[發明專利]一種高速列車制動力分配優化控制方法及其系統

有效

• 申請號: 201710630041.2
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107351826B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 張昌凡;殷曉飛;何靜;劉建華;豆兵兵;何云國;程翔;史來誠
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: B60T8/1761
• 分類號: B60T8/1761;B60T13/74;B61H11/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

1.一種高速列車制動力分配優化控制方法，通過一種高速列車制動力分配優化控制系統對各節列車應施加制動力進行協調控制，其特征在于，所述高速列車制動力分配優化控制系統包括制動力分配優化控制模塊，所述制動力分配優化控制模塊基于單節列車受力模型獲取粘著重力F_Ni，還包括用于獲取列車粘著力約束條件Fμ的比較器和乘法器、制動力分配優化控制單元和制動力再分配及其優化單元；所述高速列車制動力分配優化控制方法具體包括以下步驟：

S1.粘著重力的計算；

根據單節列車受力模型，計算列車各軸粘著重力：P_fi＝F_Ni(i＝1,2,3,4)式中，P_fi為該節列車第i軸的粘著重力，F_Ni為列車第i軸的法向約束力；

S2.列車粘著力約束條件的確定；

根據粘著系數的定義，粘著系數μ在采用經驗公式μ＝F_μ/P_f下，其中F_μ為粘著力，P_f為垂向載荷，當前軌面狀態下各軸的粘著力F_μi＝P_fi·μ，選取其中的最小值作為該節列車各軸的粘著力約束條件，所述列車粘著力約束為最小粘著力的四倍；

S3.電制動優先的制動力優化控制算法；

根據步驟S2所述粘著力約束條件，采用電制動優先的制動力優化分配方法，具體包括以下步驟：

T1.在制動單元內，優先施加動車總的電制動力F_ed，所施加的電制動力F_ed不能超過其當前狀態下該節列車粘著力約束；

T2.當電制動力F_ed不足時則優先由拖車總的空氣制動力F_ept補足，同樣地，所施加的空氣制動力F_ept依然不能超過其當前狀態下該節列車粘著力約束；

T3.若拖車施加的空氣制動力F_ept仍然不能滿足制動要求時，則再由動車施加空氣制動力F_epm補足，直至其粘著力約束，滿足列車制動要求；

S4.制動力再分配方法及其優化算法；

根據步驟S3的分配方法，為得到各節列車應施加制動力的大小，提出一種制動力再分配的控制方法，利用列車受粘著約束下的粘著力的大小按照正比例對制動力再分配，即可得各節列車應施加的制動力的大小

式中，F_e為動車或拖車應施加的總的制動力，F_μi、F_i分別為動車或拖車第i節列車的粘著力約束和應施加的制動力，n為動車或拖車的數量，F_μj其中第j節列車的粘著力約束；

S5.對步驟S4所述制動力再分配控制方法進行優化，根據第i節列車第k時刻的列車粘著力參與第k+1時刻制動力的再分配，以此往復循環即可實現制動力的動態再分配過程

2.根據權利要求1所述的一種高速列車制動力分配優化控制方法，其特征在于，所述高速列車制動力分配優化控制系統還包括列車自動運行系統ATO、司機制動控制器、DSP中央控制單元、車載雷達和設置于各節列車的基礎制動裝置，所述制動力分配優化控制模塊和列車基礎制動裝置之間通過MVB總線連接，所述列車自動運行系統ATO和司機制動控制器與DSP中央控制單元連接，所述車載雷達與DSP中央控制單元連接。

3.根據權利要求2所述的一種高速列車制動力分配優化控制方法，其特征在于，所述列車基礎制動裝置包括牽引變流器、DSP單節列車控制單元、電流信號采集單元、牽引電機、制動供給風缸、電空轉換閥、中繼器、盤形制動裝置；所述DSP單節列車控制單元通過MVB總線與制動力分配優化控制模塊連接。

4.根據權利要求1所述的一種高速列車制動力分配優化控制方法，其特征在于，所述制動力分配優化控制單元包括：電制動優先判別單元、粘著力約束下基于粘著力正比例的制動力分配單元、動車和拖車總的制動力存儲單元，用于給定動車和拖車應施加制動力。