[發明專利]一種列車運行狀態仿真系統

有效

• 申請號: 202011172498.1
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112000086B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 林穎;洪蘭蘭;彭萍萍;王資昌;李洪飛;邢佳
• 申請（專利權）人: 北京和利時系統工程有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊威

1.一種列車運行狀態仿真系統，其特征在于，包括車輪受力狀態模擬單元；

所述車輪受力狀態模擬單元用于根據不同車輪的受力情況，分別計算各個車輪在牽引、制動、惰行這3個運行階段的車輪加速度以及由各個車輪各自反映出的列車加速度，然后計算由所有車輪綜合反映出的列車加速度，最后根據車輪加速度計算得到車輪速度以及根據所有車輪綜合反映出的列車加速度計算得到列車速度和列車位移；

所述車輪受力狀態模擬單元包括：牽引階段動力軸受力狀態模擬子單元、牽引階段其他軸受力狀態模擬子單元、制動階段滾動軸受力狀態模擬子單元、制動階段其他軸受力狀態模擬子單元、惰行階段車輪受力狀態模擬子單元、周期加速度設置子單元、車輪速度計算子單元以及列車速度和位移計算子單元；

首先，定義各參數含義如下：

axle_traction_adhension_acc：各車輪牽引黏著系數加速度；

axle_brake_adhension_acc：各車輪制動黏著系數加速度；

axle_traction_acc：各車輪牽引加速度；

axle_barke_acc：各車輪制動加速度；

axle_basic_acc：各車輪基本阻力加速度；

axle_gradient_acc：車輪所在坡道加速度；

this_cycle_current：本周期電流值；

min_current：控車使用最小電流值；

max_current：控車使用最大電流值；

traction_train_r：動車轉動慣量系數；

trailer_train_r：拖車轉動慣量系數；

ebp_start_speed：制動時的起步速度；

minBrakeAcceleration：最小的制動減速度，為一絕對值；

temp_1_acc：由單個車輪反應出的列車加速度；

temp_2_acc：單個車輪的加速度；

為周期運行時間;

其中，所述牽引階段動力軸受力狀態模擬子單元，用于在列車處于牽引階段并且車輪的軸為動力軸時，先根據控制電流在電流范圍的比例和當前速度下對應的牽引加速度，依次對temp_1_acc和temp_2_acc初始化，對應的計算公式為：

；

然后，通過比較temp_1_acc和axle_traction_adhension_acc判斷該車輪是否發生空轉，當temp_1_acc axle_traction_adhension_acc時，說明發生了空轉，否則沒發生空轉；

在空轉狀態下，考慮動車轉動慣量系數，去除坡道、基本阻力的影響，依次更新temp_1_acc和temp_2_acc，對應的計算公式為：

，

；

在非空轉狀態下，考慮動車轉動慣量系數，去除坡道、基本阻力的影響，依次更新temp_1_acc和temp_2_acc，對應的計算公式為：

；

所述牽引階段其他軸受力狀態模擬子單元，用于在列車處于牽引階段并且車輪的軸為制動軸或滾動軸時，判斷axle_traction_adhension_acc是否為0；

若axle_traction_adhension_acc=0，說明車輪可能發生了空轉，則車輪加速度temp_2_acc不可信，設置為0；列車加速度temp_1_acc只考慮坡道加速度，依次計算列車和車輪加速度，對應的計算公式為：

若axle_brake_adhension_acc≠0，說明車輪未發生空轉，則車輪和列車加速度相同，均設置為坡道和基本阻力引起的加速度，對應的計算公式為：

；

所述制動階段滾動軸受力狀態模擬子單元，用于在列車處于制動階段并且車輪的軸為滾動軸時，判斷axle_brake_adhension_acc是否等于0；

若axle_brake_adhension_acc=0，說明可能發生了滑行，則車輪加速度temp_2_acc不可信，設置為0，列車加速度temp_1_acc只考慮坡道加速度，對應的計算公式如下：

；

若axle_brake_adhension_acc≠0，說明未發生滑行，則僅有坡道和基本阻力影響列車速度，列車加速度和車輪加速度計算公式如下：

；

所述制動階段其他軸受力狀態模擬子單元，用于在列車處于制動階段并且車輪的軸為動力軸或制動軸時，先對temp_1_acc進行初始化，使用牽引等級和基本阻力，計算列車加速度，具體為：

若本周期速度最小的EB制動速度也即ebp_start_speed，則列車的制動加速度列表中，能獲取當前速度對應的加速度temp_1_acc計算結果如下：

；

若本周期速度≤最小的EB制動速度，且temp_1_acc最小制動加速度minBrakeAcceleration，則temp_1_acc取值-minBrakeAcceleration；考慮基本阻力的影響，；

然后，分別使用上述兩種不同情況下初始化得到的temp_1_acc進行空轉滑行判斷，具體為：

若|temp_1_acc|axle_brake_adhension_acc，則說明發生了滑行，列車加速度需要考慮轉動慣量系數和坡道的影響，計算公式如下：

如果是動力軸，則計算時使用動車轉動慣量系數，計算公式如下：

如果是制動軸，則計算時使用拖車轉動慣量系數，計算公式如下：

；

若未發生空轉滑行，則根據牽引等級和當前速度對應的減速度，考慮基本阻力和坡道的影響，計算列車和車輪的加速度，此時：

如果是動力軸，則計算公式如下：

如果是制動軸，則計算公式如下：

；

所述惰行階段車輪受力狀態模擬子單元，用于在列車處于惰行階段時：

若axle_traction_adhension_acc=0或axle_brake_adhension_acc=0，說明可能發生了空轉或滑行，能確定坡道的影響，列車和車輪加速度計算如下：

若axle_brake_adhension_acc≠0，說明未發生空轉滑行，若坡道加速度0，設置車輪狀態為-1，否則設置為1， 列車和車輪加速度計算如下：

定義本周期車輪1~N計算的列車加速度Train_acc_N，N為車輪總個數，所述周期加速度設置子單元用于針對每個車輪進行以上過程的計算，賦值Train_acc_N =temp_1_acc，然后對N個列車加速度Train_acc_N求平均，計算得到本周期列車加速度Train_acc，計算公式如下：

本周期對于每個車輪，賦值車輪加速度axle_this_cycle_acc=temp_2_acc；

假設本周期車輪加速度為axle_this_cycle_acc，本周期車輪速度axle_this_cycle_speed，上周期車輪速度axle_last_cycle_speed，則所述車輪速度計算子單元用于計算本周期車輪速度的計算公式如下：

；

假設本周期列車加速度為Train_acc，上周期速度為last_Train_Speed，則所述列車速度和位移計算子單元用于計算本周期列車速度Train_Speed和

列車位移的公式如下：

。