[發明專利]一種鐵道車輛控制運算系統及最低磨耗控制算法

有效

• 申請號: 202110054854.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112859610B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 鄧舉明;逄順勇;宋健;劉冰;李浩
• 申請（專利權）人: 青島地鐵集團有限公司運營分公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙偉敏

本發明涉及鐵道車輛技術領域，公開了一種鐵道車輛控制運算系統及最低磨耗控制算法，控制運算系統包括：控制裝置，包括控制運算器，內置遺傳控制算法，用于計算出最低磨耗的車輛運行方案并控制系統執行；定位裝置，用于探測車輛實時位置；制動裝置，包括空氣制動控制器、電阻制動控制器及回饋制動控制器，用于車輛減速制動；信息采集裝置，包括速度傳感器、牽引電機電流傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，用于采集車輛運行的實時速度、電流及外部環境的溫度、濕度信息并發送給控制運算器；驅動裝置，包括牽引電機和牽引變流器，牽引電機分別與牽引變流器對應連接，帶動車輛運動。本發明智能化、自動化程度高，大大降低了車輛鋼輪的磨耗率。

技術領域

本發明涉及一種鐵道車輛控制運算系統及最低磨耗控制算法，屬于鐵道車輛技術領域。

背景技術

鐵道車輛經過一段時間的運行后，鋼輪會出現磨耗且磨耗不均勻(偏磨)的情況，這會導致車輛鋼輪不圓。進而致使行車時引起車輛與軌道的劇烈震動，不但影響乘客乘坐的舒適性，而且會引發車輛脫軌，影響行車安全，進一步縮短車輛和軌道零部件的壽命。為此，鐵道車輛運行一段時間后，需對車輛鋼輪進行鏇修，切除鋼輪上不圓的部分。車輛鋼輪鏇修工序非常繁瑣，需要投入大量人工。另外，車輛鋼輪在被多次鏇修后，將不得不報廢，鐵路局或地鐵公司不得不更換新鋼輪，耗費巨大人工費和材料費，從而增加運營成本。因此需要研制一種能夠降低鋼輪磨耗的車輛控制系統及控制算法。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提出了一種鐵道車輛控制運算系統及最低磨耗控制算法。

本發明所述的一種鐵道車輛控制運算系統，包括：

控制裝置，包括控制運算器，內置控制算法，用于計算出最低磨耗的鐵道車輛運行方案并控制系統執行；

定位裝置，與控制運算器連接，用于探測鐵道車輛實時位置，并將實時位置發送給控制運算器；

制動裝置，包括空氣制動控制器、電阻制動控制器以及回饋制動控制器，均與控制運算器通信連接，用于鐵道車輛減速制動；多種制動控制器聯合使用可使車輛盡快減速制動，精準控制車輛速度；

信息采集裝置，包括速度傳感器、若干牽引電機電流傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器，均與控制運算器電連接，用于采集鐵道車輛運行的實時速度、電流及外部環境的溫度、濕度信息并發送給控制運算器；

驅動裝置，包括若干牽引電機和若干牽引變流器，牽引電機分別與牽引變流器對應連接，帶動鐵道車輛運動，牽引變流器安裝在鐵道車輛底部，與控制運算器連接，通過調壓調頻控制實現對牽引電機啟動、制動、調速的控制。

優選的，所述定位裝置為GPS裝置，安裝于鐵道車輛頭部。GPS裝置定位精度高，觀測時間短，安裝于車輛的頭部可在車輛進入不同區間路段時第一時間將車輛位置反饋給控制運算器，使算法結果更精確。

本發明所述的一種鐵道車輛的最低磨耗控制算法，包括以下步驟：

S1：采集信息：采集第a個區間t時刻的鋼輪直徑R_t、軌道坡度S_t、軌道枕木傾斜度I_t、天氣溫度矯正系數K₁、天氣濕度矯正系數K₂、軌寬系數K₃、鋼輪材質系數M₁、軌道材質系數M₂、鐵道車輛實時重力G_t以及實時車速V_at；

S2：速度數值組合種群初始化適應度數值計算：隨機賦值兩個車速組合，求出兩個磨耗值；

S3：對車輛速度組合進行選擇、交叉及變異：由步驟S2中得到的適應度數值，對速度組合進行選擇，然后再根據適應度數值對篩選出的速度組合進行交叉計算得出新的速度組合數值，再對速度組合進行變異計算；