列车主动倾摆控制方法和控制系统技术方案

本发明专利技术实施例涉及一种列车主动倾摆控制方法和控制系统，包括：检测装置对车辆的未平衡离心加速度和超高时变率进行采集，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度和超高时变率确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向；在确定需要进行主动倾摆控制时，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度计算车体所需倾摆角度，并根据列车的车长和列车的运行速度计算数据发送延时；倾摆控制器根据数据发送延时将车体所需倾摆角度发送给相应的倾摆执行机构的作动控制器；作动控制器根据车体所需倾摆角度确定倾摆执行机构的作动行程和作动速度，并生成倾摆动作控制指令控制倾摆执行机构的倾摆作动器根据作动行程和作动速度控制车体的主动倾摆。车体的主动倾摆。车体的主动倾摆。

【技术实现步骤摘要】
列车主动倾摆控制方法和控制系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种列车主动倾摆控制方法和控制系统。

技术介绍

[0002]高速化和舒适性是轨道车辆发展的趋势，但是由于线路条件限制，比如曲线段数量大、小半径曲线多等特点，单纯提高车辆运行速度会增大转弯过程中车辆的未平衡离心力，影响乘客的舒适度和车辆的安全性、稳定性。考虑到建设高速铁路成本高、维修费用高、技术要求高等因素，期望现有线路上对车辆进行改造，从而达到提高车辆运行速度的目的。
[0003]摆式列车是在既有线路提速的一种有效技术措施，作用原理如图1所示。其特点是当车辆进入曲线段时,根据检测系统测得线路信息,传输给控制系统计算出车体需要额外产生的倾斜角度,相当于增加了一个额外的超高,因而增大了向心力,使超速离心力大部分得到平衡,保证了列车能高速平稳通过弯道,乘客感觉到的离心力大大减小,乘坐舒适度显著提高。
[0004]那么如何科学合理的通过控制系统的控制计算，对主动倾摆装置进行控制，能够同时满足列车运行的安全性、稳定性和乘坐的舒适性，是本专利技术重点讨论的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种列车主动倾摆控制方法和控制系统，通过检测装置获得线路曲线和车辆运行情况，通过倾摆控制器计算车体倾摆角度β下发指令给倾摆执行机构，通过作动控制器控制将车体倾摆角度β转换为倾摆作动器的作动行程、作动速度，并最终达到设定行程，以实现车体倾摆。
[0006]为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种列车主动倾摆控制方法，包括：检测装置对车辆的未平衡离心加速度和超高时变率进行采集，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度和超高时变率确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向；
[0007]在确定需要进行主动倾摆控制时，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度计算车体所需倾摆角度，并根据列车的车长和列车的运行速度计算数据发送延时；
[0008]所述倾摆控制器根据所述数据发送延时将车体所需倾摆角度发送给相应的倾摆执行机构的作动控制器；
[0009]所述作动控制器根据所述车体所需倾摆角度确定倾摆执行机构的作动行程和作动速度，并生成倾摆动作控制指令控制所述倾摆执行机构的倾摆作动器根据所述作动行程和作动速度控制车体的主动倾摆。
[0010]优选的，所述检测装置对车辆的未平衡离心加速度和超高时变率进行采集，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度和超高时变率确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向具体包括：
[0011]所述检测装置实时检测车辆的未平衡离心加速度，对所述未平衡离心加速度进行
第一滤波处理后，得到处理后的未平衡离心加速度；
[0012]确定所述处理后的未平衡离心加速度是否达到第一设定阈值；
[0013]当达到第一设定阈值时，所述检测装置获取超高时变率，进行第二滤波处理后，得到处理后的超高时变率；
[0014]根据所述处理后的超高时变率确定列车行驶对应的逻辑状态参数，并确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向。
[0015]进一步优选的，所述根据所述处理后的超高时变率确定列车行驶对应的逻辑状态参数，并确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向具体为：
[0016]根据所述处理后的超高时变率确定列车行驶对应的逻辑状态的状态参数；所述逻辑状态的状态参数包括：用以表示列车行驶不在缓和曲线上的第一状态参数，用以表示缓和曲线上超高递增状态的第二状态参数和用以表示缓和曲线上超高递减状态的第三状态参数；
[0017]当所述逻辑状态的状态参数为第一状态参数时，不需要进行主动倾摆控制；
[0018]当所述逻辑状态的状态参数为第二状态参数时，需要进行主动倾摆控制，倾摆方向向内轨方向；
[0019]当所述逻辑状态的状态参数为第三状态参数时，需要进行主动倾摆控制，倾摆方向向外轨方向。
[0020]进一步优选的，所述方法还包括：根据列车行驶对应的逻辑状态的持续时间确定所述处理后的未平衡离心加速度的信号延时补偿时间。
[0021]优选的，所述倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度计算车体所需倾摆角度具体包括：
[0022]通过公式β＝arcsin((a'
‑
a)/g)计算车体所需倾摆角度；
[0023]其中，a为未平衡离心加速度；a'为期望得到的加速度值；g为重力加速度；β为车体所需倾摆角度。
[0024]进一步优选的，所述作动控制器根据所述车体所需倾摆角度确定倾摆执行机构的作动行程具体为：
[0025]通过公式N＝(L/2/I)*β/(360/R)计算所述作动行程；
[0026]其中，L为两侧的作动器的中心间距；I为扭臂长度；R为倾摆执行机构中减速机的减速比；
[0027]所述作动控制器根据所述车体所需倾摆角度确定倾摆执行机构的作动速度具体为：
[0028]通过公式r＝N/t计算所述作动速度；
[0029]其中，t为预先设定的在所有工况下要求完成倾摆动作的时间。
[0030]进一步优选的，所述方法还包括：
[0031]设定最大倾摆角度β
max
；
[0032]当β大于β
max
时，通过公式N＝(L/2/I)*β
max
/(360/R)计算所述作动行程。
[0033]优选的，所述作动控制器根据所述车体所需倾摆角度确定倾摆执行机构的作动行程和作动速度，并生成倾摆动作控制指令控制所述倾摆执行机构的倾摆作动器根据所述作动行程和作动速度控制车体的主动倾摆具体包括：
[0034]监测反馈装置检测倾摆作动器的高度变化量和/或车体的倾角变化量生成倾摆角度反馈信号；
[0035]所述作动控制器根据所述车体所需倾摆角度和所述倾摆角度反馈信号确定倾摆执行机构的作动行程和作动速度，并生成倾摆动作控制指令。
[0036]第二方面，本专利技术实施例提供了执行上述第一方面所述的列车主动倾摆控制方法的控制系统，所述控制系统包括上述第一方面中所述的检测装置、倾摆控制器和至少一个倾摆执行机构；
[0037]所述检测装置包括：加速度传感器、速度传感器和陀螺仪；
[0038]所述倾摆执行机构包括作动控制器和倾摆作动器。
[0039]优选的，所述控制系统还包括监测反馈装置；
[0040]所述监测反馈装置包括位移传感器和/或角位移传感器。
[0041]本专利技术实施例提供的列车主动倾摆控制方法，通过检测装置获得线路曲线和车辆运行情况，通过倾摆控制器计算车体倾摆角度β下发指令给倾摆执行机构，通过作动控制器控制将车体倾摆角度β转换为倾摆作动器的作动行程、作动速度，并最终达到设定行程，以实现车体倾摆。
附图说明
[0042]图1为现有技术应用的摆式列车原理示意图；
[0043]图2为本专利技术实施例提供的一种列车主动倾摆控制方法流程图；
[0044]图3为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种列车主动倾摆控制方法，其特征在于，所述方法包括：检测装置对车辆的未平衡离心加速度和超高时变率进行采集，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度和超高时变率确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向；在确定需要进行主动倾摆控制时，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度计算车体所需倾摆角度，并根据列车的车长和列车的运行速度计算数据发送延时；所述倾摆控制器根据所述数据发送延时将车体所需倾摆角度发送给相应的倾摆执行机构的作动控制器；所述作动控制器根据所述车体所需倾摆角度确定倾摆执行机构的作动行程和作动速度，并生成倾摆动作控制指令控制所述倾摆执行机构的倾摆作动器根据所述作动行程和作动速度控制车体的主动倾摆。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述检测装置对车辆的未平衡离心加速度和超高时变率进行采集，倾摆控制器根据处理后的未平衡离心加速度和超高时变率确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向具体包括：所述检测装置实时检测车辆的未平衡离心加速度，对所述未平衡离心加速度进行第一滤波处理后，得到处理后的未平衡离心加速度；确定所述处理后的未平衡离心加速度是否达到第一设定阈值；当达到第一设定阈值时，所述检测装置获取超高时变率，进行第二滤波处理后，得到处理后的超高时变率；根据所述处理后的超高时变率确定列车行驶对应的逻辑状态参数，并确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述处理后的超高时变率确定列车行驶对应的逻辑状态参数，并确定是否需要进行主动倾摆控制以及倾摆方向具体为：根据所述处理后的超高时变率确定列车行驶对应的逻辑状态的状态参数；所述逻辑状态的状态参数包括：用以表示列车行驶不在缓和曲线上的第一状态参数，用以表示缓和曲线上超高递增状态的第二状态参数和用以表示缓和曲线上超高递减状态的第三状态参数；当所述逻辑状态的状态参数为第一状态参数时，不需要进行主动倾摆控制；当所述逻辑状态的状态参数为第二状态参数时，需要进行主动倾摆控制，倾摆方向向内轨方向；当所述逻辑状态的状态参数为第三状态参数时，需要进行主动倾摆控制，倾摆方向向外轨方向。4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据列车行驶对应的逻辑状态的持续时间确定所述处理后的未平衡离心加速度的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳志，高志桦，赵国艳，宋红光，
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：