CN102582637A

CN102582637A - 混合动力调车的运行工况智能识别评价系统

Info

Publication number: CN102582637A
Application number: CN2011104305787A
Authority: CN
Inventors: 张昕; 田毅; 张欣
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了一种混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，包括控制器硬件和软件，所述控制器硬件包括中央处理器、功率信号采集与处理系统、模拟量信号输出系统、CAN总线通讯控制系统、串口通讯控制系统；所述软件包括数据输入系统、数据分析系统、以及状态识别评价系统。本发明的有益效果是：本发明混合动力调车的运行工况智能识别评价系统由于采用了上述技术方案，混合动力调车运行工况识别评价系统可以很方便的自身测量或者由外界通过CAN或者串口通信输入功率数据信号，并且方便的向各种混合动力调车控制器输出识别评价出的当前调车运行的状态参数。

Description

混合动力调车的运行工况智能识别评价系统

技术领域

本发明属于内燃机车控制技术领域，特别涉及一种混合电动调车机车的运行工况识别评价系统，可以为各种混合动力机车控制器参数变换提供依据。

背景技术

混合动力内燃机车是轨道交通发展方向的一种绿色车型。混合动力技术非常适合于电传动内燃机车，尤其是调车机车。调车机车具有怠速时间长、运行速度低等特点。采用混合动力技术可以大幅度改善调车机车的燃油经济性，并减少其排放，对调车机车在隧道等通风不畅的特殊环境中工作具有更重要的意义。

控制策略是混合动力调车机车的核心，而且是其运行工况紧密相关。与混合动力调车相比，调车机车的运行工况不仅与其行驶速度有关，而且与其拖曳货物质量具有紧密联系，因此不能仅仅根据车速对其运行工况进行评价。不同站点的货物运输量不同，调车机车的运行工况也具有很大差异。而目前国内还没有对调车机车运行工况进行评价的设备和方法，因此混合动力调车机车在燃油经济性和排放性能方面的优势没有得到最大体现。

发明内容：

本发明针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种混合动力调车运行工况智能识别评价系统，根据调车机车多个驱动电机的输出功率，采用神经网络方法对其进行计算分析，从而对混合动力调车目前运行工况进行识别评价，有助于混合动力调车调整控制策略中的参数，使得混合动力调车的燃油经济性和排放性能得到最大的提高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，包括控制器硬件和软件，其特征在于：所述控制器硬件包括中央处理器、功率信号采集与处理系统、模拟量信号输出系统、CAN总线通讯控制系统、串口通讯控制系统；所述软件包括数据输入系统、数据分析系统、以及状态识别评价系统；所述运行工况智能识别评价系统通过CAN总线通讯控制系统得到调车的驱动电机输出功率信号，然后在中央处理器对输出功率进行分析，得到调车运行的状态并进行划分，从而辅助混合动力调车控制器PCU调节控制参数。

进一步地，所述运行工况智能识别评价系统根据自身采集或者其他控制器输入到的驱动电机功率数据进行计算和分析，从而判断出调车的行驶的状态，并进行评定。

进一步地，所述数据输入系统输入各种编组站区段站的运行工况并进行分析，从而更新状态识别评价系统中的各项参数。

进一步地，所述运行工况智能识别评价系统采用神经网络方式进行调车运行工况识别评价。

进一步地，所述功率信号采集与处理系统进行功率信号数据处理时，采用分段叠加的方式进行数据处理。

更进一步地，所述运行工况智能识更别系统通过多个驱动电机的输出功率的总和随时间变化的曲线进行处理和计算，从而有效评价及识别评价出调车的运行工况。

本发明的有益效果是：本发明混合动力调车的运行工况智能识别评价系统由于采用了上述技术方案，混合动力调车运行工况识别评价系统可以很方便的自身测量或者由外界通过CAN或者串口通信输入功率数据信号，并且方便的向各种混合动力调车控制器输出识别评价出的当前调车运行的状态参数。

附图说明：

图1本发明状态识别评价系统的信号传输说明示意图

图2本发明状态识别评价系统电控单元硬件结构示意图

图3本发明分段叠加的示意图

图4本发明神经网络算法模型示意图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的实施进行进一步描述如下：

混合动力调车的运行工况智能识别评价系统中的硬件采用MPC566中央处理器，包括一个数字量输入通道、一个模拟量输出通道、串口通信接口(SCI)、局部网络控制器(CAN)等。识别评价系统的信号传输说明如图1所示，识别评价系统电控单元硬件结构如图2所示。

软件系统中数据输入系统是用matlab建立的数据库软件，可以读取各种格式的编组站、区段站等的工况文件，能够方便的建立和充实程序中的不同运输负荷不同作业频率的运行工况的数据库。数据分析系统也是通过使用matlab编写的数据处理程序，采用神经网络分析的算法对数据库中的工况进行识别评价。为了保证识别评价的及时和准确性，在输入层中，把输入的工况样本采用分段叠加的方式分成3分钟一段的小样本，并每过一秒中进行一次划分，如图3所示。然后对小样本中的速度进行计算，结果如表1中所示，得到神经网络分析输入层中所需的样本参数x₁、x₂……x_k。而输出层，则用y₁代表编组站工况，y₂代表区段站工况，……，y_m代表第m中工况。这样便可以进行神经网络计算，算法模型如图4所示，得到状态识别评价系统中所需要参数w₁₁、w₁₂……w_km、b₁、b₂……b_m。状态识别评价系统可以即时根据采集到的3分钟内的驱动电机输出功率计算表1中的参数，并每过一秒进行一次计算，得到的结果为神经网络识别评价中的输入参数x₁、x₂……x_k，然后采用公式一进行计算

公式一：

y_{m} = Σ_{j = 1}^{k} w_{im} x_{i} - b_{m},

具体操作流程：

首先把调车在编组站、区段站等不同工况从数据输入系统中输入，建立工况数据库，然后执行数据分析系统，计算出识别评价系统中需要的参数w₁₁、w₁₂……w_km、b₁、b₂……b_m，然后把参数输入到识别评价系统中，再把程序下载到中央处理器中。在进行调车运行过程中，可以通过驱动电机输出信号计算得到输出功率，经过状态识别评价系统计算后，便可以得到当前调车运行的状态是处于何种工况下，并把结果通过模拟通道、CAN或者SCI输出。

表1.状态分析系统中神经网络使用的样本参数

以上是对本发明所提供的具体实施例结构进行了详细介绍，本实施例只是用于帮助理解本发明的设计方法和核心思想，同时，对本领域技术人员，依据本发明的思想设计的本质相同的，均在本发明保护范围之内。综上所述，本说明书内容不能理解为对本发明的限制。

Claims

1.混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，包括控制器硬件和软件，其特征在于：所述控制器硬件包括中央处理器、功率信号采集与处理系统、模拟量信号输出系统、CAN总线通讯控制系统、串口通讯控制系统；所述软件包括数据输入系统、数据分析系统、以及状态识别评价系统；所述运行工况智能识别评价系统通过CAN总线通讯控制系统得到调车的驱动电机输出功率信号，然后在中央处理器对输出功率进行分析，得到调车运行的状态并进行划分，从而辅助混合动力调车控制器PCU调节控制参数。

2.根据权利要求1所述的混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，其特征在于：所述运行工况智能识别评价系统根据自身采集或者其他控制器输入到的驱动电机功率数据进行计算和分析，从而判断出调车的行驶的状态，并进行评定。

3.根据权利要求1所述的混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，其特征在于：所述数据输入系统输入各种编组站区段站的运行工况并进行分析，从而更新状态识别评价系统中的各项参数。

4.根据权利要求2所述的混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，其特征是在于：所述运行工况智能识别评价系统采用神经网络方式进行调车运行工况识别评价。

5.根据权利要求2所述的混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，其特征是在于：所述功率信号采集与处理系统进行功率信号数据处理时，采用分段叠加的方式进行数据处理。

6.根据权利要求1所述的混合动力调车的运行工况智能识别评价系统，其特征是在于：所述运行工况智能识别评价系统通过多个驱动电机的输出功率的总和随时间变化的曲线进行处理和计算，从而有效评价及识别评价出调车的运行工况。