CN102050122B - 机车防空转滑行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的机车防空转滑行控制方法，对转速信号波动进行处理，判断出电动机转速的真实值及平均电流值，如果某台牵引电动机转速大于转速设定值同时电流小于电流设定值，则判定该牵引电动机处于空转滑行状态，在牵引工况下每30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机励磁电流，同时撒砂。当机车粘着恢复后，恢复主发电机输出功率或牵引电动机制动励磁电流。响应准确及时、粘着恢复迅速、系统整体波动不大。

Description

机车防空转滑行控制方法
技术领域
本发明涉及机车控制技术，尤其涉及一种机车防空转滑行控制方法。
背景技术
内燃机车在山区线路、雨雪气等恶劣天气影响下，会使轨道与车轮之间的粘着状况恶化，容易引发空转滑行。在大坡道区间发生空转滑行，会使列车运行速度在短时间内急剧下降。严重时，由于停车和启动失灵，还会造成多次列车长时间停运和误点。
影响机车牵引力和制动力发挥的轮轨之间的粘着力总是有限的，在路况较差、大坡道、曲线半径较小等不利的情况下一旦牵引电动机产生的牵引力和制动力超过了轮轨之间的粘着力，就必然会发生空转滑行。空转滑行的产生使动轴上的牵引力急剧下降，而且会使高速空转滑行的牵引电动机因强大的离心力可能引起机械损坏，使其他未空转滑行的牵引电动机过载。直流牵引电动机一旦出现空转滑行就会造成牵引电动机换向困难，容易引起换向火花甚至环火，甚至烧毁电刷及换向器。
在现有技术中，防空转滑行的一种方案是在机车电气线路中加装空转滑行继电器，检测到机车空转滑行发生时控制操纵台上的空转滑行指示灯亮，当司机看到空转滑行指示灯亮后，回主手柄降低功率，同时对轮轨撒砂以增大粘着系数。这种控制方式对空转滑行的防护非常迟钝，往往空转滑行已扩展到相当程度时，司机才能做出反应，致使在需要机车发挥较大牵引力和制动力时反而处于失控状态，大大降低了机车的牵引能力，发挥不出大功率内燃机车的牵引性能，同时钢轨与轮缘之间由于剧烈地摩擦而产生了严重的损伤。
还有一种方案是以转向架为单位进行减载消除空转滑行。每个转向架的速度由安装在轴头的两个光电速度传感器进行检测。当机车采用转向架控制时，需要引起一个转向架的速度波动，才考虑机车空转滑行，进而才控制调整机车牵引力和制动力的波动。考虑到机车轴重转移的影响，当机车出现异常情况下每个转向架中的三个牵引电动机转速和电流是不均匀的。因此这种方案不能有效地防止单个电机的空转滑行。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种响应准确及时、粘着恢复迅速、系统整体波动不大的机车防空转滑行控制方法。
本发明的目的是这样现的：一种机车防空转滑行控制方法，其特征在于采取下列步骤：
A.检测各个牵引电动机的转速和电流，送至微机控制系统的中央处理器CPU；
B.对转速信号波动进行处理：找出所有牵引电动机实时转速中的最大值和最小值，如果电动机转速值处于最大值和最小值之间，那么判断该电动机转速值为真实值，转速参考值等于电动机转速；
C.计算出牵引电动机的平均电流值；
D.设定空转滑行转速设定值和空转滑行电流设定值；
E.如果某台牵引电动机转速大于转速设定值同时电流小于电流设定值，则判定该牵引电动机处于空转滑行状态；
F.控制HSO输出的PWM脉宽，在牵引工况下每30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机励磁电流，同时能撒砂(3S)；
G.当机车粘着恢复后，控制HSO输出的PWM脉宽，恢复主发电机输出功率或牵引电动机制动励磁电流。
为了更好地实现本发明的目的，上述步骤D中的空转滑行转速设定值为转速参考值的1.5倍，空转滑行电流的设定值为平均电流值的2/3。
为了更好地实现本发明的目的，上述步骤F中在牵引工况下每30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机制动励磁电流的降幅为2.5％。
为了更好地实现本发明的目的，上述步骤G中以先快后慢的增长速率来恢复主发电机输出功率或制动励磁电流，即先使其迅速恢复到空转滑行前的65％，然后后再缓慢上升至100％。
本发明的方案考虑到了轴重转移的影响，对每个牵引电动机的信号都进行逻辑判断，只要有一个牵引电动机出现空转滑行滑行，微机控制系统都会及时调整主发电机的励磁电流，尽可能使机车获得较高的平均粘着系数，充分发挥该机车的牵引性能和制动性能。同时，也充分考虑到了柴油机的动态性能及工作稳定性，防止调整不合理造成功率波动过大、柴油机转速剧变、冒黑烟。
附图说明
图1为本发明实施例的硬件原理示意图；
图2为本发明实施例的转速子程序流程框图；
图3为本发明实施例的空转滑行判断子程序流程框图；
图4为本发明实施例的空转滑行主程序流程框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1.机车6个牵引电动机的转速信号和电流信号由外围信号装置SCM来检测，分别送至CPU的高速输入器HSI和A/D转换器。
参看图2所示的转速子程序流程。首先进入框2.1采用比较法得出6个牵引电动机实时转速的最小值。进入框2.2采用比较法得出6个牵引电动机实时转速的最大值。进入框2.3如果电机1转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机1转速值为真实值，进入框2.4转速参考值等于电机1转速，进入框2.5返回主程序。否则进入框2.6如果电机2转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机2转速值为真实值，进入框2.7转速参考值等于电机2转速，进入框2.8返回主程序。否则进入框2.9如果电机3转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机3转速值为真实值，进入框2.10转速参考值等于电机3转速，进入框2.11返回主程序。否则进入框2.12如果电机4转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机4转速值为真实值，进入框2.13转速参考值等于电机4转速，进入框2.14返回主程序。否则进入框2.15如果电机5转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机5转速值为真实值，进入框2.16转速参考值等于电机5转速，进入框2.17返回主程序。否则进入框2.18如果电机6转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机6转速值为真实值，进入框2.19转速参考值等于电机6转速，进入框2.10返回主程序。
参看图3所示的空转滑行判断子程序流程。首先进入框3.1计算6个牵引电动机的电流平均值。进入框3.2定义空转滑行时电机转速设定值和电流设定值：设定空转滑行转速设定值为转速参考值1.5倍，空转滑行电流的设定值为平均电流值的2/3。进入框3.3如果电机1转速大于转速设定值同时电机1电流小于电流设定值(二者必须同时满足条件)，进入框3.4程序判定为牵引电动机1处于空转滑行状态，进入框3.5返回主程序。否则进入框3.6如果电机2转速大于转速设定值同时电机2电流小于电流设定值，进入框3.7程序判定为牵引电动机2处于空转滑行状态，进入框3.8返回主程序。否则进入框3.9如果电机3转速大于转速设定值同时电机3电流小于电流设定值，进入框3.10程序判定为牵引电动机3处于空转滑行状态，进入框3.11返回主程序。否则进入框3.12如果电机4转速大于转速设定值同时电机4电流小于电流设定值，进入框3.13程序判定为牵引电动机4处于空转滑行状态，进入框3.14返回主程序。否则进入框3.15如果电机5转速大于转速设定值同时电机5电流小于电流设定值，进入框3.16程序判定为牵引电动机5处于空转滑行状态，进入框3.17返回主程序。否则进入框3.18如果电机6转速大于转速设定值同时电机6电流小于电流设定值，进入框3.19程序判定为牵引电动机6处于空转滑行状态，进入框3.20返回主程序。所有判断条件均不满足，说明所有电机均不空转滑行进入框3.21返回主程序。
参看图4所示的空转滑行主程序。CUP上电初始化后进入框4.1进入主程序。进入框4.2在主程序中首先调用转速子程序，得出转速参考值。进入框4.3调用空转滑行判断子程序。进入框4.4判断机车是否空转滑行。如果空转滑行进入框4.5微机系统通过高速输出器HSO控制励磁机的励磁脉宽(PWM输出)，软件在每30ms内降低一次主发电机输出功率或牵引电动机励磁电流给定的2.5％，并通过开关量输出DIGITOUT来控制撒砂阀每次撒砂3秒。进入框4.7返回主程序。如果条件框4.4不满足，说明机车不空转滑行进入框4.7判断主发电机输出功率(牵引工况下)或牵引电动机励磁电流(制动工况下)是否小于正常情况下的100％，条件不满足进入框4.11返回主程序；如果条件满足需要回复到正常情况下的功率和电流，进入框4.8判断主发电机输出功率(牵引工况下)或牵引电动机励磁电流(制动工况下)是否小于正常情况下的65％，如果满足条件需要控制HSO快速增长PWM脉宽，进入框4.10返回主程序；如果不满足条件则进入框4.12控制HSO缓慢增长PWM脉宽，进入框4.13返回主程序。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种机车防空转滑行控制方法，其特征在于采取下列步骤：
A.检测各个牵引电动机的转速和电流，送至微机控制系统的中央处理器CPU；
B.对转速信号波动进行处理：找出所有牵引电动机实时转速中的最大值和最小值，如果电动机转速值处于最大值和最小值之间，那么判断该电动机转速值为真实值，转速参考值等于电动机转速；
C.计算出牵引电动机的平均电流值；
D.设定空转滑行转速设定值和空转滑行电流设定值；
E.如果某台牵引电动机转速大于转速设定值同时电流小于电流设定值，则判定该牵引电动机处于空转滑行状态；
F.控制高速输出器HSO输出的PWM脉宽，在牵引工况下每30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机励磁电流，同时能撒砂；
G.当机车粘着恢复后，控制HSO输出的PWM脉宽，恢复主发电机输出功率或牵引电动机制动励磁电流。
2.根据权利要求1所述的机车防空转滑行控制方法，所述步骤D中的空转滑行转速设定值为转速参考值的1.5倍，空转滑行电流的设定值为平均电流值的2/3。
3.根据权利要求1所述的机车防空转滑行控制方法，所述步骤F中在牵引工况下每30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机制动励磁电流的降幅为2.5％。
4.根据权利要求1所述的机车防空转滑行控制方法，所述步骤G中以先快后慢的增长速率来恢复主发电机输出功率或制动励磁电流，即先使其迅速恢复到空转滑行前的65％，然后再缓慢上升至100％。
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