬时大幅变化时，设定速度将会立刻增加至司控器位置所对应的请求值，造成设定速度与实际速度差值瞬间激增。如果PI调节器的比例系数整定过大，输出力矩将立刻增大造成动车组纵向冲动。如果PI调节器的比例系数整定过小，输出力矩将缓慢变化丧失动态响应的实时性，难以保证动车组定速精度。该方案通过将PI调节器的比例系数增大，同时增加输出力矩的加减载率控制，来减小纵向冲动，但加减载率系数需要根据线路实际坡道进行多次实测来确定参数，需要耗费大量的人力物力，且通过经验整定的系数不具有普遍适应性。基于此，现有技术仍然有待改进。
技术实现思路
为解决上述的技术问题，本专利技术实施例提出一种机车及其定速巡航方法。本专利技术实施例所公开的一种机车定速巡航方法，包括：步骤1确定设定速度中间变量：对设定速度目标值与实际速度反馈值进行比较，根据比较结果对设定速度目标值进行偏置处理，得到设定速度中间变量；步骤2确定设定速度值：根据设定速度目标值与实际速度反馈值的差值选取爬坡斜率，结合所述设定速度中间变量，得到设定速度值；步骤3PI调节控制：将设定速度值与实际速度反馈值分别作为PI调节器的输入参数进行PI调节控制。进一步地，所述设定速度目标值根据司控器手柄级位通过力矩百分比换算得到。进一步地，步骤1中，所述确定设定速度中间变量包括：当设定速度目标值大于实际速度反馈值时，设定速度中间变量等于实际速度反馈值与设定速度偏置值之和；当设定速度目标值小于实际速度反馈值时，设定速度中间变量等于实际速度反馈值减去设定速度偏置值；当设定速度目标值等于实际速度反馈值时，设定速度中间变量等于设定速度目标值。进一步地，步骤2中，所述确定设定速度值包括：所述设定速度值等于爬坡斜率与设定速度中间变量的乘积。进一步地，步骤2中，所述确定设定速度值包括：当设定速度目标值与实际速度反馈值的差值小于第一预定值时，选取的爬坡斜率为慢速爬坡斜率；当设定速度目标值与实际速度反馈值的差值在第一预定值和第二预定值之间时，选取的爬坡斜率为中速爬坡斜率；当设定速度目标值与实际速度反馈值的差值大于第二预定值时，选取的爬坡斜率为快速爬坡斜率；其中，所述第一预定值小于所述第二预定值。进一步地，所述设定速度偏置值根据机车加速度值确定。进一步地，所述PI调节控制包括：采用增量型PI调节算法，得到输出力矩值。进一步地，通过微机中央控制单元将所述输出力矩值发送至牵引控制单元进行力矩控制。进一步地，所述设定速度中间变量的最大值为设定速度目标值，最小值为0。另一方面，本专利技术实施例还公开了一种机车，其采用上述的定速巡航方法进行定速巡航。采用上述技术方案，本专利技术至少具有如下有益效果：本专利技术所公开的定速巡航方法，有效的提高了机车定速巡航控速精度，司机可随意控制司控器变化幅度和变化速率，完全不必考虑司控器的变化情况会造成动车组运行冲动，大幅提升了驾驶操作灵活性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例的机车定速巡航方法的控制策略图；图2为本专利技术一实施例的机车定速巡航方法的动力集中动车组微机网络拓扑结构；图3为本专利技术一实施例的机车定速巡航方法的动力集中动车组微机中央控制单元主控制程序中的软件实施例流程图；图4为本专利技术一实施例的机车定速巡航方法的偏置控制函数的软件流程图；图5为本专利技术一实施例的机车定速巡航方法的设定速度爬坡计算函数的软件流程图。图2中，WTB表示绞线式列车总线，MVB表示多功能车辆总线，ECN表示车辆级以太网，Lonworks表示拖车重联总线，CCU1、2表示中央控制单元，EDRM表示事件记录单元，WTB-GW1、2表示WTB网关，MVB/LON/ETH-GW表示多功能网关，CS1-4表示以太网交换机，DDU1、2表示司机显示单元，RIOM1-4表示远程输入输出单元，BCU表示制动控制单元，TCU1-4表示牵引控制单元，ACU1、2表示辅助供电控制单元，LGU1、2表示列供控制单元，LGDU1、2表示列车供电配电单元，6A表示6A防护系统，LDP表示CMD主机，PSU1、2表示蓄电池充电单元，USP表示用户服务端口。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机车定速巡航方法，其特征在于，包括：/n步骤1确定设定速度中间变量：对设定速度目标值与实际速度反馈值进行比较，根据比较结果对设定速度目标值进行偏置处理，得到设定速度中间变量；/n步骤2确定设定速度值：根据设定速度目标值与实际速度反馈值的差值选取爬坡斜率，结合所述设定速度中间变量，得到设定速度值；/n步骤3PI调节控制：将设定速度值与实际速度反馈值分别作为PI调节器的输入参数进行PI调节控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种机车定速巡航方法，其特征在于，包括：
步骤1确定设定速度中间变量：对设定速度目标值与实际速度反馈值进行比较，根据比较结果对设定速度目标值进行偏置处理，得到设定速度中间变量；
步骤2确定设定速度值：根据设定速度目标值与实际速度反馈值的差值选取爬坡斜率，结合所述设定速度中间变量，得到设定速度值；
步骤3PI调节控制：将设定速度值与实际速度反馈值分别作为PI调节器的输入参数进行PI调节控制。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定速度目标值根据司控器手柄级位通过力矩百分比换算得到。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述确定设定速度中间变量包括：
当设定速度目标值大于实际速度反馈值时，设定速度中间变量等于实际速度反馈值与设定速度偏置值之和；
当设定速度目标值小于实际速度反馈值时，设定速度中间变量等于实际速度反馈值减去设定速度偏置值；
当设定速度目标值等于实际速度反馈值时，设定速度中间变量等于设定速度目标值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述确定设定速度值包括：
所述设定速度值等于爬坡斜率与设...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾峰，蔡志伟，张律，周庆强，杨曦亮，徐朝林，
申请(专利权)人：中车大连机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21