本發(fā)明專利技術(shù)是一種基于滑移率控制的機車防空轉(zhuǎn)滑行方法，根據(jù)機車運行狀態(tài)生成牽引力（或制動力）控制值VTout；檢測機車速度；計算牽引（或制動）滑移率給定值VBref；檢測各軸的車輪速度；計算牽引（或制動）滑移率反饋值VBfdb；將VBref及VBfdb送入牽引（或制動）滑移率PID閉環(huán)控制器VB，得出VBout；按VBout、VTout二者中最小值控制機車牽引力（制動力）。本發(fā)明專利技術(shù)可實現(xiàn)機車全天候的防滑行防空轉(zhuǎn)控制，既能夠最大限度的利用粘著力，又能夠有效的防止制動滑行或牽引空轉(zhuǎn)的發(fā)生。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種，屬于鐵路機車
技術(shù)介紹
輪對產(chǎn)生的輪周牽引力或制動力大于輪軌間的粘著力時車輪就會發(fā)生空轉(zhuǎn)或打滑，輪軌間的粘著力受輪軌表面狀況(軌面有凹坑、水、雪、霜、油)、線路狀況(坡道、路基、曲線、道岔)、機車軸重分配等因素的影響，并且與司機操縱方式及機車運行速度有關(guān)。空轉(zhuǎn)或打滑會使輪軌發(fā)熱、輪軌擦傷，嚴重時還會影響機車的安全運行，危害極大。輪軌之間的粘著是一個具有不確定性的復雜時變系統(tǒng)，最大化地利用輪軌粘著力，并且有效防止牽引空轉(zhuǎn)或制動滑行，已經(jīng)成為世界鐵路機車車輛制動領(lǐng)域發(fā)展的方向。在防止牽引空轉(zhuǎn)方面，一種常用的方案是在機車主電路中配裝有3個差動繼電器，每個差動繼電器與兩臺牽引電機相連，以它們作為空轉(zhuǎn)信號的檢測裝置，機車正常運行時，兩臺牽引電機相連的差動繼電器兩端的電壓是平衡的。當有一個車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)時，該車輪的牽引電機與另一個車輪的牽引電機之間的電位差就會發(fā)生變化，使差動繼電器得電，使串聯(lián)在該差動繼電器常開觸點電路中的聲光報警器接通，發(fā)出空轉(zhuǎn)報警。司機發(fā)現(xiàn)空轉(zhuǎn)報警后，手動撒沙、降功率。通過差動繼電器與兩臺牽引電機相連，由于牽引電動機在低速和高速情況下電機反電勢相差非常大，相同的電壓差并不能表明不同的機車速度下不同電壓等級下，牽引電機反電勢的變化率，利用電壓差并不能準確判斷牽引電機在不同機車速度下是否真的發(fā)生空轉(zhuǎn)以及發(fā)生空轉(zhuǎn)的嚴重程度，當發(fā)生嚴重的同步空轉(zhuǎn)的情況下，差動繼電器兩端電壓會十分接近，致使空轉(zhuǎn)繼電器不動作。當司機看到空轉(zhuǎn)指示燈亮之后再腳踏撒砂，同時通過手動操作削減機車牽引功率來制止空轉(zhuǎn)。這個操作過程時間比較長，而且很難把握減多少功率合適。進一步的方案是在上述基礎(chǔ)上，差動繼電器得電動作，在差動繼電器常開觸點電路中串入中間繼電器，利用該中間繼電器控制機車自動減載及撒沙。但是一方面如上所述，差動繼電器并不能準確判斷機車空轉(zhuǎn)；另一方面，差動繼電器控制中間繼電器，亦不能準確控制機車自動減載的大小和持續(xù)時間，很難收到良好的控制效果；再者，該方案無法實現(xiàn)空轉(zhuǎn)的預判并通過撒沙緩解空轉(zhuǎn)，只能實現(xiàn)撒沙控制與減載控制同步進行，不能最大的利用粘著牽引力。現(xiàn)有技術(shù)中還有一種防空轉(zhuǎn)方案，即檢測機車各個牽引電機轉(zhuǎn)速和電流，通過計算轉(zhuǎn)速差、車輪加速度、加速度微分信號及電流差、電流變化率等參數(shù)，并且設(shè)定這些參數(shù)的限定值，當超過或低于這些限制值時，即判斷為空轉(zhuǎn)，根據(jù)這些參數(shù)的大小，判斷減載率百分比及減載持續(xù)時間，并判斷是否執(zhí)行撒沙及撒沙執(zhí)行時間。該方案逐漸成為目前防空轉(zhuǎn)控制的主流技術(shù)方案。但是在實際應(yīng)用中，存在以下很多缺點在不同機車速度、不同牽引電機電流下，不同的轉(zhuǎn)速差、車輪加速度、加速度微分值及電流差、電流變化率，機車減載率百分比、減載持續(xù)時間、撒沙執(zhí)行時間存在很大差異，尤其是當空轉(zhuǎn)處于不同階段時，即使是相同的反饋參數(shù)，減載率百分比、減載持續(xù)時間、撒沙執(zhí)行時間仍存在很大差異，因此，采用該技術(shù)方案，要想實時獲得合適的減載率百分比、減載持續(xù)時間、撒沙執(zhí)行時間幾乎是不可能的，不是不能充分利用粘著牽引力，就是空轉(zhuǎn)不能得到有效抑制；控制系統(tǒng)軟件非常復雜，控制環(huán)節(jié)太多，而且各個環(huán)節(jié)相互影響，經(jīng)常是調(diào)節(jié)某個環(huán)節(jié)，又給其他環(huán)節(jié)帶來影響；會給現(xiàn)場調(diào)試帶來相當大的難度，不斷的控制減載，空轉(zhuǎn)緩解后再加載，在此過程中，如果加載率太快，會使牽引電機的輸出轉(zhuǎn)矩處于上下波動狀態(tài)，容易引起更大的空轉(zhuǎn)，如果加載率太慢，則機車會很快因喪失足夠的牽引力而使機車速度迅速下降，甚至停在坡道上；在機車牽引電機發(fā)生空轉(zhuǎn)時，很難根據(jù)轉(zhuǎn)速差、車輪加速度、加速度微分信號及電流差、電流變化率等參數(shù)，選取合適的減載時刻、減載率百分比及減載持續(xù)時間，無法最大限度利用粘著牽引力。在防止制動滑行方面，主要是以速度差、減速度、滑移率為檢測對象，只要有一個檢測參數(shù)超過設(shè)定值，就立即降低制動力并撒砂，比如電阻制動時立即降低勵磁電流，空氣制動時對制動缸進行大量排氣。判斷滑行的依據(jù)大多以經(jīng)驗公式或經(jīng)驗數(shù)據(jù)值來判斷，但很難適應(yīng)于不同的輪軌表面狀況、線路狀況、司機操縱方式、機車運行速度等外部條件，很難準確的判斷滑行時刻，滑行判斷提前，會使制動力損失過大，無法充分利用輪軌間的粘著，滑行判斷滯后，就會產(chǎn)生滑行，造成踏面擦傷，起不到防滑作用，即使判斷滑行的時刻比較準確，降低多少制動力，持續(xù)多長時間仍極難把握，很難實現(xiàn)既能充分利用粘著，又能防止滑行。進一步的方案是用速度差、減速度及減速度微分聯(lián)合控制，不再采用只要有一個檢測參數(shù)超過設(shè)定值，就立即降低制動力并撒砂，而是同時觀測多個參數(shù)，對粘著利用狀況進行綜合評估，然后綜合判斷滑行。滑行時刻判斷的準確度雖然有所提高，但是降低多少制動力，持續(xù)多長時間仍極難把握，很難給出一個定量的合理值，因此，難以實現(xiàn)既能充分利用粘著，又能防止滑行。還有一種防止制動滑行的方案是采用模糊控制法。模糊控制法不需要詳細了解防滑系統(tǒng)的精確數(shù)學模型，而是充分利用人的經(jīng)驗，模仿人的思維方式，將人的控制經(jīng)驗形式化并引入控制過程，模糊控制系統(tǒng)通常由輸入輸出接口、模糊控制器、執(zhí)行機構(gòu)、傳惑器和被控對象五個部分構(gòu)成，其中模糊控制器是模糊控制系統(tǒng)的核心。由于模糊控制器的設(shè)計很大程度上依賴于現(xiàn)場人員的實際經(jīng)驗，這就要求在實際過程中要大量結(jié)合實際來選擇控制量和設(shè)計控制規(guī)則。選取控制量是否合理以及控制規(guī)則的效果如何，必須編制大量的程序來進行仿真分析，或者等到控制器設(shè)計完成后通過實驗來分析驗證。顯然，這兩種方法都需要相當多的時間和精力，而且需要反復的實驗分析才能最終確定，整個過程繁瑣并且工作量較大。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種，在防滑控制或防空轉(zhuǎn)控制時，能夠準確并合理控制滑移率量值，在滑移率超過給定限制值時減機車牽引力(或制動力)，即通過控制使車輪滑移率維持在期望值范圍內(nèi)，在實現(xiàn)防止車輪空轉(zhuǎn)或滑行的基礎(chǔ)上，充分利用輪軌間粘著，最大化地利用輪軌粘著力，并且有效防止牽弓I空轉(zhuǎn)或制動滑行。本專利技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的一種，其特征在于采取下列步驟A.根據(jù)機車運行狀態(tài)生成牽引力(或制動力)控制值VTout，且限制VTmin ^ VTout ^ VTmax ；B.檢測機車速度Vt;C.計算牽引(或制動)滑移率給定值VBref ；D.檢測各軸的車輪速度Vn,計算最大輪周線速度Vmax及最小輪周線速度Vmin ；E.計算滑移率反饋值 VBfdb。牽引時如果 Vmax > 3km/h, VBfdb = (Vmax-Vt) /Vmax,否貝丨J VBfdb = O ;制動時如果 Vt ^ 3km/h, VBfdb = (Vt-Vmin )/vt,否則 VBfdb = O ；F.將VBref及VBfdb送入牽引(制動)滑移率PID閉環(huán)控制器VB，得出滑移率控制值 VBout,且限制 Vmin ^ VBout ^ Vmax ；G.按滑移率控制值VBout、牽引力(或制動力)控制值VTout 二者中最小值控制機車牽引力(或制動力)。采用本專利技術(shù)的方案，可實現(xiàn)機車全天候的防滑行防空轉(zhuǎn)控制。由于PID調(diào)節(jié)器的作用使得系統(tǒng)在滑移率偏差較大時具有快速調(diào)節(jié)特性，在滑移率偏差較小時具有連續(xù)的穩(wěn)定調(diào)節(jié)特性，在滑移率信號快速變化時具有超前調(diào)節(jié)特性，既能夠最大限度的利用粘著力，又能夠有效的防止本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于滑移率控制的機車防空轉(zhuǎn)滑行方法，其特征在于采取下列步驟：A.根據(jù)機車運行狀態(tài)生成牽引力(或制動力)控制值VTout，且限制VTmin≤VTout≤VTmax；B.檢測機車速度Vt；C.計算牽引(或制動)滑移率給定值VBref；D.檢測各軸的車輪速度Vn，計算最大輪周線速度Vmax及最小輪周線速度Vmin；E.計算滑移率反饋值VBfdb：牽引時如果Vmax≥3km/h，VBfdb＝(Vmax?Vt)/Vmax，否則VBfdb＝0；制動時如果Vt≥3km/h，VBfdb＝(Vt?Vmin)/vt，否則VBfdb＝0；F.將VBref及VBfdb送入牽引(制動)滑移率PID閉環(huán)控制器VB，得出滑移率控制值VBout,且限制Vmin≤VBout≤Vmax；G.按滑移率控制值VBout、牽引力（或制動力）控制值VTout二者中最小值控制機車牽引力(或制動力)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于滑移率控制的機車防空轉(zhuǎn)滑行方法，其特征在于采取下列步驟 A.根據(jù)機車運行狀態(tài)生成牽引力(或制動力)控制值VTout，且限制VTmin ^ VTout ^ VTmax ； B.檢測機車速度Vt； C.計算牽引(或制動)滑移率給定值VBref； D.檢測各軸的車輪速度Vn,計算最大輪周線速度Vmax及最小輪周線速度Vmin； E.計算滑移率反饋值VBfdb:牽引時如果Vmax > 3km/h, VBfdb...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡志偉，曹富智，周靜潔，陳旭，呂婷婷，
申請(專利權(quán))人：中國北車集團大連機車車輛有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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