[發明專利]一種車輛制動能力仿真計算方法及系統

在審

• 申請號: 202310011377.6
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116305778A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張國慶;肖孝軍;李明星;郝汝飛;張立國
• 申請（專利權）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06T11/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發明提供了一種車輛制動能力仿真計算方法及系統，包括：基于坡道力、車輛運行阻力及對車輛施加的制動力建立車輛運動方程，對車輛受力進行分析，經數值運算后獲取車輛減速度；對減速度進行積分運算，獲取車輛運行位移；設置相關仿真參數和求解器類型后進行仿真，獲取各參數的數值和變化規律圖表。降低了簡化程度，獲取的相關參數數值和圖表更精確。

技術領域

本發明屬于車輛制動能力計算技術領域，具體涉及一種車輛制動能力計算方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

制動能力計算主要包括求解車輛制動距離、制動時間、在坡道上運行時的限制速度以及黏著校核等，在車輛制動系統設計、行車事故分析、鐵路信號的配置以及列車操縱自動化等方面都有重要意義。制動計算過程需要考慮車輛載荷、制動方式、輪軌黏著特性、制動力時間速度特性和坡道大小等因素，所用計算參數數量較多，并且車輛減速度、閘片或閘瓦摩擦系數、運行阻力等與車輛速度等有關，是一個非線性復雜問題。

采用傳統的手工計算或者利用Excel軟件將速度進行小節距分段計算位移再求和計算制動距離，計算時間長、精度較低、繪圖效果差。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種車輛制動能力計算方法，通過對對車輛制動過程進行數學建模的方式獲得所需制動能力相關參數和圖表，使得制動能力計算這一非線性系統問題變得簡單、精確。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

第一方面，公開了一種車輛制動能力仿真計算方法，包括：

基于坡道力、車輛運行阻力及對車輛施加的制動力建立車輛運動方程，對車輛受力進行分析，經數值運算后獲取車輛減速度；

對減速度進行積分運算，獲取車輛運行位移；

設置相關仿真參數和求解器類型后進行仿真，獲取各參數的數值和變化規律圖表。

作為進一步的技術方案，所述車輛運動方程為：

式中：m為車輛重量；x為車輛位移；為車輛瞬時減速度；f為車輛運行阻力；F為車輛施加的制動力；S為坡道力。

作為進一步的技術方案，所述車輛運行阻力在計算時考慮單位運行基本阻力及車輛重量；

所述單位運行基本阻力與車輛運行速度相關，其中，在計算單位運行基本阻力時所涉及的常數，通過標準對不同車型的取值進行查詢，或根據車輛運行阻力試驗結果進行取值。

作為進一步的技術方案，車輛制動施加時，制動力逐漸上升至最大值；

車輛制動力計算采用兩種方法：針對機車和客車，根據理論制動力計算；針對高速動車組，根據速度黏著控制方法利用目標減速度—速度變化曲線計算。

作為進一步的技術方案，坡道力在計算時，基于車輛重量及坡道相對水平面的傾斜角度進行計算。

作為進一步的技術方案，還包括黏著校核計算，分別包括在坡道上時，車輛實際利用黏著系數的計算，對于速度不高于第一設定閾值的客車的最大黏著系數的計算，對于設定時速的動車組，按照TSI濕軌進行的校核。

作為進一步的技術方案，設置相關仿真參數和求解器類型后進行仿真，具體包括：

對車輛初速度和末速度、空走時間、坡道大小進行賦值后進行仿真計算，可以獲得任意參數之間的關系圖和數值。

第二方面，公開了一種車輛制動能力仿真計算系統，包括：