[發(fā)明專利]高速列車輪對的局部蠕滑故障的注入方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911192292.2
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110928272B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊超;桂衛(wèi)華;高飛;陳志文;陽春華;彭濤;陶宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發(fā)明公開了高速列車輪對的局部蠕滑故障的注入方法以及系統(tǒng)，從歷史數(shù)據(jù)中獲取高速列車的故障輪對發(fā)生不同程度的局部蠕滑故障時的故障輪對的蠕滑故障參數(shù)及對應(yīng)的正常輪對和故障輪對的故障運行參數(shù)；根據(jù)所述蠕滑故障參數(shù)及對應(yīng)的正常輪對和故障輪對的故障運行數(shù)據(jù)構(gòu)建故障注入模型；設(shè)置待模擬局部蠕滑故障的故障輪對的蠕滑故障參數(shù)，并輸入到所述故障注入模型中，在故障注入時刻，將故障注入模型中的待模擬蠕滑故障的模型參數(shù)切換成預(yù)設(shè)的故障輪對的蠕滑故障參數(shù)，得到局部蠕滑故障下的高速列車的正常輪對的和/或故障輪對的運行參數(shù)，以實現(xiàn)高速列車輪對局部蠕滑故障下正常輪對和故障輪對運行狀態(tài)的動態(tài)模擬/數(shù)值求解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳動控制和計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及高速列車輪對的局部蠕滑故障的注入方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高速列車運行時，列車車輪在輪對電機輸出轉(zhuǎn)矩的作用下轉(zhuǎn)動，車輪與鋼軌接觸處承受到動力車輪對鋼軌施加的正壓力，由于車輪和鋼軌都是彈性體，在輪軌接觸處產(chǎn)生彈性變形。在發(fā)生彈性形變的軌面上，車輪轉(zhuǎn)動會相對于鋼軌出現(xiàn)微小的滑動，稱為蠕滑。蠕滑對列車運行十分重要，只有存在蠕滑，才能使車輪轉(zhuǎn)動時在接觸面上形成一個黏著牽引力/制動力，是驅(qū)動列車前進的唯一動力。其中，蠕滑故障的表現(xiàn)形式是，車輪在接觸處產(chǎn)生黏著牽引力/制動力小于輪對電機輸出轉(zhuǎn)矩時，車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)或滑行的現(xiàn)象。因此，蠕滑故障會使故障輪對的車輪與鋼軌產(chǎn)生摩擦加劇，降低輪軌使用壽命，嚴重時會引起列車脫軌。為此，針對蠕滑故障下，改善列車輪軌黏著利用率/牽引/制動性能，緩解輪軌磨損，延長輪軌使用壽命的黏著控制研究受到了廣泛關(guān)注。然而，隨著我國高鐵運營里程和運營速度的提升，列車輪對面臨著更加惡劣、復(fù)雜多變的輪軌關(guān)系，這使得高速列車各動力輪對所承受磨損情況的差異更加顯著。現(xiàn)有的黏著控制方法僅考慮了列車動力輪對整體發(fā)生故障的情況，忽略了列車各動力輪對所處的磨損狀態(tài)和與鋼軌間的黏著狀態(tài)的差異性，使得現(xiàn)有面向列車整體蠕滑故障下的黏著控制算法對列車動力輪對局部蠕滑故障檢測和診斷結(jié)果的準確性降低，難以滿足列車動力輪對局部發(fā)生蠕滑故障下的黏著控制性能的要求。因此，亟需提供一種高速列車輪對的局部蠕滑故障的注入方法與系統(tǒng)，實現(xiàn)高速列車部分動力輪對發(fā)生不同程度蠕滑故障的注入/模擬，為高速列車輪對局部蠕滑故障下故障檢測、診斷和黏著控制等技術(shù)研究，提供安全、可靠和逼真的故障注入與仿真環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種高速列車輪對的局部蠕滑故障的注入方法與系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對高速列車部分動力輪對發(fā)生不同程度蠕滑故障進行故障注入/模擬的技術(shù)問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種高速列車輪對的局部蠕滑故障的注入方法，包括以下步驟：

從歷史數(shù)據(jù)中獲取高速列車輪對發(fā)生局部蠕滑故障時高速列車的運行參數(shù)及其對應(yīng)的蠕滑參數(shù)；

根據(jù)所述運行參數(shù)及其對應(yīng)的蠕滑參數(shù)構(gòu)建故障注入模型；所述故障注入模型以待模擬局部蠕滑故障下的高速列車的正常輪對和故障輪對的電機輸出轉(zhuǎn)矩為輸入變量，以待模擬局部蠕滑故障下的高速列車的正常輪對和/或故障輪對的電機機械角速度，以及高速列車的車體速度為輸出變量；

從待模擬的高速列車輪對的系統(tǒng)仿真模型中獲取正常輪對和故障輪對的電機輸出轉(zhuǎn)矩，并設(shè)置待模擬的高速列車的運行參數(shù)及其對應(yīng)的蠕滑參數(shù)，將所述電機輸出轉(zhuǎn)矩、運行參數(shù)及其對應(yīng)的蠕滑參數(shù)輸入至所述故障注入模型中進行計算，以求解所述待模擬局部蠕滑故障下的高速列車的正常輪對和故障輪對的電機機械角速度，以及高速列車的車體速度。