CN105882664B - 索道车厢的速度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种索道车厢的速度控制方法，包括加速控制流程和减速控制流程；加速控制流程包括获取初始设计速度、运行设计速度和加速时间；控制索道车厢进行加速，完成索道车厢的加速控制流程；减速控制流程包括获取初始设计速度、运行设计速度、减速时间和设计距离；计算索道车厢的减速距离；控制索道车厢减速，完成索道车厢的减速过程。本发明能够实现索道的平稳加速和减速，避免了直线加减速的冲击、振动和噪音；计算车厢的减速点，省去了传感器，降低了成本；能够直接应用于传统的索道控制系统，不会增加额外的硬件投资；所有的控制均通过软件实现，避免了传统控制方法故障率高、控制不精确的缺点。

Description

索道车厢的速度控制方法
技术领域
本发明具体涉及一种索道车厢的速度控制方法。
背景技术
索道因为其适用范围广，在山区、旅游景点等场所得到大量应用。往复式索道是一种常见的索道形式，其对自然地形的适应性强，特别是大跨度和深沟的场所，同时乘客在车厢里不受气候条件影响，爬坡能力强，运行速度高，运载能力强，维护方便。因此其在旅游场所得到了广泛的应用。往复式索道一般有两条钢索，一条是承载索，一条是牵引索。车厢在承载索上运行，牵引索与车厢固定连接，牵引电机通过牵引索牵引车厢在承载索上做往复运动。乘客在站内上下车。
往复式索道的运行速度一般为2m/s至10m/s。为了保证车厢内的乘客的安全，索道运行有加速、匀速、减速的过程，一般采用直线(梯形)加减速曲线。车厢出站时，索道的牵引电机拖动车厢从0m/s加速至最大运行速度。车厢进站时，索道的牵引电机拖动车厢从最大运行速度减速，到达停车位时停车。在索道车厢的速度控制时，车厢速度一旦控制不好，会出现车厢还没进站就已经停止运行，乘客不能安全下车的故障，或者又存在车厢到了停车位时速度还没减至停车，从而导致“冲站”事故的发生。
目前，传统的速度的给定都是通过模拟元器件实现给定：采用模拟元器件进行速度给定时，模拟元器件要实现复杂的给定曲线难度极大，即使实现了复杂曲线的速度控制，也会导致模拟元器件的实现极其复杂；同时，采用复杂的模拟元器件组成的硬件电路，硬件可靠性明显大幅降低，增加了系统故障的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种速度控制稳定可靠、实现简单的索道车厢的速度控制方法。
本发明提供的这种索道车厢的速度控制方法，包括索道车厢的加速控制流程和索道车厢的减速控制流程；
索道车厢的加速控制流程包括如下步骤：
A.获取索道车厢加速过程开始时的初始设计速度、加速过程结束时的运行设计速度和加速过程需要的时间；
B.在索道车厢从站内出站加速过程中，控制索道车厢按照下式进行加速，完成索道车厢的加速控制流程：
式中，y(t)为索道车厢的控制目标速度；a0为步骤A获取的车厢加速过程开始时的初始设计速度；a1为步骤A获取的加速过程结束时的运行设计速度；t1为控制过程中的一个给定值，其值为λ1为控制参数，取值范围一般在0.5至1.5之间，λ1的数值越小表示索道在加速过程中上升速度越快，数值越大表示索道在加速过程中上升速度越慢；t1max为步骤A获取的索道的加速过程需要的时间；
索道车厢的减速控制流程包括如下步骤：
S1.获取索道车厢减速过程开始时的初始设计速度、减速过程结束时的运行设计速度、减速过程需要的时间和车厢进站后以最低运行速度运行的设计距离；
S2.采用下式计算索道车厢减速时的减速距离：
式中a1为步骤S1获取的车厢减速过程开始时的初始设计速度；a2为步骤S1获取的减速过程结束时的运行设计速度；t2为控制过程中的一个给定值，其值为λ2为控制参数，取值范围一般在0.5至1.5之间，λ2的数值越小表示索道在减速过程中下降速度越快，数值越大表示索道在减速过程中下降速度越慢；t2max为步骤S1获取的索道的减速过程需要的时间；L0为车厢进站后以最低运行速度运行的设计距离；
S3.到索道车厢距离车厢终点的距离小于步骤S2计算的减速距离时，控制索道车厢按照下式进行减速，完成索道车厢的减速控制流程：
所述的索道为往复式索道。
所述的索道车厢的减速控制流程还包括如下步骤：
S4.当索道车厢到达下客的预定位置时，控制索道车厢停止运行。
所述的索道车厢加速过程开始时的初始设计速度为0。
索道车厢的加速控制流程中所述的t1时刻的速度为(a1-a0)/2。
索道车厢的减速控制流程中所述的t2时刻的速度为(a1-a2)/2。
本发明提供的这种索道车厢的速度控制方法，能够实现索道的平稳加速和减速，避免了直线加速减速过程存在的冲击、振动和噪音；通过方法计算了车厢的减速点，避免了采用传统方法中的减速开关，降低了成本，提高了索道的安全性；此外，本发明提供的方法能够直接应用于传统的索道控制系统，不会增加额外的硬件投资，节约成本，最后，本发明所有的控制均通过软件实现，避免了传统的模拟电路实现给定容易出现故障的缺点。
附图说明
图1为本发明的索道车厢加速控制流程示意图。
图2为本发明的一种实施例的加速速度曲线示意图。
图3为本发明的索道车厢减速控制流程示意图。
图4为本发明的一种实施例的减速速度曲线示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的索道车厢加速控制流程示意图：索道车厢的加速控制流程包括如下步骤：
A.获取索道车厢加速过程开始时的初始设计速度(一般为0)、加速过程结束时的运行设计速度和加速过程需要的时间；
B.在索道车厢从站内出站加速过程中，控制索道车厢按照下式进行加速，完成索道车厢的加速控制流程：
式中，y(t)为索道车厢的控制目标速度；a0为步骤A获取的车厢加速过程开始时的初始设计速度；a1为步骤A获取的加速过程结束时的运行设计速度；t1为控制过程中的一个给定值，其值为在t1时刻对应的速度给定值y(t1)为λ1为控制参数，取值范围一般在0.5至1.5之间，λ1的数值越小表示索道在加速过程中上升速度越快，数值越大表示索道在加速过程中上升速度越慢；t1max为步骤A获取的索道的加速过程需要的时间。
本发明在具体实施时，当操作人员获知索道满足发车运行的条件时，启动发车运行指令，索道的牵引电机牵引车厢进入加速过程。加减速控制程序设置成按照控制周期T运行。在加速程序运行的第一控制周期内t＝T,将t＝T带入公式计算出的y(t)作为加速过程中第一个控制周期的速度的给定值。当在第k个控制周期对应的速度的给定值为y(kT)。速度给定值输出至变流器或者通过工业通信网络直接输出值变流器，实现直流电机按给定的速度运行。以此类推直至kT＞t1max时，索道加速过程结束，进入匀速过程。图2为加速过程时间t1max＝10s,a1＝6m/s,a0＝0m/s,时，λ1从2.5按0.1增加直至3.5对应加速过程速度的给定值。
图3为本发明的索道车厢减速控制流程示意图：索道车厢的减速控制流程包括如下步骤：
S1.获取索道车厢减速过程开始时的初始设计速度、减速过程结束时的运行设计速度、减速过程需要的时间和车厢进站后以最低运行速度运行的设计距离；
S2.采用下式计算索道车厢减速时的减速距离：
式中a1为步骤S1获取的车厢减速过程开始时的初始设计速度；a2为步骤S1获取的减速过程结束时的运行设计速度；t2为控制过程中的一个给定值，其值为其对应的速度为(a1-a2)/2；λ2为控制参数，取值范围一般在0.5至1.5之间，λ2的数值越小表示索道在减速过程中下降速度越快，数值越大表示索道在减速过程中下降速度越慢；t2max为步骤S1获取的索道的减速过程需要的时间；L0为车厢进站后以最低运行速度运行的设计距离；
S3.到索道车厢距离车厢终点的距离小于步骤S2计算的减速距离时，控制索道车厢按照下式进行减速：
当索道为往复式索道时，本发明还包括步骤S4.当索道车厢到达下客的预定位置时，控制索道车厢停止运行，完成索道车厢的减速过程。
在具体实施时，检测位置获知车厢至终点站的距离少于减速距离Lj时，索道车厢进入减速过程，减速程序开始按照控制周期T开始运行：在减速程序运行的第一控制周期内t＝T,将t＝T带入公式计算出的y(t)作为减速过程中第一个控制周期的速度的给定值。当在第k个控制周期对应的速度的给定值为y(kT)。减速过程中的速度给定值通过输出至变流器或者通过工业通信网络直接输出至变流器，实现直流电机按给定的速度运行。以此类推直至kT＞t2max时，索道减速过程结束，索道的牵引电机以最小进站要求的最小运行速度运行，当检测到索道车厢到达停车点时，控制系统控制车厢停止，从而完成整个减速过程。图4为减速过程时间t2max＝30s,a1＝6m/s,a2＝0.3m/s时，λ2从2.5按0.1增加直至3.5对应减速过程速度的给定值。
本发明能够在实现索道的平稳加速和减速，避免了直线加速减速过程存在的冲击、振动和噪音；通过计算了车厢的减速点，避免了采用传统方法中安装减速开关需要定期进行更换，维修时的高空作业存在的安全问题，提高了索道的安全性；本发明不但适用于新的索道控制，还可以适用于传统的索道控制系统的改进，不会增加额外的硬件投资，节约成本；本发明通过控制算法计算减速距离，从而确认索道车厢的减速点，避免了传统方法中不能有效可靠的确认减速点的缺点；本发明中的所有控制量均通过控制算法精确计算得到，避免了传统的模拟电路实现给定控制不精确、容易出现故障的缺点。

Claims (6)

1.一种索道车厢的速度控制方法，包括索道车厢的加速控制流程和索道车厢的减速控制流程；
索道车厢的加速控制流程包括如下步骤：
A.获取索道车厢加速过程开始时的初始设计速度、加速过程结束时的运行设计速度和加速过程需要的时间；
B.在索道车厢从站内出站加速过程中，控制索道车厢按照下式进行加速，完成索道车厢的加速控制流程：
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式中，y(t)为索道车厢的控制目标速度；a0为步骤A获取的车厢加速过程开始时的初始设计速度；a1为步骤A获取的加速过程结束时的运行设计速度；t1为控制过程中的一个给定值，其值为λ1为控制参数，取值范围在0.5至1.5之间，λ1的数值越小表示索道在加速过程中上升速度越快，数值越大表示索道在加速过程中上升速度越慢；t1max为步骤A获取的索道的加速过程需要的时间；
索道车厢的减速控制流程包括如下步骤：
S1.获取索道车厢减速过程开始时的初始设计速度、减速过程结束时的运行设计速度、减速过程需要的时间和车厢进站后以最低运行速度运行的设计距离；
S2.采用下式计算索道车厢减速时的减速距离：
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式中a1为步骤S1获取的车厢减速过程开始时的初始设计速度；a2为步骤S1获取的减速过程结束时的运行设计速度；t2为控制过程中的一个给定值，其值为λ2为控制参数，取值范围在0.5至1.5之间，λ2的数值越小表示索道在减速过程中下降速度越快，数值越大表示索道在减速过程中下降速度越慢；t2max为步骤S1获取的索道的减速过程需要的时间；L0为车厢进站后以最低运行速度运行的设计距离；
S3.到索道车厢距离车厢终点的距离小于步骤S2计算的减速距离时，控制索道车厢按照下式进行减速，完成索道车厢的减速控制流程：
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2.根据权利要求1所述的索道车厢的速度控制方法，其特征在于所述的索道为往复式索道。
3.根据权利要求2所述的索道车厢的速度控制方法，其特征在于所述的索道车厢的减速控制流程还包括如下步骤：
S4.当索道车厢到达下客的预定位置时，控制索道车厢停止运行。
4.根据权利要求1～3之一所述的索道车厢的速度控制方法，其特征在于索道车厢的加速控制流程中所述的索道车厢加速过程开始时的初始设计速度为0。
5.根据权利要求1～3之一所述的索道车厢的速度控制方法，其特征在于索道车厢的速度控制方法索道车厢的加速控制流程中所述的t1时刻的速度为(a1-a0)/2。
6.根据权利要求1～3之一所述的索道车厢的速度控制方法，其特征在于索道车厢的速度控制方法索道车厢的减速控制流程中所述的t2时刻的速度为(a1-a2)/2。
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