[發明專利]軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統及方法

有效

• 申請號: 201810045436.0
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108297737B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王文軍;賈星衡;李紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B60L15/20
• 分類號: B60L15/20;B61C17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統及方法，其中，系統包括：獨立驅動輪對機電耦合系統；采集模塊，用于采集電機輸出軸的轉速和流過電機電樞的電流；狀態觀測器，用于根據電機輸出軸的轉速和流過電機電樞的電流得到系統的狀態量；電機控制器，在獨立驅動輪對發生蛇行運動時，根據系統的狀態量計算驅動電機的控制電壓，并通過其控制獨立驅動輪對機電耦合系統，從而對獨立驅動輪對進行蛇行穩定性控制。該系統可以通過驅動電機控制獨立驅動輪對機電耦合系統的橫向運動，從而對獨立驅動輪對進行蛇行穩定性控制，有效提高系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及車輛技術領域，特別涉及一種軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統及方法。

背景技術

隨著城市規模的不斷擴大，具有大運量、快速、準時特點的城市軌道車輛成為了城市交通系統中不可缺少的重要組成部分。城市中交通系統十分復雜，道路擁擠，高樓大廈密集，為了能讓軌道車輛更廣泛地應用，需要軌道線形中有小半徑彎道。

如圖1所示，傳統的固結輪對由于左右兩側車輪固連，轉彎時利用踏面錐度對左右側車輪線速度差進行補償，在小半徑轉彎時會超出補償的范圍，使輪緣與輪軌接觸，這樣不僅增大了行駛阻力，而且嚴重時會產生脫軌事故，故傳統固結輪對小半徑通過能力差。如圖2所示，獨立輪對的主要特點是兩側車輪可以獨立旋轉，這使得左右兩側車輪可以具有不同的轉速，從而能夠更好地通過小半徑曲線。但獨立輪對打破了傳統固結輪對基于縱向蠕滑力矩的自導向行駛機制，使得其自身不具有自導向性，也缺乏自對中能力。

相關技術中提出基于左右車輪獨立驅動的獨立驅動輪對，直線行駛工況下進行等轉速控制，曲線行駛工況下根據軌道半徑等參數計算兩側車輪的理想轉速差，以此為目標對兩車車輪的轉速進行控制的方法，同時解決小半徑曲線的通過性能問題和獨立輪對的自導向問題。

等轉速控制下的獨立驅動輪對理論上具有接近傳統固結輪對的行駛性能，在縱向蠕滑力矩的作用下，與固結輪對的橫向動力學特性相似，將出現橫向位移和搖頭角交替往復振動的蛇行運動，不僅影響車輛的平順性，超過一定的臨界速度時橫向運動還會失穩，導致輪緣接觸，直至脫軌。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統，可以有效提高獨立驅動輪對的穩定性。

本發明的另一個目的在于提出一種軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制方法。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統，包括：獨立驅動輪對機電耦合系統；采集模塊，用于采集電機輸出軸的轉速和流過電機電樞的電流；狀態觀測器，用于根據所述電機輸出軸的轉速和所述流過電機電樞的電流得到系統的狀態量；電機控制器，在獨立驅動輪對發生蛇行運動時，根據所述系統的狀態量計算驅動電機的控制電壓，并通過所述電機的控制電壓控制獨立驅動輪對機電耦合系統，以對獨立驅動輪對進行蛇行穩定性控制。

本發明實施例的軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統，可以通過電機輸出軸的轉速和流過電機電樞的電流得到系統的狀態量，以計算驅動電機的控制電壓，從而通過驅動電機的控制電壓控制獨立驅動輪對機電耦合系統，以對獨立驅動輪對進行蛇行穩定性控制，有效提高系統的穩定性。

另外，根據本發明上述實施例的軌道車輛獨立驅動輪對的蛇行穩定性控制系統還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述電機控制器進一步用于：在所述獨立驅動輪對處于橫向位移與搖頭角交替振動的狀態時，根據所述系統的狀態量，以橫向位移目標值為0或收斂在預設范圍內為控制目標，通過控制算法計算所述驅動電機的控制電壓，并通過功率電路器件輸出所述驅動電機的控制電壓，以對所述驅動輪對進行穩定性控制。