一种轨道车辆制动防滑控制方法、存储介质以及系统

    技术2024-12-26  47


    本发明属于轨道列车领域,具体涉及一种轨道车辆制动防滑控制方法、存储介质以及系统。


    背景技术:

    1、轨道列车的车轮在钢轨上运行时是一种“滚中带滑”的状态,即轮轨间的运动特性体现为黏着和蠕滑,具体说来,黏着是指由于正压力而保持车轮和钢轨接触处相对静止的现象,蠕滑是指轮轨在接触处产生微量的滑动,伴随着蠕滑产生静摩擦力,从而传递黏着力。当轮轨接触时存在油、水等第三介质时会导致黏着系数下降,使得制动力大于黏着力进而产生大滑移,大滑移的运动导致了轮对、轨道相互摩擦损耗,是应当被避免的,业内通过如图1所示的滑移率-黏着系数特性曲线对这种“滚中带滑”的状态进行描述,当滑移率较小时,轮轨黏着系数随着滑移率的增大而增大,逐渐达到黏着系数的极限值μmax,这一过程中的滑移率-黏着系数特性曲线斜率为正;若继续增大滑移率,黏着系数则逐渐减小,此时滑移率-黏着系数特性曲线斜率为负,由此可知滑移率-黏着系数特性曲线具有一个峰值点,当滑移率位于该峰值点的右侧时,此时轮轨间的黏着状态将遭到破坏,轮轨接触点会发生宏观的滑行,因此,应当避免滑移率位于峰值点的右侧。

    2、业内现有的方式为通过对斜率进行调整,使的列车的滑移率在峰值点左侧近旁的一段值域,如此,即可保持轮轨间良好的黏着能力,避免轮轨接触点产生较大的滑行,但对于不同的列车运行参数,滑移率-黏着系数特性曲线不是固定的,即峰值点不是恒定的,因此,仅采用斜率作为调整滑移率的判据往往是不足的。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的不足,本发明提供一种轨道车辆制动防滑控制方法、存储介质以及系统,能够综合采用斜率和滑移率作为调整滑移率的判据,从而使得调整控制的更为有效、准确。

    2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案为:

    3、一种轨道车辆制动防滑控制方法,用于使得轮轨黏着系数位于预定的优选系数域内,其特征在于,包括以下步骤:

    4、步骤s1:基于列车的固有参数和运行参数获取列车制动滑移率和轮轨估计黏着系数;

    5、步骤s2:基于列车制动滑移率和轮轨估计黏着系数建立滑移率-黏着系数曲线;

    6、步骤s3:将滑移率-黏着系数曲线上预定黏着系数对应点的列车制动滑移率作为待判滑移率,及将滑移率-黏着系数曲线在对应点的斜率作为待判斜率;

    7、步骤s4:将待判滑移率是否位于预定滑移率域内,及待判斜率率是否位于预定斜率域内进行“与”判断;

    8、步骤s5:若“与”判断的结果为“t”,则进入步骤s6;若“与”判断的结果为“f”,则通过调节列车的运行参数改变待判滑移率及待判斜率,进入步骤s4;

    9、步骤s6:重复步骤s3-步骤s5,直至列车速度为“0”。

    10、优选地,在步骤s1中,基于列车的固有参数和运行参数建立轮对转动动力学模型并通过模型获取轮轨估计黏着系数,可由轮对转动动力学模型得到黏着系数如下:

    11、

    12、m为列车的质量,iw为轮对的转动惯量;ω为制动过程中的轮对的转动角速度;rw为轮对的半径;fμ为轮轨黏着力;fb为外部制动装置对轮对产生的制动力,μ为轮轨估计黏着系数,g为重力加速度。

    13、优选地,在步骤s1中,基于polach模型能够得到fμ的表达式如下:

    14、

    15、

    16、q为轴重;f为轮轨间库伦摩擦因数;ε为切向应力梯度;g为轮轨接触剪切刚度;aμ,bμ分别为椭圆接触斑的长、短半轴;s为滑移率,sx,sy分别为纵向和横向滑移率;c11,c22分别为纵向和横向的kalker常数,

    17、从而fμ为:

    18、

    19、f0为最大静摩擦因数,a、b为摩擦因数调节参数;△v是车体速度和车轮轴的速度差;ka和ks是衰减系数。

    20、优选地,在步骤s3中,待判斜率k的表达式如下:

    21、

    22、从而:

    23、

    24、设置转折频率为δ的一阶滤波器,通过一阶滤波器将dμ(t)/dt,ds(t)/dt消去,从而得到:

    25、

    26、令增益矩阵pk,状态矩阵w分别为:

    27、

    28、r为变量,且r∈(0,t),τ∈(r,t),

    29、从而:

    30、

    31、进一步地,△μ通过带有遗忘指数的最小二乘法定义参数估计总误差j进行转换得到下式:

    32、

    33、为每个时刻的预测误差在j中的权重;

    34、从而求得然后求解可得到待判斜率k。

    35、一种轨道车辆制动防滑控制存储介质,其上存储有计算机程序/指令,其特征在于,计算机程序/指令被处理器执行时实现上述的轨道车辆制动防滑控制方法的步骤。

    36、一种轨道车辆制动防滑控制系统,包括数据输入接口、驱动接口、存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序,其特征在于,数据输入接口用于输入轮对的固有参数与运行参数,处理器执行计算机程序以实现上述的轨道车辆制动防滑控制方法的步骤。

    37、优选地,本发明还包括还包括保压驱动接口和排气驱动接口,保压驱动接口和排气驱动接口用于通过信号控制调节列车气缸的内压,从而使得待判滑移率发生变化,同时待判斜率发生变化。

    38、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    39、1.因为本发明的轨道车辆制动防滑控制方法,首先获取列车制动滑移率和轮轨估计黏着系数;接着将待判滑移率是否位于预定滑移率域内,及待判斜率率是否位于预定斜率域内进行“与”判断;基于判定结果,通过调节列车的运行参数改变待判滑移率及待判斜率,从而维持使得轮轨黏着系数位于预定的优选系数域内,因此,本发明能够综合采用斜率和滑移率作为调整滑移率的判据,从而使得调整控制的更为有效、准确。

    40、2.因为在本发明中,通过一阶滤波器将待判斜率表达式中的dμ(t)/dt,ds(t)/dt消去,从而得到待判斜率估计值的微分形式,由于在列车运行的各种参数变化量,本方案中为dμ(t)/dt,ds(t)/dt需要相应的检测装置才能得到,而在这类检测装置的检测过程中,由于硬件原因总是不可避免产生种种噪音和干扰,从而使得最终计算得到的估计值产生与真值的偏差,并且,显然由于积分计算是描述微小量的总量或累计量,适于描述一个过程的总体数据;而微分计算是描述微小量在细微变化中的连续量或动态量,适于描述一个实时的微小量变化数据,因此,本发明不仅通过参数变化量的消除,使得最终得到的结果不受检测装置噪音的影响,从而使得得到的待判斜率估计值更为准确,而且通过采用微分形式的表达,能够极大提高对于场景中迅速变化的待判斜率迭代求解中的鲁棒性。

    41、3.因为本发明的轨道车辆制动防滑控制系统还包括保压驱动接口和排气驱动接口,保压驱动接口和排气驱动接口用于通过信号控制调节列车气缸的内压,从而使得待判滑移率发生变化,同时待判斜率发生变化,显然,车轮对的制动装置为气缸驱动的摩擦副,因此,本发明通过对气缸的内压进行调整,改变制动装置对车轮对的制动力,从而使得滑移率改变。


    技术特征:

    1.一种轨道车辆制动防滑控制方法,用于使得轮轨黏着系数位于预定的优选系数域内,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的轨道车辆制动防滑控制方法,其特征在于:

    3.根据权利要求1所述的轨道车辆制动防滑控制方法,其特征在于:

    4.根据权利要求1所述的轨道车辆制动防滑控制方法,其特征在于:

    5.根据权利要求4所述的轨道车辆制动防滑控制方法,其特征在于:

    6.一种轨道车辆制动防滑控制存储介质,其上存储有计算机程序/指令,其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-5任意一项所述的轨道车辆制动防滑控制方法的步骤。

    7.一种轨道车辆制动防滑控制系统,包括数据输入接口、驱动接口、存储器、处理器及存储在该存储器上的计算机程序,其特征在于,所述数据输入接口用于输入轮对的固有参数与运行参数,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-5任意一项所述的轨道车辆制动防滑控制方法的步骤。

    8.根据权利要求7所述的轨道车辆制动防滑控制系统,其特征在于,还包括保压驱动接口和排气驱动接口,所述保压驱动接口和所述排气驱动接口用于通过信号控制调节列车气缸的内压,从而使得所述待判滑移率发生变化,同时所述待判斜率发生变化。


    技术总结
    本发明属于轨道列车领域,公开了一种轨道车辆制动防滑控制方法,能够综合采用斜率和滑移率作为调整滑移率的判据,从而使得调整控制的更为有效、准确,首先获取列车制动滑移率和轮轨估计黏着系数;接着将待判滑移率是否位于预定滑移率域内,及待判斜率率是否位于预定斜率域内进行“与”判断;基于判定结果,通过获取列车的运行参数改变待判滑移率及待判斜率,从而维持使得轮轨黏着系数位于预定的优选系数域内。本发明还公开了轨道车辆制动防滑控制存储介质以及轨道车辆制动防滑控制系统,用于实现上述的轨道车辆制动防滑控制方法。

    技术研发人员:朱文良,王函彬,张毅,张锦铭
    受保护的技术使用者:上海工程技术大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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