CN107791884B - 一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法，所述方法包括：监控列车的运行状态，判断所述列车是否处于小手柄牵引或制动状态；当所述列车处于小手柄牵引或制动状态时切除部分电机。相较于现有技术，根据本发明的方法，可以有效提高列车牵引能源利用效率，提高列车电机的运行效率，降低电机的能源消耗以及噪声。

Description

一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，具体说涉及一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展以及城镇化的大力推进，轨道交通每年都在大幅地增长。而提轨道交通运载效率，同时尽可能地降低能耗和噪声，成为目前轨道交通面临的一大问题，对节约资源和保护环境的意义重大。

随着驱动技术的不断发展，当前很多轨道交通车辆采用了电机驱动。但是在现有技术中，轨道交通车辆的牵引力控制方案仍然沿用内燃机的牵引力控制方案。由于内燃机的牵引力控制方案并不能很好的匹配电机驱动，因此，在现有技术中，采用电机驱动的轨道交通车辆存在较大的能源浪费并伴随大量的噪声。

因此，需要一种针对电机驱动的轨道交通车辆的节能降噪方法。

发明内容

本发明提供了一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法，所述方法包括：

监控列车的运行状态，判断所述列车是否处于小手柄牵引或制动状态；

当所述列车处于小手柄牵引或制动状态时切除部分电机。

在一实施例中，在保证所述列车的整车牵引力或制动力能同等正常发挥的条件下切除部分电机。

在一实施例中：

基于所述列车所需的整车牵引力或制动力配置新的动力分布；

基于新的动力分布切除电机。

在一实施例中，基于所述列车所需的整车牵引力或制动力配置新的动力分布，其中：

建立切除部分电机后的动力分配预选方案；

判断在所述动力分配预选方案中，每个电机发挥的力的大小是否会超过电机的额定转矩，当超过额定转矩时重新建立所述动力分配预选方案，当没有超过额定转矩时将所述动力分配预选方案作为新的动力分布。

在一实施例中，建立切除部分电机后的动力分配预选方案，其中，在所述动力分配预选方案中，剩余电机发挥的力的总大小等同于没有进行电机切除前所有电机发挥的力的总大小。

在一实施例中，基于所述列车所需的整车牵引力配置新的动力分布，其中，在新的动力分布中，每个电机发挥的力的大小匹配电机的额定转矩。

在一实施例中，基于新的动力分布切除电机，其中：

基于新的动力分布确定需要切除的电机的个数；

根据需要切除的电机的个数确定需要切除的电机的位置。

在一实施例中，根据需要切除的电机的个数确定需要切除的电机的位置，其中，保证未被切除的电机平衡分布在钢轨的左右侧。

在一实施例中，根据需要切除的电机或架电机的个数确定需要切除的电机或架电机的位置，其中，切除部分转向架上的所有电机。

在一实施例中，所述方法还包括：

判断所述列车是否需要进入小手柄牵引或制动状态；

当所述列车需要进入小手柄牵引或制动状态时确定在小手柄牵引或制动状态下需要切除的电机；

在所述列车进入小手柄牵引或制动状态前一刻或刚进入小手柄牵引或制动状态时切除电机。

相较于现有技术，根据本发明的方法，可以有效提高列车牵引能源利用效率，提高列车电机的运行效率，降低电机的能源消耗以及噪声。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的方法流程图；

图2是现有技术中某电车的电机配置结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

随着我国经济的飞速发展以及城镇化的大力推进，轨道交通每年都在大幅地增长。而提轨道交通运载效率，同时尽可能地降低能耗和噪声，成为目前轨道交通面临的一大问题，对节约资源和保护环境的意义重大。

为了降低轨道交通车辆的能耗和噪声，本发明的发明人首先分析了现有的轨道交通车辆的驱动方式。在现有的轨道交通车辆运行的过程中，其运行状态主要可以分为满功率运行、小手柄牵引状态以及制动状态。其中，在小手柄牵引状态以及制动状态下，列车上的电机以小于满功率的状态运行。

在列车在小手柄牵引或制动时，整车的牵引力或制动力较小，如果每个转向架上的电机都正常运行，则每个电机所需的牵引力都较小。但是，在通常的驱动模式下，在列车在小手柄牵引或制动时电机还是以恒磁通控制。这就会造成电机过度的铁芯损耗，能量在无功电流上-励磁电流上消耗的较多，造成电机运行效率低下，能量的浪费；同时在小手柄状态下电机以额定的励磁电流运行会产生较大的励磁噪声。

基于上述分析，本发明提出了一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法。其主体思想是，针对列车采用灵活的动力配置，基于列车的不同运行状态采用不同的电机配置。具体的，监控列车的运行状态，判断列车是否处于小手柄牵引或制动状态；当列车处于小手柄牵引或制动状态时切除部分电机。这样，未被切除的电机能以较大的转矩运行，电机可运行在比较高的效率点，提高了运行效率，达到了节能降噪的目的。

这里需要注意的是，在本发明一实施例中，当列车处于小手柄牵引或制动状态时切除部分电机，其目的是增加剩余的电机的牵引力或制动力。为了保证列车的正常行驶，在切除电机时，要保证列车的整车牵引力或制动力能同等正常发挥。

并且，进一步的，为了保证最好的节能降噪效果，在本发明一实施例中，电机切除后剩余的每个电机发挥的力的大小匹配电机的额定转矩。即，尽可能得使得剩余的每个电机发挥的力的大小等于电机的额定转矩。

接下来结合附图详细描述本发明的实施例的方法的实施过程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本发明一实施例中，如图1所示，在列车运行时，首先监控列车的运行状态(步骤S100)；判断列车是否处于小手柄牵引/制动状态(步骤S110)。

具体的，根据列车所需的整车牵引力的大小判断列车是否处于小手柄状态，即，根据当前电机的牵引力大小F判断列车是否处于小手柄状态。

当列车没有处于小手柄牵引或制动状态时，返回到步骤S100继续监控列车运行状态。当列车处于小手柄牵引或制动状态时，则需要执行节能降噪操作(切除电机)。在本实施例中，首先基于列车所需的整车牵引力或制动力配置新的动力分布(步骤S120)。

在本实施例中，在配置新的动力分布时，首先建立切除部分电机后的动力分配预选方案。进一步的，在预选方案中，剩余电机发挥的力的总大小等同于没有进行电机切除前所有电机发挥的力的总大小。即：

在式1中，为电机切除后剩余的每个电机发挥的力大小；F为电机切除前每个电机发挥的力大小；N为电机的总数；n为需要切除的电机的个数。

接下来，判断在动力分配预选方案中，每个电机发挥的力的大小是否会超过电机的额定转矩，即判断F是否小于等于电机的额定输出F_N。

当超过F_N时则说明上一步建立的动力分配预选方案无法实施，需要重新建立动力分配预选方案。当没有超过F_N时就可以将动力分配预选方案作为新的动力分布。

在建立动力分配预选方案的过程中，为了提高电机的运行效率，达成最优的节能效果，需要尽量使得接近F_N。

当确定了新的动力分布后，就可以基于新的动力分布确定要切除的电机(步骤S130)。在本实施例中，在步骤S130中，首先基于新的动力分布确定需要切除的电机的个数，然后再基于需要切除的电机的个数来确定需要切除的电机的具体位置。进一步的，为了保证列车运行时的平衡稳定，在本实施例中，在确定需要切除的电机的位置时，保证未被切除的电机平衡分布在钢轨的左右侧。

具体的，在本实施例中，考虑到电机在列车上是对称配置，因此，在确定需要切除的电机的个数n时要保证n为2的整数倍。如图2所示，例如n＝2，切除2个电机，可选择切除动力车厢M1中的电机11和电机22，尽量保证未被切除的电机12和电机21分布在钢轨的左右侧。

进一步的，在本发明一实施例中，也可以采用切除部分转向架上所有电机的方式。如图2所示，例如n＝4，切除4个电机即2个转向架上的所有电机，可选择切除转向架1和2、转向架1和3或转向架2和4上的所有电机。

进一步的，在图1所示实施例中，是在当列车处于小手柄牵引或制动状态时才进行切除电机的节能操作。在本发明一实施例中，可以在一开始监控列车的运行，判断列车是否需要进入小手柄牵引或制动状态。当列车需要进入小手柄牵引或制动状态时提前进行新的动力分布的配置，确定在小手柄牵引或制动状态下需要切除的电机。然后在列车进入小手柄牵引或制动状态前一刻或刚进入小手柄牵引或制动状态时切除电机。

这样就能有效提高节能降噪操作执行的及时性，避免列车进入小手柄牵引或制动状态后需要等待配置新的动力分布以及确定需要切除的电机所需的等待时间。

进一步的，为了保证不同的电机的磨损消耗、发热情况尽可能的保持一致。在本发明一实施例中，在确定需要切断的电机时，根据不同电机的运行状况、磨损消耗状况和/或当前发热状况确定需要切除的电机。进一步的，长时间没有停机的电机可以优先选择切除。

综上，相较于现有技术，根据本发明的方法，可以有效提高列车牵引能源利用效率，提高列车电机的运行效率，降低电机的能源消耗以及噪声。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种针对轨道交通车辆的节能降噪方法，其特征在于，所述方法包括：

监控列车的运行状态，判断所述列车是否处于小手柄牵引或制动状态；

当所述列车处于小手柄牵引或制动状态时，在保证所述列车的整车牵引力或制动力能同等正常发挥的条件下切除部分电机，其中，

基于所述列车所需的整车牵引力或制动力配置新的动力分布，包括：建立切除部分电机后的动力分配预选方案；判断在所述动力分配预选方案中，每个电机发挥的力的大小是否会超过电机的额定转矩，当超过额定转矩时重新建立所述动力分配预选方案，当没有超过额定转矩时将所述动力分配预选方案作为新的动力分布；

基于新的动力分布切除电机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立切除部分电机后的动力分配预选方案，其中，在所述动力分配预选方案中，剩余电机发挥的力的总大小等同于没有进行电机切除前所有电机发挥的力的总大小。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于所述列车所需的整车牵引力配置新的动力分布，其中，在新的动力分布中，每个电机发挥的力的大小匹配电机的额定转矩。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于新的动力分布切除电机，其中：

基于新的动力分布确定需要切除的电机的个数；

根据需要切除的电机的个数确定需要切除的电机的位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据需要切除的电机的个数确定需要切除的电机的位置，其中，保证未被切除的电机平衡分布在钢轨的左右侧。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，根据需要切除的电机或架电机的个数确定需要切除的电机或架电机的位置，其中，切除部分转向架上的所有电机。

7.根据权利要求1、2、4、5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述列车是否需要进入小手柄牵引或制动状态；

当所述列车需要进入小手柄牵引或制动状态时确定在小手柄牵引或制动状态下需要切除的电机；

在所述列车进入小手柄牵引或制动状态前一刻或刚进入小手柄牵引或制动状态时切除电机。