CN110549864B - 一种客运机车平稳控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种客运机车平稳控制方法、装置及系统，方法包括：以机车的最大出力包络线为基准，根据预先确定的级位百分比值确定机车在当前级位下的出力包络线，根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力。具有平稳控制更加灵活，平稳性控制直接作用于控制系统，无关司机操作，平稳控制响应速度快，稳定性好等优点。

Description

一种客运机车平稳控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及一种机车控制技术领域，尤其涉及一种客运机车平稳控制方法、装置及系统。

背景技术

客运机车相对货运机车，载重轻，速度响应快；相对动车，列车车厢连接松动，容易晃动，同时客运机车运行轨道环境也比动车组差。基于以上因素，某种程度上客运机车平稳控制难度往往高于货运机车和动车组，因此，研究客运机车的平稳性控制方法对于客运机车平稳可靠运行具有十分重要的意义。

既有控制方法有通过设定牵引/制动力的加载率来调整机车启动时冲撞的，申请号为201610595580.2的专利申请文件《交流传动客运电力机车启动平稳性控制方法》公开了一种启动牵引加载率可变的控制方法，但该方法仅仅适用于客运电力机车启动时平稳性控制；申请号为201610216628.4的专利申请文件《一种重载列车平稳操纵优化系统及方法》公开了一种基于列车的运行数据及标准操纵曲线的控制方法，该方法可对司机的操纵进行实时的指导提示、或对所述标准操纵曲线进行优化以减小列车冲动，通过基于运行数据和标准操作曲线分析列车运行工况，制动特定优化操纵曲线，指导司机按照操纵曲线进行操纵，以此达到优化效果，但该方法要求司机遵循特殊地操纵方法，然后才能完成平稳性优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种平稳控制更加灵活，平稳性控制直接作用于控制系统，无关司机操作，平稳控制响应速度快，稳定性好的客运机车平稳控制方法、装置及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种客运机车平稳控制方法，以机车的最大出力包络线为基准，根据预先确定的级位百分比值确定机车在当前级位下的出力包络线，根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力。

进一步地，为机车建立不同的运行工况，并预先为每种运行工况确定所述设定力的变化斜率，并根据所述变化斜率调整对应运行工况下机车的设定力。

进一步地，在确定的运行工况下，按照该运行工况的预设状态量划分工况区间，并预先为每个工况区间确定所述设定力的变化斜率，根据所述变化斜率调整该运行工况下机车的设定力。

进一步地，每个工况区间内所述设定力的变化斜率为定值。

进一步地，所述运行工况包括：定速工况、过分相工况、正常工况；

所述定速工况的预设状态量为设定力；

所述过分相工况的预设状态量为预先信号、强断信号和通过信号；

所述正常工况的预设状态量为机车速度。

一种客运机车平稳控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中的控制程序；所述存储器中存储有控制程序，所述控制程序被执行时可实现如上任一项所述的方法。

一种客运机车平稳控制系统，包括级位模块、包络线模块和控制模块；

所述级位模块用于获取机车的当前级位；

所述包络线模块用于存储机车的最大出力包络线，并根据预先确定的级位百分比值计算当前级位下的出力包络线；

所述控制模块用于根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力。

进一步地，还包括工况模块，用于为机车建立不同的运行工况，并获取机车的运行工况；所述控制模块还用于预先为每种运行工况确定所述设定力的变化斜率，并根据所述变化斜率调整对应运行工况下机车的设定力。

进一步地，所述控制模块用于在确定的运行工况下，按照该运行工况的预设状态量划分工况区间，并预先为每个工况区间确定所述设定力的变化斜率，根据所述变化斜率调整该运行工况下机车的设定力。

进一步地，所述控制模块中，每个工况区间内所述设定力的变化斜率为定值。

进一步地，所述运行工况包括：定速工况、过分相工况、正常工况；

所述定速工况的预设状态量为设定力；

所述过分相工况的预设状态量为预先信号、强断信号和通过信号；

所述正常工况的预设状态量为机车速度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过预设的级位百分比来确定当前级位下的出力包络线，并根据当前级位下的出力包络线来调整机车的设定力，可以在机车进入预设的准恒速快速调节区时使得机车的设定力已调整到了一个较小的值，从而使得机车进入准恒速快速调节区后，机车的设定力能够更加快速的稳定在某个位置，并且，有效降低准恒速快速调节区内设定力随速度变化的变化率。

2、本发明的采用多工况控制策略，通过划分为不同的运行工况，每个运行工况下又按照预设状态量划分为不同的工况区间，并设置每个工况区间内的设定力的变化斜率为恒定值，可以使得准恒速控制更加稳定、准确，并且，还可以使得机车的控制不依赖于司机按照特定的操作方式进行操作，提高了控制的灵活性。

附图说明

图1为本发明具体实施例的包络曲线示意图。

图2为本发明具体实施例的工况划分及设定力调整示意图。

图3为本发明具体实施例某一工况下不同工况区间的划分示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

本实施例的客运机车平稳控制方法，以机车的最大出力包络线为基准，根据预先确定的级位百分比值确定机车在当前级位下的出力包络线，根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力。

区别于传统的恒力矩准恒速控，在本实施例中，采用机车最大出力包络线的百分比作为整车的设定力，该设定力跟随机车速度，按包络线趋势调整，使得当机车进入准恒速快速调节区间前，机车设定力已经调整到一个较小的值。一般情况下，按现场运用经验，按百分比取设定力时，各个坡度和载重下，机车设定力都会停留在准恒速快速调节区的某个点，如此一来在进入准恒速快速调节区后，机车设定力能更快地稳定在某个位置。如图1所示，设机车的最大极位为16级，16级对应的出力包络线为机车的最大出力包络线。设机车当前的级位为8级，8级对应的级位百分比为50％。设本实施例的准恒速目标值为80Km/h，准恒速超速上限为ΔV。在图1中，与8级对应的颜色较浅的实线所表示为传统的恒力矩准恒速控制法，颜色较深的双点划线代表本发明的准恒速控制法，80Km/h右侧的虚线为8级所对应的50％百分比的出力包络线，80Km/h左侧的包络线与双点划线重合。

按照传统的恒力矩准恒速控制法，在进入准恒速快速调节区前，设定力一直为初始值F₀+ΔF。在本实施例中，按照8级的百分比50％确定的包络线，并根据该包络线调整机车的设定力，在机车进入准恒速快速调节区时，设定力已调整为F₀。在进入准恒速快速调节区后，若是速度波动或者超速，则控制系统需要在2*ΔV的速度变化范围内将设定力调整到0。那么，传统的恒力矩准恒速控制法的设定力与速度变化的斜率为：(F₀+ΔF)/(2*ΔV)，而本发明准恒速斜率为：F₀/(2*ΔV)，比恒力矩准恒速控制法低了ΔF/(2*ΔV)的变化斜率。在包络线随速度变化越快的速度段，这种差异越明显。以某个车型参数为例，通过实际测量，该级位点，传统的恒力矩准恒速控制法的设定力与速度变化的斜率就比本发明的设定力与速度变化的斜率高出了29％。

在本实施例中，如图2所示，还为机车建立不同的运行工况，并预先为每种运行工况确定所述设定力的变化斜率，并根据所述变化斜率调整对应运行工况下机车的设定力。在确定的运行工况下，按照该运行工况的预设状态量划分工况区间，并预先为每个工况区间确定所述设定力的变化斜率，根据所述变化斜率调整该运行工况下机车的设定力。每个工况区间内所述设定力的变化斜率为定值。所述运行工况包括：定速工况、过分相工况、正常工况；所述定速工况的预设状态量为设定力；所述过分相工况的预设状态量为预先信号、强断信号和通过信号；所述正常工况的预设状态量为机车速度。当然，需要说明的是，运行工况的划分不仅仅只限于上述列举的工况类型，还可以根据实际需要划分更多的工况类型。每种工况类型的预设状态量也可以根据需要而确定，本实施例中只是列举了一个较好的实施例。

在本实施例中，通过将机车特殊的模式或者特殊功能，划分为对应的运行工况(或者设置相应的模型)，采用自适应控制策略，为每种运行工况分别预先设置好设定力的上升斜率和下降斜率，则在运行过程中，机车可以根据不同的运行工况自动选择设置好的设定力的斜率，以此适应各式各样的工况。

在本实施例中，每个运行工况都是一个相对独立的模型，如定速工况里，设定力波动是影响平稳性的关键因素，则预设的状态量为设定力的大小，所以定速工况下以设定力大小选择不同的斜率；过分相工况里，过分相执行过程要求系统设定力必须以多快的速度响应，所以过分相工况下，是以过分相当前状态选择不同斜率的，预设的状态量为过分相当前状态，具体则为预先信号、强断信号和通过信号的状态；正常工况下，速度是影响平稳性的关键因素，所以此时以机车速度选择不同的斜率，预设的状态量为机车速度。

在本实施例中，在每一种运行工况下，又划分为不同的工况区间，如图3所示。设运行工况为定速工况，则图3中横坐标特定状态量则为设定力的值，纵坐标为设定力的斜率。当设定力位于[0，S1]区间时，设定力的斜率为K1，位于[S1，S2]区间时，设定力的斜率为K2，依此类推，对于设定力的上升斜率和下降斜率设定方式是一样的，只是K1到Kn值不一定是相等。

本实施例的客运机车平稳控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中的控制程序；所述存储器中存储有控制程序，所述控制程序被执行时可实现如上任一项所述的方法。

本实施例的客运机车平稳控制系统，包括级位模块、包络线模块和控制模块；所述级位模块用于获取机车的当前级位；所述包络线模块用于存储机车的最大出力包络线，并根据预先确定的级位百分比值计算当前级位下的出力包络线；所述控制模块用于根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力。

在本实施例中，还包括工况模块，用于为机车建立不同的运行工况，并获取机车的运行工况；所述控制模块还用于预先为每种运行工况确定所述设定力的变化斜率，并根据所述变化斜率调整对应运行工况下机车的设定力。所述控制模块用于在确定的运行工况下，按照该运行工况的预设状态量划分工况区间，并预先为每个工况区间确定所述设定力的变化斜率，根据所述变化斜率调整该运行工况下机车的设定力。

在本实施例中，所述控制模块中，每个工况区间内所述设定力的变化斜率为定值。所述运行工况包括：定速工况、过分相工况、正常工况；所述定速工况的预设状态量为设定力；所述过分相工况的预设状态量为预先信号、强断信号和通过信号；所述正常工况的预设状态量为机车速度。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种客运机车平稳控制方法，其特征在于：以机车的最大出力包络线为基准，根据预先确定的级位百分比值确定机车在当前级位下的出力包络线，根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力；

为机车建立不同的运行工况，并预先为每种运行工况确定所述设定力的变化斜率，并根据所述变化斜率调整对应运行工况下机车的设定力。

2.根据权利要求1所述的客运机车平稳控制方法，其特征在于：在确定的运行工况下，按照该运行工况的预设状态量划分工况区间，并预先为每个工况区间确定所述设定力的变化斜率，根据所述变化斜率调整该运行工况下机车的设定力。

3.根据权利要求2所述的客运机车平稳控制方法，其特征在于：每个工况区间内所述设定力的变化斜率为定值。

4.根据权利要求3所述的客运机车平稳控制方法，其特征在于：所述运行工况包括：定速工况、过分相工况、正常工况；

所述定速工况的预设状态量为设定力；

所述过分相工况的预设状态量为预先信号、强断信号和通过信号；

所述正常工况的预设状态量为机车速度。

5.一种客运机车平稳控制装置，其特征在于：包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中的控制程序；所述存储器中存储有控制程序，所述控制程序被执行时可实现如权利要求1至4任一项所述的方法。

6.一种客运机车平稳控制系统，其特征在于：包括级位模块、包络线模块和控制模块；

所述级位模块用于获取机车的当前级位；

所述包络线模块用于存储机车的最大出力包络线，并根据预先确定的级位百分比值计算当前级位下的出力包络线；

所述控制模块用于根据所述当前级位下的出力包络线调整机车的设定力；

还包括工况模块，用于为机车建立不同的运行工况，并获取机车的运行工况；所述控制模块还用于预先为每种运行工况确定所述设定力的变化斜率，并根据所述变化斜率调整对应运行工况下机车的设定力。

7.根据权利要求6所述的客运机车平稳控制系统，其特征在于：所述控制模块用于在确定的运行工况下，按照该运行工况的预设状态量划分工况区间，并预先为每个工况区间确定所述设定力的变化斜率，根据所述变化斜率调整该运行工况下机车的设定力。

8.根据权利要求7所述的客运机车平稳控制系统，其特征在于：所述控制模块中，每个工况区间内所述设定力的变化斜率为定值。

9.根据权利要求8所述的客运机车平稳控制系统，其特征在于：所述运行工况包括：定速工况、过分相工况、正常工况；

所述定速工况的预设状态量为设定力；

所述过分相工况的预设状态量为预先信号、强断信号和通过信号；

所述正常工况的预设状态量为机车速度。

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