一种用于动车组的快速粘着控制方法
【专利摘要】一种用于动车组的快速粘着控制方法，其步骤为：（1）根据动车组自身设计参数和轨面综合状况来设置轮对加速度门限值aP；（2）根据动车组的反馈信号计算当前的轮对加速度值a(t)；（3）比较当前的轮对加速度值a(t)和轮对加速度门限值aP，如果当前的轮对加速度值a(t)超过了aP就认为该轮对出现了空转现象，此时基于抛物线插值原理进行电机转矩减载，同时通知司机室出现了空转现象；在电机转矩减载过程中，如果轮对加速度值a(t)降为0，则认为轮轨间的粘着状态已经恢复，此时基于动态优化原理进行电机转矩恢复，直到动车组前进速度达到司机指定的行驶速度。本发明能够恰当地减载电机转矩以消除空转现象、并快速恢复轮轨间的良好粘着状态等优点。
【专利说明】一种用于动车组的快速粘着控制方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及到动车组牵引传动系统的控制【技术领域】，特指一种适用于动车组的快速粘着控制方法。
【背景技术】
[0002]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。粘着力控制是指:在轨面状况变化不定的情况下(如雨、雪天气造成的轨面积水、结冰等)，通过对电机速度、电机转矩等信息的采集和处理，结合司机指令向电机控制器发出恰当的电机转矩指令，使动车组发挥当前轮轨间所允许的最大粘着力。
[0003]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现象，造成严重的轮轨擦伤。有研究者也提出过一些粘着力控制的方案，例如:基于转速控制的机车防空转滑行方法、电力机车粘着力控制方法及装置等，然而这些粘着力控制方法都未针对动车组的高速特征考虑精细的电机转矩减载和电机转矩恢复策略，其结果是动车组未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，以及高速铁路的调度规划等方面都产生了负面影响。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，结合动车组的高速特征，本发明基于动态优化原理和抛物线插值原理，提供一种能够恰当地减载电机转矩以消除空转现象、并快速恢复轮轨间良好粘着状态的快速粘着控制方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，步骤为:
[0007]( I)根据动车组自身设计参数和轨面综合状况来设置轮对加速度门限值aP ；
[0008](2)根据动车组的反馈信号计算当前的轮对加速度值a(t)；
[0009](3)比较当前的轮对加速度值a(t)和轮对加速度门限值aP，如果当前的轮对加速度值a(t)超过了 aP就认为该轮对出现了空转现象，此时将进行电机转矩减载，同时通知司机室出现了空转现象；在电机转矩减载过程中，如果轮对加速度值a(t)降为0，则认为轮轨间的粘着状态已经恢复，此时进行电机转矩恢复，直到动车组前进速度达到司机指定的行驶速度。
[0010]作为本发明的进一步改进:所述步骤(2)中的反馈信号包括电机转速信号、电机转矩信号以及司机指定的动车组行驶速度；所述电机转速信号由安装在电机轴端的速度传感器提供，所述电机转矩信号由电机控制器提供的，所述司机指定的动车组行驶速度由列车通信网络直接从司机室传递到粘着力控制系统。
[0011]作为本发明的进一步改进:对所述电机转速信号和电机转矩信号进行低通滤波，以去除闻频干扰；
[0012]对电机转速度信号滤波时，采用下式:
[0013]
【权利要求】
1.一种用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，步骤为: (1)根据动车组自身设计参数和轨面综合状况来设置轮对加速度门限值ap； (2)根据动车组的反馈信号计算当前的轮对加速度值a(t)； (3)比较当前的轮对加速度值a(t)和轮对加速度门限值aP，如果当前的轮对加速度值a(t)超过了 aP就认为该轮对出现了空转现象，此时将进行电机转矩减载，同时通知司机室出现了空转现象；在电机转矩减载过程中，如果轮对加速度值a (t)降为O，则认为轮轨间的粘着状态已经恢复，此时进行电机转矩恢复，直到动车组前进速度达到司机指定的行驶速度。
2.根据权利要求1所述的用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中的反馈信号包括电机转速信号、电机转矩信号以及司机指定的动车组行驶速度；所述电机转速信号由安装在电机轴端的速度传感器提供，所述电机转矩信号由电机控制器提供的，所述司机指定的动车组行驶速度由列车通信网络直接从司机室传递到粘着力控制系统。
3.根据权利要求2所述的用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，对所述电机转速信号和电机转矩信号进行低通滤波，以去除高频干扰； 对电机转速度信号滤波时，采用下式:
4.根据权利要求1或2或3所述的用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，轮对加速度信号采用二阶前向有限差商公式得到:
5.根据权利要求1或2或3所述的用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中进行电机转矩减载时基于抛物线插值原理，具体步骤为: 步骤Al:设加速度曲线上纵坐标值为0.9aP的点为A点,纵坐标值为aP的点为B点,计算A与B点之间直线L1的斜率K ； 步骤A2:记录轮对加速度值a (t)达到aP时的电机转矩值TP，在转矩曲线上对应C点； 步骤A3:在转矩曲线上，过C点作斜率为-K的直线L2, L2与水平直线T=0.9ΤΡ相交于D点； 步骤A4:在转矩曲线上过C、D两点进行抛物线插值，得抛物线L3 ； 步骤A5:在阶段II，按照抛物线L3执行电机转矩减载，轮对加速度值a (t)由于惯性会滞后一小段时间，但必然会随着电机转矩的减载而单调下降； 步骤A6:当轮对加速度值a(t)下降至O时，说明轮轨间的粘着状态已经恢复，记录转矩曲线上对应的F点作为电机转矩恢复的起点。
6.根据权利要求1或2或3所述的用于动车组的快速粘着控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中进行电机转矩恢复时基于动态优化原理，具体步骤为: 步骤BO:建模:将动车组从当前行驶速度通过增加牵引力达到司机指定行驶速度的过程，建模成为一个动态优化问题:
【文档编号】B61C17/00GK103818391SQ201410068615
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】尚敬, 李小平, 刘可安, 李江红, 胡云卿, 喻励志 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司