CN112319237A - 分布式动力列车牵引制动控制方法及装置 - Google Patents

分布式动力列车牵引制动控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种分布式动力列车牵引制动控制方法及装置,该方法包括:根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。本发明实施例充分考虑列车中各节动车车厢的性能差异,实现有效降低各节车厢的车间耦合力,使得列车平稳行驶,提高列车的机械寿命,提升列车的舒适度。

Description

分布式动力列车牵引制动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及列车控制技术领域,尤其涉及一种分布式动力列车牵引制动控制方法及装置。
背景技术
动车组或地铁列车是由具有固定编组的带动力的动车和不带动力的拖车组成,具有加速度快、轴重轻、易于操控和安全性高等优点。列车已逐渐成为现代轨道交通工具的主流和未来的发展方向。随着动车组运行速度的提高,各动力单元之间的非线性和强耦合等特性明显增强。
目前基于V-S(速度-距离)曲线的驾驶模式难以满足多编组列车安全、舒适、平稳以及节能的需求。若列车各动力单元的牵引力或制动力分配不合理,会增大列车车钩的纵向冲击,增大车厢振动,降低车辆机械寿命和舒适度。所以,如何准确描述动车组各动力单元的动态特性并设计闭环牵引力和制动力控制方法具有重要意义。
现有的列车牵引制动控制方法通常把整个动车组当作单质点,采用集中式建模及控制的方法,使得所有动车的牵引力或制动力控制指令设为相同。这种控制方法直接将整个动车组当作单质点对列车进行控制,增大了车钩承受的纵向冲击率,使得列车中各车厢剧烈震动,降低列车的机械寿命和舒适度。
发明内容
本发明实施例提供一种分布式动力列车牵引制动控制方法及装置,用以解决现有技术中将整个动车组当作单质点进行集中建模和控制,导致列车车钩承受的纵向冲击率大,降低列车的机械寿命和舒适度的缺陷,实现降低列车中各车厢的车间耦合力,提高列车的机械寿命,提升列车的舒适度。
本发明实施例提供一种分布式动力列车牵引制动控制方法,包括:
根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;
根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;
根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
根据本发明一个实施例的分布式动力列车牵引制动控制方法,所述根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,之前包括:
根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力;
根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力;
根据每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力,获取每节动车车厢的运行阻力。
根据本发明一个实施例的分布式动力列车牵引制动控制方法,通过以下公式根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力:
wbase=a+b×v+k×c×v2
其中,wbase为所述列车中任一节动车车厢的基本运行阻力,a、b和c为所述列车的阻力系数,v为所述列车的当前行驶速度,k为任一节动车车厢承受的空气阻力百分比。
根据本发明一个实施例的分布式动力列车牵引制动控制方法,通过以下公式根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力:
Figure BDA0002771360630000031
其中,wline为任一节动车车厢的线路附加运行阻力,p为所述列车的当前行驶线路的坡度,m为任一节动车车厢的总质量,g为任一节动车车厢的重力加速度,R为所述列车的当前行驶线路的弯道半径。
根据本发明一个实施例的分布式动力列车牵引制动控制方法,所述根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,之前还包括:
计算每节动车车厢的移动距离和每节动车车厢的相邻车厢的移动距离之间的差值;
计算每节动车车厢的当前行驶速度和每节动车车厢的相邻车厢的当前行驶速度之间的差值;
根据所述移动距离之间的差值和所述当前行驶速度之间的差值,获取每节动车车厢的车间耦合力。
根据本发明一个实施例的分布式动力列车牵引制动控制方法,所述根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制,包括:
根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,基于传动系统模型计算每节动车车厢的电磁转矩;
将每节动车车厢的电磁转矩以指令的方式发送给每节动车车厢的变流器,以供每节动车车厢的变流器将所述电磁转矩转化为电流;
将所述电流输入每节动车车厢的牵引电机,对每节动车车厢进行控制。
本发明实施例还提供一种分布式动力列车牵引制动控制装置,包括:
获取模块,用于根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;
计算模块,用于根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;
控制模块,用于根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
根据本发明一个实施例的分布式动力列车牵引制动控制装置,还包括预计算模块:
根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力;
根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力;
根据每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力,获取每节动车车厢的运行阻力。
本发明实施例还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述分布式动力列车牵引制动控制方法的步骤。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述分布式动力列车牵引制动控制方法的步骤。
本发明实施例提供的分布式动力列车牵引制动控制方法及装置,通过根据列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,将其输入到多质点动力学方程实时计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行实时控制,充分考虑列车中各节动车车厢的性能差异,有效降低各节车厢的车间耦合力,使得列车平稳行驶,提高列车的机械寿命,提升列车的舒适度。
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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种分布式动力列车牵引制动控制方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的一种分布式动力列车牵引制动控制方法中列车编组的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种分布式动力列车牵引制动控制方法完整的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的一种分布式动力列车牵引制动控制装置的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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作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。
下面结合图1描述本发明实施例的分布式动力列车牵引制动控制方法,包括:步骤101,根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;
其中,列车可以是动车组或地铁列车等。列车的当前行驶速度可以根据列车中的速度传感器获取;也可以通过列车的当前移动距离,计算列车的当前行驶速度。本实施例不限于对列车的当前行驶速度进行获取的方法。计算列车的当前行驶速度和预设目标速度之间的差值,将计算的差值输入到PID(Proportional Integral Derivative,比例积分微分)控制器中,通过PID控制器计算可以获得列车的目标加速度。
步骤102,根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;
其中,每节动车车厢的总质量是每节动车车厢的车体质量与乘客质量之和。运行阻力是指在列车运行过程中阻碍列车运行的力,包含基本运行阻力和附加运行阻力。制动力是阻碍列车运行的力。
列车在运行过程中,会同时受到多个力的作用,各个力之间又相互影响。根据列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和加速度,可以构建列车的多质点动力学方程。将列车的行驶方向作为正方向。由于列车中第i节车厢对第i+1节车厢的车间耦合力与第i+1节车厢对第i节车厢的车间耦合力是一对相互作用力,可以得到fi→i+1=-fi+1→i,其中,负号代表第i节车厢的车间耦合力的受力方向与列车的行驶方向相反。列车的多质点动力学方程可以表示为:
Figure BDA0002771360630000071
其中,mi表示列车中第i节动车车厢的总质量,xi表示列车中第i节动车车厢的移动距离,
Figure BDA0002771360630000072
表示对xi求二阶导数后得到的第i节动车车厢的加速度,Fi表示第i节动车车厢的牵引力或制动力,wi表示第i节动车车厢的运行阻力,fi表示第i+1节动车车厢对第i节动车车厢的车间耦合力,fi-1表示第i-1节动车车厢对第i节动车车厢的车间耦合力。例如,f1→2表示第1节动车车厢对第2节动车车厢的车间耦合力。
列车中包含多节车厢,任一车厢可以是动车车厢或拖车车厢。其中,拖车车厢不带动力,即拖车车厢不具备牵引力和制动力,所以在多质点动力学方程中拖车车厢的牵引力或制动力Fi=0。对于动车车厢,将列车的目标加速度作为多质点动力学方程中各动车车厢的加速度。将列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和列车的目标加速度,基于多质点动力学方程可以计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力。例如,图2中包含拖车车厢1和6,动车车厢2、3、4和5。根据列车的目标加速度ades和多质点动力学方程可以得到动车车厢2、3、4和5的目标牵引力或目标制动力分别为F2、F3、F4和F5
本实施例根据列车中每节车厢之间的性能差异,并根据每节车厢所受的力构建多质点动力学方程,可以更加准确地表示列车的运行状态。并且根据列车的目标加速度和多质点动力学方程,获得每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,更加符合列车运行的实际情况。
步骤103,根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
具体地,列车各动车车厢的牵引力或制动力大小不一。若各动车车厢的牵引力或制动力分配不合理,则会增大车钩承受的纵向冲击率,降低了列车的舒适度,甚至还会影响列车的机械寿命。本实施例根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,控制每节动车车厢,可以有效降低各车厢车间耦合力,提升列车的舒适度。
本实施例根据列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,将其输入到多质点动力学方程实时计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行实时控制,充分考虑列车中各节动车车厢的性能差异,有效降低各节车厢的车间耦合力,使得列车平稳行驶,提高列车的机械寿命,提升列车的舒适度。
在上述实施例的基础上,本实施例中所述根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,之前包括:根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力;根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力;根据每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力,获取每节动车车厢的运行阻力。
其中,基本运行阻力是由轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮与钢轨的滚动摩擦阻力、车轮在钢轨上的滑动摩擦阻力、轨道不平顺与车轮踏面擦伤等引起的冲击和震动阻力以及空气阻力构成。每节动车车厢所受到的运行阻力除了基本运行阻力外,可能还会受到线路的附加运行阻力。根据基本运行阻力和线路附加运行阻力中的一种或多种,可以获取每节动车车厢的运行阻力。可以将每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力直接相加,得到每节动车车厢的运行阻力;也可以对每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力加权求和,得到每节动车车厢的运行阻力。本实施例不限于对每节动车车厢的运行阻力获取的方法。
在上述实施例的基础上,本实施例中通过以下公式根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力:
wbase=a+b×v+k×c×v2
其中,wbase为所述列车中任一节动车车厢的基本运行阻力,a、b和c为所述列车的阻力系数,v为所述列车的当前行驶速度,k为任一节动车车厢承受的空气阻力百分比。
具体地,列车在运行过程中会受到冲击阻力和震动阻力和空气阻力等。通常,计算每节车厢的空气阻力时,将整个列车所受的空气阻力平均分配给每节车厢。但是,每节车厢分布在列车的不同部位,其所受的空气阻力也不一样。若直接将列车所受的空气阻力平均分配给每节车厢,不能准确表示每节车厢所受的空气阻力。而本实施例根据每节车厢在列车中的位置,将列车所受的空气阻力按照百分比分配至每节车厢,更加符合列车的实际行驶情况,更加准确地表示了每节车厢所受的空气阻力。此外,根据每节车厢分配的空气阻力百分比,可以获得每节动车车厢准确的基本运行阻力。
在上述实施例的基础上,本实施例中通过以下公式根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力:
Figure BDA0002771360630000091
其中,wline为任一节动车车厢的线路附加运行阻力,p为所述列车的当前行驶线路的坡度,m为任一节动车车厢的总质量,g为任一节动车车厢的重力加速度,R为所述列车的当前行驶线路的弯道半径。
具体地,由于列车在行驶线路上的运行条件不同,所受的线路附加运行阻力也不同。例如,列车在坡道上运行时,受到坡度附加运行阻力;若线路上坡度与弯道重叠时,则附加运行阻力为坡度与弯道阻力之和。本实施例计算每节动车车厢的线路附加运行阻力时,不仅考虑了列车的当前行驶线路上的运行条件,还考虑了每节动车车厢的总质量。通过这种计算方法,可以得到每节动车车厢准确的线路附加运行阻力。
在上述各实施例的基础上,本实施例中所述根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,之前还包括:计算每节动车车厢的移动距离和每节动车车厢的相邻车厢的移动距离之间的差值;计算每节动车车厢的当前行驶速度和每节动车车厢的相邻车厢的当前行驶速度之间的差值;根据所述移动距离之间的差值和所述当前行驶速度之间的差值,获取每节动车车厢的车间耦合力。
具体地,列车中任意相邻两节车厢之间通过车钩连接,在列车在行驶过程中,任意相邻两节车厢通过车钩产生相互作用的车间耦合力。由于车钩缓冲器结构比较复杂,很难用实际的动态特性曲线描述计算各车厢的车间耦合力。所以,可以将车钩缓冲器等效为一个弹簧系统和阻尼系统。列车在行驶过程中,相邻车厢的车间耦合力会随相邻车厢的移动距离的差值变化而变化。可以通过计算任一节车厢的移动距离和该节车厢的相邻车厢的移动距离之间的差值,得到该节车厢和该节车厢的相邻车厢之间的车钩对该节车厢的车间耦合力,计算公式如下:
Figure BDA0002771360630000101
其中,fi表示第i节车厢的车间耦合力,l和d表示车间耦合力的系数,xi表示第i节车厢的移动距离,
Figure BDA0002771360630000111
表示对第i节车厢的移动距离求一阶导数后得到的行驶速度。
若任一节动车车厢位于列车的头部,则该节动车车厢只受到后一节车厢对该节动车车厢的车间耦合力;若任一节动车车厢位于列车的尾部,则该节动车车厢只受到前一节车厢对该节动车车厢的车间耦合力;若任一节动车车厢位于列车的中间部分,则该节动车车厢的车间耦合力包括前一节车厢对该节动车车厢的车间耦合力和后一节车厢对该节动车车厢的车间耦合力。根据各车厢在列车中的位置,可以计算各车厢所受的车间耦合力。
在上述各实施例的基础上,本实施例中所述根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制,包括:根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,基于传动系统模型计算每节动车车厢的电磁转矩;将每节动车车厢的电磁转矩以指令的方式发送给每节动车车厢的变流器,以供每节动车车厢的变流器将所述电磁转矩转化为电流;将所述电流输入每节动车车厢的牵引电机,对每节动车车厢进行控制。
其中,变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备。获取每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力后,可以将其输入传动系统模型,计算每节动车车厢的电磁转矩。然后将每节动车车厢的电磁转矩以指令的方式发送给每节动车车厢。每节动车车厢的变流器接收到电磁转矩指令后,将其转化为相应的电流,并输入每节动车车厢的牵引电机,从而使每节动车车厢的牵引系统产生相应的牵引力或制动力。通过牵引系统产生的牵引力或制动力,控制每节动车车厢的行驶速度,使得整个列车平稳运行。如图3所示为分布式动力列车牵引制动控制方法完整的结构示意图。
其中,每节动车车厢的牵引系统产生的力可以表示为:
Figure BDA0002771360630000121
其中,u为任一节动车车厢的运行状态,u=1表示任一节动车车厢处于牵引状态,u=2表示任一节动车车厢处于制动状态,u=3表示任一节动车车厢处于惰行状态。负号表示任一节动车车厢受力的方向与列车的行驶方向相反。Fti表示牵引系统产生的牵引力,Fbi代表电制动产生的制动力。
下面对本发明实施例提供的分布式动力列车牵引制动控制装置进行描述,下文描述的分布式动力列车牵引制动控制装置与上文描述的分布式动力列车牵引制动控制方法可相互对应参照。
如图4所示,本实施例提供的分布式动力列车牵引制动控制装置,包括获取模块401、计算模块402和控制模块403,其中:
获取模块401,用于根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;
其中,列车可以是动车组或地铁列车等。列车的当前行驶速度可以根据列车中的速度传感器获取;也可以通过列车的当前移动距离,计算列车的当前行驶速度。本实施例不限于对列车的当前行驶速度进行获取的方法。计算列车的当前行驶速度和预设目标速度之间的差值,将计算的差值输入到PID控制器中,通过PID控制器计算可以获得列车的目标加速度。
计算模块402,用于根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;
其中,每节动车车厢的总质量是每节动车车厢的车体质量与乘客质量之和。运行阻力是指在列车运行过程中阻碍列车运行的力,包含基本运行阻力和附加运行阻力。制动力是阻碍列车运行的力。
列车在运行过程中,会同时受到多个力的作用,各个力之间又相互影响。根据列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和加速度,可以构建列车的多质点动力学方程。将列车的行驶方向作为正方向。由于列车中第i节车厢对第i+1节车厢的车间耦合力与第i+1节车厢对第i节车厢的车间耦合力是一对相互作用力,可以得到fi→i+1=-fi+1→i,其中,负号代表第i节车厢的车间耦合力的受力方向与列车的行驶方向相反。列车的多质点动力学方程可以表示为:
Figure BDA0002771360630000131
其中,mi表示列车中第i节动车车厢的总质量,xi表示列车中第i节动车车厢的移动距离,
Figure BDA0002771360630000132
表示对xi求二阶导数后得到的第i节动车车厢的加速度,Fi表示第i节动车车厢的牵引力或制动力,wi表示第i节动车车厢的运行阻力,fi表示第i+1节动车车厢对第i节动车车厢的车间耦合力,fi-1表示第i-1节动车车厢对第i节动车车厢的车间耦合力。例如,f1→2表示第1节动车车厢对第2节动车车厢的车间耦合力。
列车中包含多节车厢,任一车厢可以是动车车厢或拖车车厢。其中,拖车车厢不带动力,即拖车车厢不具备牵引力和制动力,所以在多质点动力学方程中拖车车厢的牵引力或制动力Fi=0。对于动车车厢,将列车的目标加速度作为多质点动力学方程中各动车车厢的加速度。将列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和列车的目标加速度,基于多质点动力学方程可以计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力。
本实施例根据列车中每节车厢之间的性能差异,并根据每节车厢所受的力构建多质点动力学方程,可以更加准确地表示列车的运行状态。并且根据列车的目标加速度和多质点动力学方程,获得每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,更加符合列车运行的实际情况。
控制模块403,用于根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
具体地,列车各动车车厢的牵引力或制动力大小不一。若各动车车厢的牵引力或制动力分配不合理,则会增大车钩承受的纵向冲击率,降低了列车的舒适度,甚至还会影响列车的机械寿命。本实施例根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,控制每节动车车厢,可以有效降低各车厢车间耦合力,提升列车的舒适度。
本实施例根据列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,将其输入到多质点动力学方程实时计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行实时控制,充分考虑列车中各节动车车厢的性能差异,有效降低各节车厢的车间耦合力,使得列车平稳行驶,提高列车的机械寿命,提升列车的舒适度。
在上述实施例的基础上,本实施例中还包括预计算模块具体用于:根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力;根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力;根据每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力,获取每节动车车厢的运行阻力。
在上述实施例的基础上,本实施例中通过以下公式根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力:
wbase=a+b×v+k×c×v2
其中,wbase为所述列车中任一节动车车厢的基本运行阻力,a、b和c为所述列车的阻力系数,v为所述列车的当前行驶速度,k为任一节动车车厢承受的空气阻力百分比。
在上述实施例的基础上,本实施例中通过以下公式根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力:
Figure BDA0002771360630000151
其中,wline为任一节动车车厢的线路附加运行阻力,p为所述列车的当前行驶线路的坡度,m为任一节动车车厢的总质量,g为任一节动车车厢的重力加速度,R为所述列车的当前行驶线路的弯道半径。
在上述各实施例的基础上,本实施例中计算模块,还用于计算每节动车车厢的移动距离和每节动车车厢的相邻车厢的移动距离之间的差值;计算每节动车车厢的当前行驶速度和每节动车车厢的相邻车厢的当前行驶速度之间的差值;根据所述移动距离之间的差值和所述当前行驶速度之间的差值,获取每节动车车厢的车间耦合力。
在上述各实施例的基础上,本实施例中控制模块具体用于:根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,基于传动系统模型计算每节动车车厢的电磁转矩;将每节动车车厢的电磁转矩以指令的方式发送给每节动车车厢的变流器,以供每节动车车厢的变流器将所述电磁转矩转化为电流;将所述电流输入每节动车车厢的牵引电机,对每节动车车厢进行控制。
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图,如图5所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504,其中,处理器501,通信接口502,存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令,以执行分布式动力列车牵引制动控制方法,该方法包括:根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
此外,上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面,本发明实施例还提供一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,当所述程序指令被计算机执行时,计算机能够执行上述各方法实施例所提供的分布式动力列车牵引制动控制方法,该方法包括:根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
又一方面,本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的分布式动力列车牵引制动控制方法,该方法包括:根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分布式动力列车牵引制动控制方法,其特征在于,包括:
根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;
根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;
根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
2.根据权利要求1所述的分布式动力列车牵引制动控制方法,其特征在于,所述根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,之前包括:
根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力;
根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力;
根据每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力,获取每节动车车厢的运行阻力。
3.根据权利要求2所述的分布式动力列车牵引制动控制方法,其特征在于,通过以下公式根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力:
wbase=a+b×v+k×c×v2
其中,wbase为所述列车中任一节动车车厢的基本运行阻力,a、b和c为所述列车的阻力系数,v为所述列车的当前行驶速度,k为任一节动车车厢承受的空气阻力百分比。
4.根据权利要求2所述的分布式动力列车牵引制动控制方法,其特征在于,通过以下公式根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力:
Figure FDA0002771360620000021
其中,wline为任一节动车车厢的线路附加运行阻力,p为所述列车的当前行驶线路的坡度,m为任一节动车车厢的总质量,g为任一节动车车厢的重力加速度,R为所述列车的当前行驶线路的弯道半径。
5.根据权利要求1-4任一所述的分布式动力列车牵引制动控制方法,其特征在于,所述根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,之前还包括:
计算每节动车车厢的移动距离和每节动车车厢的相邻车厢的移动距离之间的差值;
计算每节动车车厢的当前行驶速度和每节动车车厢的相邻车厢的当前行驶速度之间的差值;
根据所述移动距离之间的差值和所述当前行驶速度之间的差值,获取每节动车车厢的车间耦合力。
6.根据权利要求1-4任一所述的分布式动力列车牵引制动控制方法,其特征在于,所述根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制,包括:
根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,基于传动系统模型计算每节动车车厢的电磁转矩;
将每节动车车厢的电磁转矩以指令的方式发送给每节动车车厢的变流器,以供每节动车车厢的变流器将所述电磁转矩转化为电流;
将所述电流输入每节动车车厢的牵引电机,对每节动车车厢进行控制。
7.一种分布式动力列车牵引制动控制装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于根据列车的当前行驶速度和预设目标速度,获取所述列车的目标加速度;
计算模块,用于根据所述列车中每节动车车厢的总质量、运行阻力、车间耦合力和所述列车的目标加速度,基于多质点动力学方程计算每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力;
控制模块,用于根据每节动车车厢的目标牵引力或目标制动力,对每节动车车厢进行控制。
8.根据权利要求7所述的分布式动力列车牵引制动控制装置,其特征在于,还包括预计算模块,用于:
根据所述列车的当前行驶速度和每节动车车厢承受的空气阻力百分比,计算每节动车车厢的基本运行阻力;
根据每节动车车厢的总质量、所述列车的当前行驶线路的坡度和弯道半径,计算每节动车车厢的线路附加运行阻力;
根据每节动车车厢的基本运行阻力和线路附加运行阻力,获取每节动车车厢的运行阻力。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述分布式动力列车牵引制动控制方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述分布式动力列车牵引制动控制方法的步骤。
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