一种多轴电力机车力矩平衡控制方法技术

一种多轴电力机车力矩平衡控制方法，依据轴间速度差进行轴间的牵引力分配，在空转风险低时尽量依据轮荷重平均分配各轴的牵引力，在轴间速度差较大时，对空转风险高的轮轴则较大幅度减小牵引力的分配，使牵引力分配阶段在维持总机车牵引力不变的前提下，尽量避免轮轴发生空转。当不能避免轮对空转时，各轴牵引力减载的速率则由本轴的蠕滑度大小进行非线性控制，当该轴的蠕滑度大时，意味着空转严重，因此减载速率大，以便迅速消弭空转因素；蠕滑度小时，意味着空转较轻，进行减载但减载速率小，从而提高整体空转控制效果。而提高整体空转控制效果。而提高整体空转控制效果。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴电力机车力矩平衡控制方法


[0001]本专利技术属于机车牵引控制
，尤其是涉及多轴电力机车力矩平衡控制方法。

技术介绍

[0002]列车运行通过轮轨间的相互作用来实现，只有在保证轮轨间的有效粘着为前提条件下，才能进一步利用牵引电机的功率。轮轨粘着特性不仅与机车自身和轮轨材料有关，也与线路状况、轨面清洁度等一系列随时空变化的不确定因素相关。若机车运行过程中牵引力大于轮轨间可用粘着力，多余牵引力将加速车轮形成空转，相对滑动速度很快加大，可用粘着力则迅速降低，会造成轮轨的磨损甚至毁坏，不仅增加了铁路运营的保养维修费用，也会威胁到机车的安全运行。由于机车运行的条件千变万化，牵引中，司机操纵的改变或轨面条件的恶化，空转并不能完全避免；目前国内交直机车主要采用组合校正法进行防空转防滑控制，首先对车轮加速度进行判断，当加速度超过一定阈值时表示空转滑行现象比较严重，则快速深度削减动轮驱动转矩，即削减机车牵引力；如果车轮加速度没有超过阈值，则对蠕滑速度进行判断，当蠕滑速度超过阈值时，对驱动转矩进行较大幅度的调整，反之，判定为正常运行状况。在用的组合校正法采用2个或者是多个单项阈值条件判断是否发生空转，在未发生空转时，不能实现空转风险的综合判断；在已经发生空转时，不能实现空转程度的综合综合判断。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，针对现在已有技术的缺陷，提供一种多轴电力机车力矩平衡控制方法，具体有，依据轴间速度差和轮荷重进行轴间的牵引力分配。轴1至轴n，每一轴分别由粘着系数经验计算模型对机车牵引力进行上限限幅控制，依据轴间速度差和蠕滑度变化率判断机车轮对是否发生空转，并依照空转判断结果决定是否对上限限幅后的机车牵引力进行减载控制；n为多轴电力机车的轴数。
[0004]依据轴间速度差和轮荷重进行轴间的牵引力分配的具体方法是，按照式
[0005][0006]计算轴j的速差权重值b
j
；其中，x
j1
为轴j的轴间速度差，θ1为轴间速度差阈值，j的取值为1至n之一；γ
F
为非线性调整系数，γ
F
的取值范围是0.85≤γ
F
≤1.5。
[0007]按照式
[0008][0009]进行轴间的牵引力分配，其中，F
j1
为分配给轴j的机车牵引力，P
j
为轴j的轮荷重，P
l
为轴l的轮荷重，b
l
为轴l的速差权重值，F为机车总牵引力。
[0010]粘着系数经验计算模型是
[0011][0012]其中，V是机车车速，μ
k
是计算粘着系数，a1、a2、a3、a4为计算粘着系数的经验公式参数。所述每一轴分别由粘着系数经验计算模型对机车牵引力进行上限限幅控制的方法是，
[0013][0014]其中，μ
k
·
P
j
为轴j最大牵引力限定值，F
j1
是上限限幅控制前的轴j机车牵引力，F
j2
是上限限幅控制后的轴j机车牵引力；轴1至轴n分别对机车牵引力进行上限限幅控制。
[0015]所述依据轴间速度差和蠕滑度变化率判断机车轮对是否发生空转的方法是，当轴j的空转风险值E
j
大于等于1时，则轴j机车轮对发生空转；空转风险值E
j
按照式
[0016][0017]进行计算，其中，x
j1
为轴间速度差，θ1为轴间速度差阈值；x
j2
为蠕滑度变化率，θ2为蠕滑度变化率阈值；x
j3
为蠕滑度，θ3为蠕滑度阈值；γ1、γ2、γ3为非线性加权指数因子，且有γ1≥1、γ2≥1、γ3≥1。
[0018]通过减小空转牵引力控制比φ
j
来进行轴j机车牵引力减载，实现空转牵引力控制；空转牵引力控制比φ
j
为空转牵引力控制后的轴j机车牵引力与空转牵引力控制前的轴j机车牵引力之间的比值，且有0≤φ
j
≤1。轴1至轴n分别判断机车轮对是否发生空转，实现空转牵引力控制。
[0019]通过减小空转牵引力控制比φ
j
来进行轴j机车牵引力减载的方法是，轴j机车牵引力减载的速率由减载斜率d
jd
控制；蠕滑度x
j3
越小时减载斜率d
jd
的值越小，蠕滑度x
j3
越大时减载斜率d
jd
的值越大；轴j减载斜率d
jd
的大小由轴j蠕滑减载因子e
j
控制，按照式
[0020][0021]计算蠕滑减载因子e
j
，其中，γ0为蠕滑减载控制因子，且1≤γ0≤2；轴1至轴n取相同的蠕滑减载控制因子值。
[0022]轴j的减载斜率d
jd
按照式
[0023][0024]进行计算，其中，d
H
为减载斜率上限值，d
L
为减载斜率下限值；d
H
和d
L
的值均在0.3/s至2/s之间选择，且d
H
≥d
L
；轴1至轴n取相同的减载斜率上限值d
H
和减载斜率下限值d
l
；e
m
为蠕滑减载因子限值，且有
[0025]机车轮对空转综合判断处理模块实现空转牵引力控制的过程是：
[0026]过程I，空转牵引力减小过程；从空转风险值E
j
大于等于1且持续增大开始，至空转风险值E
j
从持续增大变为开始减小时结束，轴j空转牵引力控制比φ
j
以减载斜率d
jd
减小；过程I结束时的φ
j
值为最低维持值φ
jL
。
[0027]过程II，空转牵引力最低维持值维持过程；从过程I结束开始，空转风险值E
j
持续
减小至小于1时结束，机车轮对空转综合判断处理模块控制φ
j
等于最低维持值φ
jL
。
[0028]过程III，空转牵引力恢复过程；从过程II结束开始，控制φ
j
以恢复斜率d
ju
增大，至φ
j
增大到等于1时结束。恢复斜率d
ju
的上升速率在0.05/s至0.5/s之间选择。
[0029]所述实现多轴电力机车力矩平衡控制方法由包括牵引力自平衡分配模块10、牵引力限定自整定模块11、机车轮对空转综合判断处理模块12和机车速度调整处理模块的多轴电力机车牵引力控制系统实现。
[0030]牵引力自平衡分配模块输入为总牵引力F，以及轴1至轴n的轴间速度差x
11
至x
n1
；输出为分配的轴1至轴n的机车牵引力F<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轴电力机车力矩平衡控制方法，其特征在于，依据轴间速度差和轮荷重进行牵引力分配；轴1至轴n，每一轴分别由粘着系数经验计算模型对机车牵引力进行上限限幅控制，依据轴间速度差和蠕滑度变化率判断机车轮对是否发生空转，并依照空转判断结果决定是否对上限限幅后的机车牵引力进行减载控制；n为多轴电力机车的轴数；依据轴间速度差和轮荷重进行牵引力分配的具体方法是，按照式计算轴j的速差权重值b
j
；其中，x
j1
为轴j的轴间速度差，θ1为轴间速度差阈值，j的取值为1至n之一；γ
F
为非线性调整系数，γ
F
的取值范围是0.85≤γ
F
≤1.5；按照式进行牵引力分配，其中，F
j1
为分配给轴j的机车牵引力，P
j
为轴j的轮荷重，P
l
为轴l的轮荷重，b
l
为轴l的速差权重值，F为机车总牵引力。2.如权利要求1所述的多轴电力机车力矩平衡控制方法，其特征在于，粘着系数经验计算模型为其中，V是机车车速，μ
k
是计算粘着系数，a1、a2、a3、a4、a5为计算粘着系数的经验公式参数；所述每一轴分别由粘着系数经验计算模型对机车牵引力进行上限限幅控制的方法是，其中，μ
k
·
P
j
为轴j最大牵引力限定值，F
j1
是上限限幅控制前的轴j机车牵引力，F
j2
是上限限幅控制后的轴j机车牵引力。3.如权利要求2所述的多轴电力机车力矩平衡控制方法，其特征在于，所述依据轴间速度差和蠕滑度变化率判断机车轮对是否发生空转的方法是，当轴j...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，邓琪，范振宇，凌云，周维龙，汤彩珍，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：