[發明專利]一種車輛控制策略測試系統及方法

在審

• 申請號: 202210008514.6
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114371689A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 趙雷廷;李玉山;劉衎;王永翔;李瑮冉;黃成光;劉佳璐;陳鈺潔;阮錚;劉東輝;劉偉志;祝文昭;張波;楊偉君;曹宏發;趙紅衛;薛江
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司;北京縱橫機電科技有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司機車車輛研究所;鐵科縱橫(天津)科技發展有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;湯在彥

本發明提供一種車輛控制策略測試系統及方法，涉及測試技術領域。所述系統包括：上位機、被試子系統、陪試子系統、牽引電機和負載電機；所述上位機、所述被試子系統和所述陪試子系統之間通過網絡相連接；所述被試子系統包括被試牽引變流器，所述被試牽引變流器連接有所述牽引電機；所述陪試子系統包括陪試牽引變流器，所述陪試牽引變流器連接有所述負載電機；所述牽引電機和所述負載電機之間通過機械連接軸相連接。所述方法應用所述車輛控制策略測試系統。本發明實施例提供的車輛控制策略測試系統及方法，能夠針對車輛控制策略進行精準和全面的基礎功能和性能測試。

技術領域

本發明涉及測試技術領域，具體涉及一種車輛控制策略測試系統及方法。

背景技術

如圖1所示，由于車輛車輪與鋼軌相接觸，從而導致對應質點間材質發生相對形變，使得輪軌接觸面部分區域發生微觀滑動，該區域稱之為滑動區；另一部分相對速度為零，則稱之為黏著區。同時，接觸面前部車輪被壓縮，鋼軌被拉伸；而接觸面后部輪軌形變則相反，車輪被拉伸，鋼軌被壓縮。隨著車輪在鋼軌上滾動，其被壓縮部分將逐漸釋放并伸張，而被拉伸的部分則慢慢收縮，伴隨上述現象，車輪所承受力矩將不斷的轉換為輪軌之間的黏著力，最終為車輛提供相應的牽引力或制動力。

當對車輪施加的力矩較小時，滑動區被限制在輪軌接觸面后沿極小面積之內，但隨著轉矩的逐漸增大，其面積亦將逐漸增大，直至覆蓋整個接觸面，此時輪軌之間黏著將被破壞，從而出現輪軌宏觀相對滑動，最終導致車輪發生空轉或打滑現象。

根據以上分析可知，因相對形變而產生的輪軌間微觀彈性滑動，即蠕滑現象是將車輪力矩轉化為輪軌間黏著力的必要條件。而蠕滑的存在使得車輛在加速過程中，車體實際運行速度總低于車輪圓周線速度，而在減速過程中則恰好相反，此速度差，稱為蠕滑速度v_s：

ν_s＝ν_w-ν_t

式中，ν_w為輪軸旋轉速度；v_t為車體實際運行速度。蠕滑率γ則可表示為：

通常定義黏著系數μ為輪軌間切向力F_ad與車輪所受法向力F_G之比，如下所示：

由此可見，載荷一定時，黏著力與黏著系數成正比關系，而黏著系數則是一個分散、隨機的變量，且與蠕滑速度成非線性關系，圖2給出了不同路面條件下車輛輪軌間黏著特性曲線，縱軸為黏著系數，橫軸為蠕滑速度。

由圖2可知，不同路面條件下的黏著特性曲線相互不同，而路況的變化主要取決于氣候、環境以及人為污染等因素，例如：干燥、清潔的輪軌踏面與鋼軌表面具有較高的黏著系數，而在雨、雪、霧及霜等天氣情況下，路面潮濕，黏著系數則明顯偏低；一旦路面出現油污，黏著系數將進一步減小。然而，不同的特性曲線都存在相應的黏著系數最大值μ_max，其所對應的蠕滑速度定義為ν_spot，因此，(v_spot,μ_max)即為當前路況的黏著峰值點。當蠕滑速度小于v_spot時，為穩定區，黏著系數隨蠕滑速度的增加而增加，近似成線性關系；而當蠕滑速度小于v_spot后，為非穩定區，黏著系數則隨蠕滑速度的增加而迅速減小。

除上述車輪踏面與鋼軌表面狀態之外，線路質量與彎道曲率、輪軌垂直載荷與車輪直徑、車輛運行速度等因素也將直接影響輪軌間黏著系數的大小。黏著系數還隨車輛運行速度的增加而下降，但影響程度則越來越小。