CN106379333A - 机车、粘着增稳控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粘着增稳控制方法，包括如下步骤：获取当前机车的可利用粘着力；根据当前所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令通过再粘着控制算法得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。本发明还公开了一种粘着增稳控制系统。本发明还公开了一种包括上述粘着增稳控制系统的机车。上述粘着增稳控制方法，可以提高轮对粘着力发挥稳定性，提高整车牵引制动能力，从而实现了优化车辆动态特性的目的。

Description

机车、粘着增稳控制系统与方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种粘着增稳控制方法。此外，本发明还涉及一种粘着增稳控制系统。另有，本发明还涉及一种具有上述粘着增稳控制系统的机车。

背景技术

轨道交通车辆轮对空转、滑行保护和粘着利用控制通常是通过检测轮对速度信号，依据一系列准则(超过判断条件的门槛值等)判断轮对是否发生空转滑行。如果判断发生空转滑行，则通过对轮对进行减载进行粘着保护控制。

但是由于轮轨粘着系数具有显著不确定性、轮对速度信号传输延时和力矩指令作用延时等因素共同影响作用下，空转、滑行减载保护很容易造成轮对频繁减载，轮对牵引力矩振荡剧烈，车辆牵引力发挥不稳定。

为了提高车辆牵引力发挥稳定性，同时提高轮轨粘着利用率，常见的方法是搜索最优粘着控制对应的蠕滑率(其中蠕滑率是指：轮对速度与车辆速度的差除以车辆速度)，即寻找最优粘着点。然而许多轨道车辆精确轮对蠕滑速度(蠕滑速度：轮对速度与车辆速度的差)难以准确获得，加之轮轨因素变化和不确定性程度剧烈，纯粹的最优粘着利用控制往往停留在理论研究阶段，实际应用非常困难。本专利提出了一种粘着利用控制框架，通过采用多控制回路(在传统单回路再粘着控制的外围添加若干用于实时搜索当前轨面条件下的最大可利用粘着力)，分解不同回路的控制权重和控制目的的方法，提高轨道车辆轮轨粘着力发挥稳定性，同时在一定程度上起到搜索最大粘着控制的效果。

粘着是指由于材料形变而存在于车轮和钢轨之间的一种介于纯滚动和纯滑动之间的轮轨状态，现有绝大多数轨道车辆均依赖于轮轨 之间的粘着作用力产生所需的牵引力和制动力。当某一时刻车轮所受的转矩超过了当前粘着状态下所能提供的最大粘着作用力时，轮轨之间的粘着将被破坏，随之轨面与轮对接触的切向力迅速减小，最终导致轮对空转或者抱死滑行，给轨道车辆带来难以预料的严重后果。为了防止以上灾害性结果，需要在轨道车辆传动系统引入粘着控制，用于改善轮轨之间的粘着特性，防止轮对发生空转滑行。传统的粘着控制往往采用再粘着控制方式，其中再粘着控制是指当控制器检测到轮对发生空转/滑行时，或者有空转/滑行趋势时，通过对减小逆变控制电机转矩输入指令的方式降低牵引电机作用在车轮的作用力矩，抑制轮对空转/滑行，迫使轮对重新进入轮轨黏着状态的过程。

传统防空转防滑和粘着利用控制效果不理想，原因如下：1、轮轨粘着特性影响因素众多，不确定性大、状态变化快，准确、实时获取当前轮对轮轨粘着特性非常困难；2、车辆轮对速度信号传输延时、粘着程序发出力矩指令到实际电机生成相应力矩的过程中产生的延时不确定；3、再粘着控制对应的空转、滑行判断标准和保护减载对应的参数大多都是通过现场调试获得，再粘着控制效果差异性比较大；4、再粘着保护控制中一个很重要的因素及时准确判断空转、滑行，快速、大量减载以最快速度抑制空转、滑行达到保护轮对的目的，但由于需要保证车辆总体粘着力发挥，需要及时对减载后的轮对进行力矩恢复，再粘着控制缺少根据轨面条件调整控制算法的能力。

基于以上原因，当车辆运行轨面条件差，且车辆轮轴所需发挥的粘着力超过轨面所能承受的最大粘着力时，传统的轨道交通车辆再粘着控制只会造成轮对频繁、快速加减载，甚至产生车体振动，破坏其他原本处于稳定状态的轮轴粘着特性，最终降低整车粘着力大小和稳定性。

粘着控制其实包括两部分控制目的，基于轮对空转、滑行保护的粘着保护控制和基于车辆牵引、制动力有效发挥的粘着利用控制。粘着保护控制属于快时变动态特性控制保护算法，控制输入是车辆所有轮对的速度，起到保护轮对和轨面的作用，控制优先级最高，控制权 重最大。也就是说当轮对发生空转或者滑行时，对轮对进行保护性减载的优先级最高，如果空转或者滑行比较严重，对轮对进行保护性减载的权重最大，即如果有必要可以直接将该轴控制力矩减载至零。粘着利用控制相对粘着保护控制在实时性上要求相对较小，控制输入是车辆司机室手柄指令，在保证轮对没有空转、滑行的前提下实现手柄指令要求的控制需求。轨道交通粘着控制就需要设计相应的协调机制，平衡空转滑行保护控制与粘着力发挥控制之间的关系，在抑制轮对空转、滑行的前提下实现最大粘着利用控制。

针对现有技术中的再粘着控制算法，如说明书附图1所示。通过读取车辆各轴角速度(有时也包括车辆传感器采集的车辆速度)，估算出车辆速度，并计算各轴蠕滑速度、角加速度、蠕滑加速度、角加速度微分值，然后采用各种判断逻辑或者组合判断逻辑，比如蠕滑速度、角加速度、加速度微分是否超过事先设定的门槛值，来检测轮对是否发生空转或者滑行。如果再粘着控制程序检测到轮对发生空转或者滑行，或者检测到轮对具备了发生空转或者滑行的趋势，则对该轮对按照事先设定好的减载方案(单步固定减载，或者根据当前蠕滑速度、角加速度、蠕滑加速度、角加速度微分值计算减载量大小)进行减载保护，直至轮对蠕滑速度、角加速度、蠕滑加速度、角加速度微分值回复至设定阈值以内，即轮轨恢复粘着状态，再粘着控制程序进入力矩增长恢复阶段。

轮轴因为再粘着控制而频繁发生加减载是由以下原因造成：第一、轮轨关系恶化，比如轨面湿滑等；第二、粘着力需求过大，超过了当前轨面所能够提供的最大粘着力；第三、再粘着保护程序为了提高粘着利用效率而采取的快速恢复力矩的策略。其中第一原因和第二原因是轮对发生空转或者滑行的原因，第三原因是导致轮对频繁进入空转滑行保护而造成频繁加减载的原因。为了提高轮对粘着利用率，必须在空转滑行保护后及时恢复轮对作用力力矩，但是恢复力矩又很可能再一次使轮对重新进入空转滑行，反而降低了轮对粘着利用率。

为了在一定程度上缓解这个矛盾，常见的方法是采用分段恢复策 略，这种策略是基于上述提及的第二原因，只有当粘着力需求过大，超过当前轨面能够提供的最大粘着力是，轮对才会发生空转滑行。这种方法能够在一定程度上处理好提升粘着利用率、降低空转滑行概率，提高粘着发挥稳定性之间的矛盾，但由于每一次空转滑行保护后都会采用这样一种分段恢复策略，带来的结果有可能是牺牲了比较大的粘着利用率换取了较小的粘着发挥稳定性上的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种粘着增稳控制方法，上述控制方法降低轨道车辆在轨面条件差情况下发生空转滑行保护的概率，提高轮对粘着力发挥稳定性，提高整车牵引制动能力，同时在一定程度上实现优化车辆动态特性的目的。本发明的另一目的是提供粘着增稳控制系统。本发明还提供一种具有上述粘着增稳控制系统的机车。

为实现上述目的，本发明提供一种粘着增稳控制方法，包括如下步骤：

获取当前机车的可利用粘着力；

根据当前所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令通过再粘着控制算法得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；

当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。

相对于上述背景技术，本发明在传统的再粘着控制的基础之上，增加了可利用粘着力的获取，并且根据可利用粘着力作为可能的输出，进一步提高轮对粘着力发挥稳定性，提高整车牵引制动能力，从而实现了优化车辆动态特性的目的。

优选地，所述获取机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

获取机车的工况；

根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力。

优选地，所述根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

利用初始粘着力值A进行N次迭代，得到所述N次迭代后对应的迭代结果，并将该迭代结果作为所述可利用粘着力；

所述初始粘着力值A的计算过程包括：根据所述工况所对应的相应参数计算第n控制回路所对应的初始粘着力值A；

所述N次迭代中的第一次迭代过程包括：

利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁，并将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果；

所述N次迭代的后N-1次迭代中的任意一次迭代过程包括：

利用上一次迭代结果计算第N-1次迭代粘着力B_n-1，并将所述上一次迭代结果与所述第N-1次迭代粘着力B_n-1比较，得到N次迭代后对应的迭代结果。

优选地，所述利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁的步骤以及所述利用上一次迭代结果计算第N-1次迭代粘着力B_n-1的步骤具体包括：

当满足减载条件时，按照预设力矩减载斜率进行减载；或，当满足加载条件时，按照预设力矩加载斜率进行加载；或，当不满足加载条件和减载条件时，维持载荷值不变。

优选地，所述将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果的步骤具体包括：

当所述第一次迭代粘着力B大于所述初始粘着力值A时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着力值A；

当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着力值A的下限；

当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A，且大于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第一次迭代粘着力B。

优选地，所述将所述上一次迭代结果与所述第N-1次迭代粘着力B_n-1比较，得到N次迭代后对应的迭代结果的步骤具体包括：

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1大于所述上一次迭代结果时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述上一次迭代结果；

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1小于所述上一次迭代结果的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述上一次迭代结果的下限；

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1小于所述上一次迭代结果，且大于所述上一次迭代结果的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第N-1次迭代粘着力B_n-1。

优选地，所述获取机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

将所述机车的轮轴最大设定粘着需求值设置为所述机车的可利用粘着力。

本发明还提供一种粘着增稳控制系统，包括：

粘着力获取模块：用于获取机车的可利用粘着力；

再粘着控制模块：用于根据所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；

再粘着输出模块：用于当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。

优选地，还包括：

工况获取单元：用于获取机车的工况；

预估单元：用于根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力。

本发明还提供一种机车，包括上述粘着增稳控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中再粘着控制的控制框图；

图2为图1中轮对粘着力随时间变化的效果图；

图3为本发明实施例所提供的粘着增稳控制方法的控制框图；

图4为图3的流程图；

图5为图3的一种具体实施方式的流程图；

图6图3中一层外环控制器与再粘着控制器的效果图；

图7图3中两层外环控制器与再粘着控制器的效果图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图7，图1为现有技术中再粘着控制的控制框图；图2为图1中轮对粘着力随时间变化的效果图；图3为本发明实施例所提供的粘着增稳控制方法的控制框图；图4为图3的流程图；图5为图3的一种具体实施方式的流程图；图6图3中一层外环控制器与再粘着控制器的效果图；图7图3中两层外环控制器与再粘着控制器的效果图。

本发明提供一种粘着增稳控制方法，主要包括如下步骤：

S1、获取当前机车的可利用粘着力；

S2、根据当前所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令通过再粘着控制算法得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；

S3、当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。

通过背景技术可知，本发明的核心在于，通过获取当前机车的可利用粘着力，从而对再粘着控制算法得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令进行对比；当初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出可利用粘着力所对应的转矩。这样一来，由于可利用粘着力实时获取，从而能够有效提高轮对粘着力发挥稳定性，提高整车牵引制动能力，从而实现了优化车辆动态特性的目的。

为方便描述，本文对以下词语进行解释说明：

粘着控制对象：包括逆变控制器、牵引电机、轮轨系统、车辆系统等组成的控制对象，即通过调整粘着输出期望调节的所有状态总和。

控制回路：有完整的控制目标，包括控制算法和控制对象，有控制输入和控制输出，组成的逻辑上完整的闭环系统。

“慢速”控制回路：控制对象动态变化过程相对较慢，控制器不需要快速变化就能够对控制对象(某一个状态)进行有效控制。

“快速”控制回路：控制对象动态变化过程相对较快，控制器调节变化必须相对较快才能够对控制对象(某一个状态)进行有效控制。上述“快速”和“慢速”彼此之间是一个相对的概念，不存在严格的区分和定义标准。

控制(搜索)权重：这里针对不同控制回路的调节搜索范围定义为控制权重，控制权重越大，说明可以改变最终输出的范围越大，比如再粘着控制算法可以在全力矩范围内改变粘着控制对象的力矩指令值。

粘着利用效率是指一段时间内轮对实际发出的粘着力积分值与粘着力指令积分值的比值，1表示路面状况良好，粘着力能够完全按照指令进行发挥，小于1则表示发生空转滑行，粘着力不能够按照指令进行发挥。

“内环”和“外环”：在本发明中“内环”和“外环”是相对的概念；相对某一个控制回路越远离粘着控制对象的控制回路称之为该控制回路的“外环”控制回路，越靠近粘着控制对象的控制回路称之为该控制回路的“内环”控制回路。

针对可利用粘着力的获取，本发明给出以下实施方式：

首先获取机车的工况；

然后根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力。

更为具体地，根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

利用初始粘着力值A进行N次迭代，得到所述N次迭代后对应的迭代结果，并将该迭代结果作为所述可利用粘着力；

所述初始粘着力值A的计算过程包括：根据所述工况所对应的相应参数计算第n控制回路所对应的初始粘着力值A；

所述N次迭代中的第一次迭代过程包括：

利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁，并将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果；

所述N次迭代的后N-1次迭代中的任意一次迭代过程包括：

利用上一次迭代结果计算第N-1次迭代粘着力B_n-1，并将所述上一次迭代结果与所述第N-1次迭代粘着力B_n-1比较，得到N次迭代后对应的迭代结果。

也就是说，本发明提出的多回路粘着利用控制算法，将传统再粘着控制算法视为整个粘着控制算法中响应速度最快、调整范围最大的“内环”控制回路，用于抑制轮对空转滑行，保证粘着控制对象(车辆轮轨粘着系统)始终处于稳定状态(未发生空转滑行)，区别在于此时的再粘着控制输出不仅受到力矩指令大小的限制，同时受到“外环”控制回路输出(当前轨面可利用粘着的估计值)的限制。

在再粘着“快速”控制回路外增加若干“慢速”“外环”控制回路，用于调节再粘着控制中所需的力矩指令值，实现在外环控制回路 判断当前轨面条件差时，限制再粘着控制力矩输出最大值，并将该最大值视为“外环”控制控制回路估计出的当前轨面允许最大可利用粘着力，即通过一系列判断标准自适应调整轨面最大可利用粘着力估计值的方法，降低再粘着控制程序进入空转或者滑行保护的概率，提高被控轮对粘着力发挥稳定性，降低车辆因为频繁加减载而产生车体抖振的次数，提高整车粘着利用率。

本发明算法的执行流程如说明书附图5所示，每个控制回路i根据本回路的门槛值和判断逻辑判断当前轮轨关系状态，如果轮轨关系状态差，则按照本回路减载速度(斜率)对本回路输出进行减载；如果判断轮轨关系好转，则按照本回路加载速度(斜率)进行加载。第i个控制回路以控制回路i+1的输出为本回路输出上限，同时也受本回路输出下限限制。

本发明提出的多级“慢回路”控制方法，其本质上就是分配控制目标、分层次、分权重判断当前轨面条件状况的方法。越靠近粘着控制对象的“内环”控制回路的控制目标越是集中在防空转防滑性、其能够调节的粘着力指令范围越大(如图5所示的对应回路的输出下限值越小)，对应的如图5所示的调整判断条件(加载、减载条件)越容易满足，对应输出结果用于表示当前轨面轮轨特性的可靠性越低，对应的搜索速度越快(加载、减载斜率)。而越远离粘着控制对象的“外环”控制回路则正好相反，其控制目标更加集中在当前轨面粘着状况估计，其搜索判断条件更加苛刻(如图5所示的加减载判断条件)，对应控制输出结果表示当前轨面最大可利用粘着的可靠性越高，对应控制输出调整范围越小(如图5所示的本回路输出下限越大)，对应调整速度越慢(如图5所示的加减载斜率)。(注：此处所说之搜索范围是指从最大所需粘着力朝力矩减小方向搜索之范围)。这种分层、分权重方式符合常规认知中认为轮轴在高牵引制动需求下发生空转滑行概率高、低牵引制动需求下发生空转滑行概率低的认识。

即，本发明的控制回路是越是靠近“内环”，越是认为判断当前轨面条件变差的可靠性越低，“内环”控制回路判断的结果只是认为当 前轨面条件有可能变差了，对于这种可靠性不高的判断结果(相对“外环”而言，如果是相对再粘着代表的空转滑行判断，其判断可靠性要高)，本发明会放宽其搜索范围(所谓放宽也是相对“外环”控制回路而言，再粘着控制回路作为最“内环”控制回路，具有调整范围最大)，减小搜索结果保持时间(包括持续时间和恢复时间)，值得注意的是此处所说之减少搜索结果保持时间也是相对“外环”控制回路而言，再粘着控制回路作为最“内环”控制回路，其保持时间最短，甚至可以没有保持时间，加载减载速度最快。

上述利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁的步骤以及所述利用上一次迭代结果计算第N-1次迭代粘着力B_n-1的步骤具体包括：

当满足减载条件时，按照预设力矩减载斜率进行减载；或，当满足加载条件时，按照预设力矩加载斜率进行加载；或，当不满足加载条件和减载条件时，维持载荷值不变。

除此之外，将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果的步骤具体包括：

当所述第一次迭代粘着力B大于所述初始粘着力值A时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着力值A；

当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着力值A的下限；

当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A，且大于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第一次迭代粘着力B。

将所述上一次迭代结果与所述第N-1次迭代粘着力B_n-1比较，得到N次迭代后对应的迭代结果的步骤具体包括：

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1大于所述上一次迭代结果时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述上一次迭代结果；

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1小于所述上一次迭代结果的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述上一次迭代结果的下限；

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1小于所述上一次迭代结果，且大于所述上一次迭代结果的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第N-1次迭代粘着力B_n-1。

如说明书附图4所示，机车的轮轴最大设定粘着需求值设置为所述机车的可利用粘着力；在进入程序后首先判断是否满足初始化条件，如步骤S10，初始化条件包括：程序上电启动；车辆工况发生变化，通常是指车辆在牵引、制动、惰行之间的切换。

程序初始化操纵S30：将全部回路输出值设定为当前车辆状态下的轮轴最大设定粘着需求值，牵引和制动对应的最大值可能不相同；将各回路判断逻辑对应的积累量、计数器进行清零操纵。

如果不需要进行初始化，则进行说明书附图5所示的操作。操作中对应的判断条件、加减载参数需要通过车辆现场调试获得，不同车辆可能不相同。

获取机车的可利用粘着力的步骤具体包括：首先，在第一次计算过程中，根据机车当前的工况所对应的相应参数计算第n控制回路所对应的初始粘着力值A；计算得出的初始粘着力值A作为第一次迭代过程中的输入；在第i控制回路的计算过程中，判断第i控制回路是否满足减载条件，如步骤S12，若是，则按照第i控制回路力矩减载斜率对第i控制回路的调节值进行减载，如步骤S12；倘若第i控制回路是否满足加载条件，如步骤S14；则按照第i控制回路力矩加载斜率对第i控制回路的调节值进行加载，如步骤S15；倘若第i控制回路不满足加载条件与减载条件，则保持第i控制回路的调节值不变，如步骤S16。

通过上述过程得到第i控制回路的调节值，即利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁；并将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果。

在比较过程中，倘若第i控制回路的调节值超过了初始粘着力值A，则控制输出初始粘着力值A；当第一次迭代粘着力B小于初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着 力值A的下限；当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A，且大于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第一次迭代粘着力B，如步骤S17～S21。

在步骤S22与步骤S23中，进入下一次迭代过程，并判断迭代是否全部完成，若全部完成，则将N次迭代后对应的迭代结果作为所述可利用粘着力。而说明书附图1中所示的再粘着控制即为说明书附图3和5中的再粘着控制。步骤S25与现有技术一致，如说明书附图1所示，粘着控制电机转矩输入指令可以为机车驾驶舱内的手柄控制，而说明书附图3和5中所示的输出逆变控制电机转矩输入指令即为上文所提及的可利用粘着力所对应的转矩。

也就是说，针对任意相邻的两个控制回路来说，前一个控制回路的输出为后一个控制回路的输入，且控制回路的输出往往不是一个具体的数值，而是具有上下限的一个范围；后一个控制回路的输出与前一个控制回路的上下限对比，倘若后一个控制回路的输出超出了前一个控制回路的上下限，则按照前一个控制回路的上下限作为后一个控制回路的输出。

即，每一层控制回路的输出都会限制它对应的内部一层控制输出，即内部控制输出不能超过外环控制的输出，即估计得到的一个被控对象能够输出的极限值，也就是外环控制认为，如果内环控制输出超过它自己估算的极限值，那么车轮就会因为超过滚动摩擦极限值也飞转(空转)或者抱死(滑行)，这是在轨道车辆传动控制中不希望出现的现象。本文中的每个控制回路以及再粘着控制算法的设置方式也可以参考现有技术，本文并不作出过多的赘述。

说明书附图6为一层外环控制器与再粘着控制器的效果图，说明书附图7为两层外环控制器与再粘着控制器的效果图；可以看出，相比于说明书附图2来说，轮对粘着力的变化减弱，变化频率降低，有助于降低机车的稳定性。

下面对本发明实施例提供的控制系统进行介绍，下文描述的启动控制系统与上文所述的启动控制方法可以相互对照。

本发明提供的一种粘着增稳控制系统，包括：

粘着力获取模块：用于获取机车的可利用粘着力；

再粘着控制模块：用于根据所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；

再粘着输出模块：用于当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。

优选地，还包括：

工况获取单元：用于获取机车的工况；

预估单元：用于根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力。

本发明还提供一种机车，包括上述粘着增稳控制系统。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本发明所提供的机车、粘着增稳控制系统与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种粘着增稳控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取当前机车的可利用粘着力；

根据当前所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令通过再粘着控制算法得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；

当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。

2.根据权利要求1所述的粘着增稳控制方法，其特征在于，所述获取机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

获取机车的工况；

根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力。

3.根据权利要求2所述的粘着增稳控制方法，其特征在于，所述根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

利用初始粘着力值A进行N次迭代，得到所述N次迭代后对应的迭代结果，并将该迭代结果作为所述可利用粘着力；

所述初始粘着力值A的计算过程包括：根据所述工况所对应的相应参数计算第n控制回路所对应的初始粘着力值A；

所述N次迭代中的第一次迭代过程包括：

利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁，并将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果；

所述N次迭代的后N-1次迭代中的任意一次迭代过程包括：

利用上一次迭代结果计算第N-1次迭代粘着力B_n-1，并将所述上一次迭代结果与所述第N-1次迭代粘着力B_n-1比较，得到N次迭代后对应的迭代结果。

4.根据权利要求3所述的粘着增稳控制方法，其特征在于，所述利用初始粘着力值A计算第一次迭代粘着力B₁的步骤以及所述利用上一次迭代结果计算第N-1次迭代粘着力B_n-1的步骤具体包括：

当满足减载条件时，按照预设力矩减载斜率进行减载；或，当满足加载条件时，按照预设力矩加载斜率进行加载；或，当不满足加载条件和减载条件时，维持载荷值不变。

5.根据权利要求4所述的粘着增稳控制方法，其特征在于，所述将所述初始粘着力值A与所述第一次迭代粘着力B比较，得到本次迭代对应的迭代结果的步骤具体包括：

当所述第一次迭代粘着力B大于所述初始粘着力值A时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着力值A；

当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述初始粘着力值A的下限；

当所述第一次迭代粘着力B小于所述初始粘着力值A，且大于所述初始粘着力值A的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第一次迭代粘着力B。

6.根据权利要求4所述的粘着增稳控制方法，其特征在于，所述将所述上一次迭代结果与所述第N-1次迭代粘着力B_n-1比较，得到N次迭代后对应的迭代结果的步骤具体包括：

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1大于所述上一次迭代结果时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述上一次迭代结果；

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1小于所述上一次迭代结果的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述上一次迭代结果的下限；

当所述第N-1次迭代粘着力B_n-1小于所述上一次迭代结果，且大于所述上一次迭代结果的下限时，控制本次迭代对应的迭代结果输出所述第N-1次迭代粘着力B_n-1。

7.根据权利要求1所述的粘着增稳控制方法，其特征在于，所述获取机车的可利用粘着力的步骤具体包括：

将所述机车的轮轴最大设定粘着需求值设置为所述机车的可利用粘着力。

8.一种粘着增稳控制系统，其特征在于，包括：

粘着力获取模块：用于获取机车的可利用粘着力；

再粘着控制模块：用于根据所述机车的各轮对速度、所述机车的轴速度信号以及粘着控制电机转矩输入指令得出用以控制粘着控制对象的初始电机转矩输入指令；

再粘着输出模块：用于当所述初始电机转矩输入指令所对应的电机转矩大于所述可利用粘着力所对应的转矩，则控制电机输出所述可利用粘着力所对应的转矩。

9.根据权利要求8所述的粘着增稳控制系统，其特征在于，还包括：

工况获取单元：用于获取机车的工况；

预估单元：用于根据所述工况预估所述机车的可利用粘着力。

10.一种机车，其特征在于，包括如权利要求8～9所述的粘着增稳控制系统。