本發(fā)明專利技術(shù)的基于轉(zhuǎn)速控制的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行方法，根據(jù)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)生成牽引力（或制動(dòng)力）控制值VTout；檢測各軸的轉(zhuǎn)速值；計(jì)算機(jī)車速度；檢測牽引力（或制動(dòng)力）反饋值；計(jì)算速度差給定值VDref和最大加速度給定值VAref；計(jì)算速度差反饋值VDfdb和加速度反饋值VAfdb；將VDref及VDfdb送入速度差PID閉環(huán)控制器VD，得出VDout；將VAref及VAfdb送入加速度PID閉環(huán)控制器VA，得出VAout；按VDout、VAout、VTout三者中最小值控制機(jī)車牽引力（制動(dòng)力）?？蓪?shí)現(xiàn)機(jī)車全天候的防空轉(zhuǎn)防滑行控制。既能夠最大限度的利用粘著力，又能夠有效的防止?fàn)恳辙D(zhuǎn)或制動(dòng)滑行的發(fā)生。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種，屬于鐵路機(jī)車
技術(shù)介紹
輪對產(chǎn)生的輪周牽引力或制動(dòng)力大于輪軌間的粘著力時(shí)車輪就會(huì)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(jī)車軸重分配等因素的影響，并且與司機(jī)操縱方式及機(jī)車運(yùn)行速度有關(guān)。空轉(zhuǎn)或打滑會(huì)使輪軌發(fā)熱、輪軌擦傷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響機(jī)車的安全運(yùn)行，危害極大。輪軌之間的粘著是一個(gè)具有不確定性的復(fù)雜時(shí)變系統(tǒng)，最大化地利用輪軌粘著力，并且有效防止?fàn)恳辙D(zhuǎn)或制動(dòng)滑行，已經(jīng)成為世界鐵路機(jī)車車輛制動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展的方向。在防止?fàn)恳辙D(zhuǎn)方面，一種常用的方案是在機(jī)車主電路中配裝有3個(gè)差動(dòng)繼電器，每個(gè)差動(dòng)繼電器與兩臺(tái)牽引電機(jī)相連，以它們作為空轉(zhuǎn)信號(hào)的檢測裝置，機(jī)車正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)牽引電機(jī)相連的差動(dòng)繼電器兩端的電壓是平衡的。當(dāng)有一個(gè)車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，該車輪的牽引電機(jī)與另一個(gè)車輪的牽引電機(jī)之間的電位差就會(huì)發(fā)生變化，使差動(dòng)繼電器得電，使串聯(lián)在該差動(dòng)繼電器常開觸點(diǎn)電路中的聲光報(bào)警器接通，發(fā)出空轉(zhuǎn)報(bào)警。司機(jī)發(fā)現(xiàn)空轉(zhuǎn)報(bào)警后，手動(dòng)撒沙、降功率。通過差動(dòng)繼電器與兩臺(tái)牽引電機(jī)相連，由于牽引電動(dòng)機(jī)在低速和高速情況下電機(jī)反電勢相差非常大，相同的電壓差并不能表明不同的機(jī)車速度下不同電壓等級(jí)下，牽引電機(jī)反電勢的變化率，利用電壓差并不能準(zhǔn)確判斷牽引電機(jī)在不同機(jī)車速度下是否真的發(fā)生空轉(zhuǎn)以及發(fā)生空轉(zhuǎn)的嚴(yán)重程度，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的同步空轉(zhuǎn)的情況下，差動(dòng)繼電器兩端電壓會(huì)十分接近，致使空轉(zhuǎn)繼電器不動(dòng)作。當(dāng)司機(jī)看到空轉(zhuǎn)指示燈亮之后再腳踏撒砂，同時(shí)通過手動(dòng)操作削減機(jī)車牽引功率來制止空轉(zhuǎn)。這個(gè)操作過程時(shí)間比較長，而且很難把握減多少功率合適。進(jìn)一步的方案是在上述基礎(chǔ)上，差動(dòng)繼電器得電動(dòng)作，在差動(dòng)繼電器常開觸點(diǎn)電路中串入中間繼電器，利用該中間繼電器控制機(jī)車自動(dòng)減載及撒沙。但是一方面如上所述，差動(dòng)繼電器并不能準(zhǔn)確判斷機(jī)車空轉(zhuǎn)；另一方面，差動(dòng)繼電器控制中間繼電器，亦不能準(zhǔn)確控制機(jī)車自動(dòng)減載的大小和持續(xù)時(shí)間，很難收到良好的控制效果；再者，該方案無法實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)的預(yù)判并通過撒沙緩解空轉(zhuǎn)，只能實(shí)現(xiàn)撒沙控制與減載控制同步進(jìn)行，不能最大的利用粘著牽引力?，F(xiàn)有技術(shù)中還有一種防空轉(zhuǎn)方案，即檢測機(jī)車各個(gè)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流，通過計(jì)算轉(zhuǎn)速差、車輪加速度、加速度微分信號(hào)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(dāng)超過或低于這些限制值時(shí)，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(shí)間，并判斷是否執(zhí)行撒沙及撒沙執(zhí)行時(shí)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(shí)際應(yīng)用中，存在以下很多缺點(diǎn)在不同機(jī)車速度、不同牽引電機(jī)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(jī)車減載率百分比、減載持續(xù)時(shí)間、撒沙執(zhí)行時(shí)間存在很大差異，尤其是當(dāng)空轉(zhuǎn)處于不同階段時(shí)，即使是相同的反饋參數(shù)，減載率百分比、減載持續(xù)時(shí)間、撒沙執(zhí)行時(shí)間仍存在很大差異，因此，采用該技術(shù)方案，要想實(shí)時(shí)獲得合適的減載率百分比、減載持續(xù)時(shí)間、撒沙執(zhí)行時(shí)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(fù)雜，控制環(huán)節(jié)太多，而且各個(gè)環(huán)節(jié)相互影響，經(jīng)常是調(diào)節(jié)某個(gè)環(huán)節(jié)，又給其他環(huán)節(jié)帶來影響；會(huì)給現(xiàn)場調(diào)試帶來相當(dāng)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(huì)使?fàn)恳姍C(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩處于上下波動(dòng)狀態(tài)，容易引起更大的空轉(zhuǎn)，如果加載率太慢，則機(jī)車會(huì)很快因喪失足夠的牽引力而使機(jī)車速度迅速下降，甚至停在坡道上；在機(jī)車牽引電機(jī)發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，很難根據(jù)轉(zhuǎn)速差、車輪加速度、加速度微分信號(hào)及電流差、電流變化率等參數(shù)，選取合適的減載時(shí)刻、減載率百分比及減載持續(xù)時(shí)間，無法最大限度利用粘著牽引力。在防止制動(dòng)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(gè)檢測參數(shù)超過設(shè)定值，就立即降低制動(dòng)力并撒砂，比如電阻制動(dòng)時(shí)立即降低勵(lì)磁電流，空氣制動(dòng)時(shí)對制動(dòng)缸進(jìn)行大量排氣。判斷滑行的依據(jù)大多以經(jīng)驗(yàn)公式或經(jīng)驗(yàn)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(jī)操縱方式、機(jī)車運(yùn)行速度等外部條件，很難準(zhǔn)確的判斷滑行時(shí)刻，滑行判斷提前，會(huì)使制動(dòng)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(huì)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(shí)刻比較準(zhǔn)確，降低多少制動(dòng)力，持續(xù)多長時(shí)間仍極難把握，很難實(shí)現(xiàn)既能充分利用粘著，又能防止滑行。進(jìn)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(gè)檢測參數(shù)超過設(shè)定值，就立即降低制動(dòng)力并撒砂，而是同時(shí)觀測多個(gè)參數(shù)，對粘著利用狀況進(jìn)行綜合評(píng)估，然后綜合判斷滑行?；袝r(shí)刻判斷的準(zhǔn)確度雖然有所提高，但是降低多少制動(dòng)力，持續(xù)多長時(shí)間仍極難把握，很難給出一個(gè)定量的合理值，因此，難以實(shí)現(xiàn)既能充分利用粘著，又能防止滑行。還有一種防止制動(dòng)滑行的方案是采用模糊控制法。模糊控制法不需要詳細(xì)了解防滑系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，而是充分利用人的經(jīng)驗(yàn)，模仿人的思維方式，將人的控制經(jīng)驗(yàn)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(jī)構(gòu)、傳惑器和被控對象五個(gè)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(jì)很大程度上依賴于現(xiàn)場人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這就要求在實(shí)際過程中要大量結(jié)合實(shí)際來選擇控制量和設(shè)計(jì)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(jìn)行仿真分析，或者等到控制器設(shè)計(jì)完成后通過實(shí)驗(yàn)來分析驗(yàn)證。顯然，這兩種方法都需要相當(dāng)多的時(shí)間和精力，而且需要反復(fù)的實(shí)驗(yàn)分析才能最終確定，整個(gè)過程繁瑣并且工作量較大。
技術(shù)實(shí)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，最大化地利用輪軌粘著力，并且有效防止?fàn)恳辙D(zhuǎn)或制動(dòng)滑行。本專利技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種，其特征在于采取下列步驟A.根據(jù)機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)生成牽引力(或制動(dòng)力)控制值VTout，且限制VTmin ^ VTout ^ VTmax ；B.檢測各軸的轉(zhuǎn)速值,計(jì)算平均輪周線速度Vavr、最大輪周線速度Vmax及最小輪周線速度Vmin;C.計(jì)算機(jī)車速度Lspd=Vavr ;D.檢測機(jī)車牽引力(或制動(dòng)力)反饋值；E.計(jì)算速度差給定值VDref和最大加速度給定值VAref ;F.計(jì)算速度差反饋值VDfdb=Vmax - Vavr (牽引模式)或VDfdb=Vavr-Vmin (制動(dòng)模式)；G.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速加速度值VAfdbl VAfdbn (牽引模式)或各軸轉(zhuǎn)速減速度值·VAfdbl VAfdbn (制動(dòng)模式)；H.計(jì)算加速度反饋值VAfdb等于各軸轉(zhuǎn)速加速度值VAfdbl VAfdbn中的最大值(牽引模式)或減速度反饋值VAfdb等于各軸轉(zhuǎn)速減速度值VAfdbl VAfdbn中的最大值(制動(dòng)模式)；1.將VDref及VDfdb送入速度差PID閉環(huán)控制器VD，得出轉(zhuǎn)速差控制值VDout，且限制 Vmin ^ VDout ^ Vmax ；J.將VAref及VAfdb送入加速度PID閉環(huán)控制器VA，得出加速度控制值VAout，且限制 Vmin ^ VAout ^ Vmax ；K.按轉(zhuǎn)速差控制值VDout、加速度控制值VAout、牽引力(或制動(dòng)力)控制值VTout三者中的最小值控制機(jī)車牽弓I力(或制動(dòng)力)。采用本專利技術(shù)的方案，可實(shí)現(xiàn)機(jī)車全天候的防空轉(zhuǎn)防滑行本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于轉(zhuǎn)速控制的機(jī)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(jī)車運(yùn)行狀態(tài)生成牽引力（或制動(dòng)力）控制值VTout，且限制VTmin≤VTout≤VTmax；B.檢測各軸的轉(zhuǎn)速值，計(jì)算平均輪周線速度Vavr，最大輪周線速度Vmax及最小輪周線速度Vmin;C.計(jì)算機(jī)車速度Lspd=Vavr；D.檢測機(jī)車牽引力（或制動(dòng)力）反饋值；E.計(jì)算速度差給定值VDref和最大加速度給定值VAref；F.計(jì)算速度差反饋值：VDfdb=Vmax–Vavr(牽引模式)或VDfdb=Vavr?Vmin(制動(dòng)模式)；G.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速加速度值VAfdb1～VAfdbn(牽引模式)或各軸轉(zhuǎn)速減速度值VAfdb1～VAfdbn(制動(dòng)模式)；H.計(jì)算加速度反饋值VAfdb等于各軸轉(zhuǎn)速加速度值VAfdb1～VAfdbn中的最大值(牽引模式)或減速度反饋值VAfdb等于各軸轉(zhuǎn)速減速度值VAfdb1～VAfdbn中的最大值(制動(dòng)模式)；I.將VDref及VDfdb送入速度差PID閉環(huán)控制器VD，得出轉(zhuǎn)速差控制值VDout，且限制Vmin≤VDout≤Vmax；J.將VAref及VAfdb送入加速度PID閉環(huán)控制器VA，得出加速度控制值VAout，且限制Vmin≤VAout≤Vmax；K.按轉(zhuǎn)速差控制值VDout、加速度控制值VAout、牽引力（或制動(dòng)力）控制值VTout三者中的最小值控制機(jī)車牽引力（或制動(dòng)力）。...
【技術(shù)特征摘要】
1. 一種基于轉(zhuǎn)速控制的機(jī)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(jī)車運(yùn)行狀態(tài)生成牽引力(或制動(dòng)力)控制值VTout，且限制VTmin ≤ VTout ≤ VTmax ； B.檢測各軸的轉(zhuǎn)速值，計(jì)算平均輪周線速度Vavr,最大輪周線速度Vmax及最小輪周線速度Vmin; C.計(jì)算機(jī)車速度Lspd=Vavr； D.檢測機(jī)車牽引力(或制動(dòng)力)反饋值； E.計(jì)算速度差給定值VDref和最大加速度給定值VAref； F.計(jì)算速度差反饋值VDfdb=Vmax- Vavr (牽引模式)或VDfdb=Vavr-Vmin (制動(dòng)模式)； G.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速加速度值VAfdbl VAfdbn(牽引模式)或各軸轉(zhuǎn)速減速度值VAf...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡志偉，劉會(huì)巖，項(xiàng)文路，高磊，
申請(專利權(quán))人：中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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