[發明專利]電力機車粘著控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201110451507.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103183037A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 徐從謙;黃景春;車向中;肖建
• 申請（專利權）人: 中國北車股份有限公司大連電力牽引研發中心
• 主分類號: B61C17/00
• 分類號: B61C17/00;G05B13/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 張紅蓮

技術領域

本發明涉及電力機車控制技術，尤其涉及一種電力機車粘著控制方法及裝置。

背景技術

低速重載貨運列車的運行與客運列車相比需要輪軌間提供更大的牽引力和制動力，機車的牽引力和制動力的形成主要依賴于輪軌之間的粘著。而輪軌間的粘著問題非常復雜，是一個具有較大不確定性的復雜和可變性很大的過程，受機車設計條件、環境條件和運用條件等諸多因素的影響，這些不確定因素給粘著控制的深入研究帶來了很大困難。例如列車在較為潮濕、有油或有落葉的軌面上運行時，機車牽引力就可能超過輪軌之間能提供的最大可用粘著力而發生連續的空轉或打滑，這不但使機車實際牽引力迅速降低，影響牽引功率的發揮，而且還會增加輪軌之間的磨損，降低機車運行的平穩性，嚴重的還可能影響到行車安全。多年的研究和試驗表明，使用機車粘著控制可以有效地提高輪軌間的粘著利用率。因此，研究先進的粘著控制方法來優化利用輪軌間的粘著力是機車牽引系統的主要研究內容之一，國內外著名的科研機構、院校和企業投入了大量的人力和物力來研究粘著控制方法和相應的粘著控制裝置，以提高可用粘著利用率。

目前，已有的粘著控制方法有基于蠕滑速度的粘著控制方法和基于粘著斜率的粘著控制方法。其中，基于蠕滑速度的粘著控制方法是根據粘著特性曲線，自動地搜尋粘著峰值點，通過粘著控制調節機車車輪的蠕滑速度使其處于峰值點附近，從而達到對當前粘著的最優利用。如圖1所示的粘著特性曲線，橫坐標為蠕滑速度，縱坐標為粘著系數，曲線1為干燥路況下的粘著特性曲線，曲線2為潮濕路況下的粘著特性曲線。基于蠕滑速度的粘著控制方法分為直接蠕滑速度法和間接蠕滑速度法，直接蠕滑速度法根據估算的蠕滑速度實現粘著控制，間接蠕滑速度法通過適配車體加速度，并調節車輪相對車體的加速度實現對蠕滑速度的調節，從而實現粘著控制。其缺點在于：直接蠕滑速度法得到的蠕滑速度通常是不準確的，原因是電力機車的絕對速度難以獲得。一般通過機車輪對轉速間接得到機車的運行速度，當發生嚴重空轉或滑行時，車體加速度的適配值常會偏離其實際值，從而對間接蠕滑速度法的性能造成影響，所以蠕滑速度法難以實現優化粘著控制。

基于粘著斜率的粘著控制方法是通過對粘著特性曲線斜率的檢測實現粘著峰值點的搜尋。由于無法獲得實際的粘著特性曲線，因而無法直接計算出粘著斜率，一般通過正交相關法和粘著系數導數法來估算。正交相關法建立在線性系統理論基礎上，通過在電機轉矩指令上疊加一定幅度的測相信號，根據相位移與粘著斜率的單值對應關系來實現粘著控制。粘著系數導數法通過估算出粘著系數并對其求導數來完成粘著峰值的判斷和搜尋。其缺點在于：正交相關法需要在電機上疊加測相信號，而此信號對電機控制系統而言是一種無法消除的干擾，必然影響電機控制系統的性能。粘著系數導數法需要通過微分得到粘著斜率，而微分運算對噪聲有放大作用，容易受到噪聲的干擾，系統穩定性和魯棒性較差。

發明內容

本發明提供一種電力機車粘著控制方法及裝置，以克服上述缺陷，提高可用粘著的利用率。

本發明的一個方面是提供一種電力機車粘著控制方法，包括：

實時采集機車輪軸轉速信息；

將所述轉速信息進行數字濾波處理，使其轉換成數字信號；

依據所述數字信號判定機車是否處于惰行狀態，若是，待接收到輪徑補償控制指令時，依據輪軸的轉速信息計算出該輪軸上兩對輪的輪徑修正系數；否則，粘著控制二型模糊模型依據采集的所述轉速信息得出相應的粘著控制系數；以及，

依據所述輪徑修正系數和所述粘著控制系數按照預設修正規則調整牽引電機轉矩給定值的修正系數。

本發明的另一個方面是提供一種電力機車粘著控制裝置，包括：

速度傳感器，用于實時采集機車輪軸轉速信息；

信號處理器，包括數字濾波處理模塊，用于對所述轉速信息進行數字濾波處理，使其轉換成數字信號；以及，

粘著控制處理器，用于依據所述數字信號判定機車是否處于惰行狀態，若是，待接收到輪徑補償控制指令時，依據輪軸的轉速信息計算出該輪軸上兩對輪的輪徑修正系數；否則，粘著控制二型模糊模型依據采集的所述轉速信息得出相應的粘著控制系數；然后依據所述輪徑修正系數和所述粘著控制系數按照預設修正規則調整牽引電機轉矩給定值的修正系數。