CN114000953A - 一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于动车组技术领域，提供了一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，包括以下步骤：级位信号采集：级位信号采集由内燃动力车完成，微机通过模拟量通道采集到内燃动力车司机手柄的电压信号或电力动力车通过WTB通信传送的百分比，利用线性规则换算出转速控制需要的级位百分比；级位计算：将得到的级位百分比信号按比例换算成1‑12级的手柄级位，根据柴油机的降功请求与外部限制功率条件得出最终输出的设定级位。该控制方法，通过内电双源动车组的柴油机控制方法，可根据动车组复杂的运用工况与高原运用环境合理的调节柴油机转速，大幅提高了内电双源动车组柴油机的运用效率，保障动车组的运用可靠性。

Description

一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法
技术领域
本发明属于动车组技术领域，尤其涉及一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法。
背景技术
复兴号高原内电双源动车组采用整列一体化设计，两端分别编挂内燃动力车和电力动力车，可在运行中不停车完成内电模式切换，实现电气化区段采用内燃应急牵引自救援及应急列车供电。
由于该车首创的将内燃动力车与电力动力车进行整列编组运用，现有的内燃机车柴油机转速控制方法已经完全不适用于双源动车组的运用环境，当动车组处于电力模式下，无法满足内燃动力车应急救援与应急供电等运用需求，只能处于停机状态。
现有技术根据微机采集到的司控器档位提升或降低柴油机设定转速，同时在机车进入不同工况下，也可根据实际需要设定不同的柴油机转速，最后将综合各种条件后的设定转速通过网络通信下发给柴油机控制单元，由柴油机控制单元响应微机的指令调节柴油机调节转速，保证动车组的正常运行状态。
现有技术的柴油机转速控制都是针对单动力源机车的控制，无法适用于内电双源动车组，按照现有技术方案，当动车组处于电力模式时，柴油机只能处于停机状态，无法满足内燃动力车应急救援与应急供电等运用需求，这就无法充分发挥内电双源互为冗余备份的优势，增加了动车组的击破率。
现有技术下，操作人员为了避免如上情况，通常会选择将柴油机转速维持固定在一个很高的转速，这就增加了正常运行中动力车的油耗，形成了不必要的浪费，而柴油机长时间处于高转速的空载工作状态，对柴油机的使用寿命也会造成极大的影响。
发明内容
本发明提供一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，旨在解决现有柴油机控制方法不足，导致柴油机使用寿命缩短，油耗浪费较大的问题。
本发明是这样实现的，一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，包括以下步骤：S1、级位信号采集：级位信号采集由内燃动力车完成，微机通过模拟量通道采集到内燃动力车司机手柄的电压信号或电力动力车通过WTB通信传送的百分比，利用线性规则换算出转速控制需要的级位百分比；S2、级位计算：将S1算法中得到的级位百分比信号按比例换算成1-12级的手柄级位，根据柴油机的降功请求与外部限制功率条件得出最终输出的设定级位；S3、转速控制算法：微机通过数字量采集模块传来的内电模式转换开关位置和WTB通信总线上的内电模式状态判断出整列动车组所处的动力模式，并根据不同动力模式的算法进行柴油机的转速控制；S4、转速斜率控制：对柴油机设定初始转速值，检测到S3中算出的柴油机转速设定值发生变化时，将新的转速值设定为目标值，目标值比输出值大，每个周期按照固定值的斜率缓慢增加，目标值比输出值小，则按照每个周期减去固定值的斜率缓慢下降，并将输出值作为柴油机最终设定转速下发给柴油机控制单元。
优选的，所述S1中，当电力动力车在编组中作为主控机车使用，级位信号的采集需要接收电力动力车通过WTB通信传送的百分比，并对信号进行有效性校验。
优选的，微机通过电钥匙信号识别出主控机车，得到转速控制需要的级位百分比。
优选的，所述S4中柴油机设定初始转速值为325，所述S3中，动车组为电力模式跳转至通过列供控制单元反馈的列供状态判断动车组是否激活列供功能，列供功能已激活则输出设定转速为680并跳转至S1。
优选的，所述S3中，动车组为内燃模式跳转至通过列车综合状态判断出内燃动力车工况，内燃动力车工况为卸载工况，则输出设定转速为325并跳转至S1。
优选的，电力模式列供功能未被激活则跳转至判断柴油机控制单元返回的柴油机进口水温，水温小于49度，则输出设定转速为550并跳转至S1，水温小于49度且十分钟内水温未提高10度，则输出设定转速为760并跳转至S1。
优选的，内燃动力车为惰转工况则跳转至根据S2得到的设定级位，级位大于0，则按动力车牵引线查表输出设定转速并跳转至S1。
优选的，程序调用内电模式判断函数后，微机中央控制单元CCU先进行内电模式的判断。
优选的，应急模式时，直接根据重联贯穿线的模式信号生成内电模式，未进入应急模式，则进行主控车的识别。
优选的，主控车的识别为从控车时，则采信主控车WTB通信传来的内电模式，微机将不同情况下的内电模式判断生成后，判断动力车是否处于静止状态，动力车还在运行中，则需要断开受电弓与机控开关，进行内电模式转换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将提供内电双源动车组的柴油机控制方法，可根据动车组复杂的运用工况与高原运用环境合理的调节柴油机转速，大幅提高了内电双源动车组柴油机的运用效率，保障了动车组的运用可靠性，充分发挥内电双源互为冗余备份的优势，降低动车组的击破率，减少柴油机在运行工作时的油耗，减小不必要的浪费，缩短柴油机工作使用时长，延长柴油机的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法的流程图；
图2为本发明的转速控制方法的控制结构示意图；
图3为本发明的转速控制方法的流程示意图；
图4为本发明中高原双源动力集中动车组微机网络拓扑结构示意图；
图5为本发明中内电模式判断的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，包括以下步骤：S1、级位信号采集：级位信号采集由内燃动力车完成，微机通过模拟量通道采集到内燃动力车司机手柄的电压信号或电力动力车通过WTB通信传送的百分比，利用线性规则换算出转速控制需要的级位百分比。
S2、级位计算：将S1算法中得到的将级位百分比信号按比例换算成1-12级的手柄级位，根据柴油机的降功请求与外部限制功率条件得出最终输出的设定级位。
S3、转速控制算法：微机通过数字量采集模块传来的内电模式转换开关位置和WTB通信总线上的内电模式状态判断出整列动车组所处的动力模式，并根据不同动力模式的算法进行柴油机的转速控制。
动车组为电力模式跳转至步骤A，动车组为内燃模式跳转至步骤B；
A、通过列供控制单元反馈的列供状态判断动车组是否激活列供功能。列供功能已激活则输出设定转速为680并跳转至S1，列供功能未被激活则跳转至步骤C；
B、通过列车综合状态判断出内燃动力车工况，内燃动力车工况为卸载工况，则输出设定转速为325并跳转至S1，内燃动力车为电制工况则跳转至步骤E，内燃动力车为惰转工况则跳转至步骤F；
C、判断柴油机控制单元返回的柴油机进口水温，水温小于49度，则输出设定转速为550并跳转至S1，水温小于49度且十分钟内水温未提高10度，则输出设定转速为760并跳转至S1，水温大于60度，则跳转至步骤D；
D、通过辅助控制单元反馈的辅助逆变器工作状态判断是否有辅助风机工作，如有风机工作则输出设定转速为400并跳转至S1，如无风机工作则输出设定转速为325并跳转至S1；
E、通过列供控制单元反馈的列供状态判断动车组是否激活列供功能。列供功能已激活则输出设定转速为680并跳转至S1，列供功能未被激活则输出设定转速为550并跳转至S1；
F、根据步骤2、得到的设定级位，如果级位等于0跳转至步骤G，如果级位大于0，则按动力车牵引线查表输出设定转速并跳转至S1；
G、通过列供控制单元反馈的列供状态判断动车组是否激活列供功能。列供功能已激活则跳转至步骤H，如列供功能未被激活跳转至步骤C；
H、根据牵引控制单元的主发功率反馈计算出动车组当前的负载情况，如主发功率大于300千瓦，则输出设定转速为680并跳转至S1，如主发功率小于230千瓦，则输出设定转速为550并跳转至S1；
G、将设定转速进行极限值限制处理。
S4、转速斜率控制：对柴油机设定初始转速值，柴油机的初始转速设定值为325，检测到S3中算出的柴油机转速设定值发生变化时，将新的转速值设定为目标值，目标值比输出值大，每个周期按照固定值的斜率缓慢增加，每个周期增加的固定值为20，目标值比输出值小，则按照每个周期减去固定值的斜率缓慢下降，每个周期减少的固定值为3，并将输出值作为柴油机最终设定转速下发给柴油机控制单元。
本发明针对现有柴油机控制方法的不足，提出了一种全新的控制策略，逐一解决了现有方案的各项缺点，该控制策略可根据动车组复杂的运用工况与高原运用环境合理的调节柴油机转速，大幅提高了内电双源动车组柴油机的运用效率，保障动车组的运用可靠性。
充分发挥内电双源互为冗余备份的优势，降低动车组的击破率，减少柴油机在运行工作时的油耗，减小不必要的浪费，缩短柴油机工作使用时长，延长柴油机的使用寿命。
柴油机使用时，安装在坚固的支架上，并固定到牢固的基础上，柴油机与被驱动机械一般安装在刚性高的共用底座上，底座用型钢焊接成，共用底座用地脚螺栓固定在混凝土基础上。
柴油机功率输出端与被驱动机械连接进行同心度调整将中心找正，柴油机通过飞轮连接器或离合器与被驱动机械相连接，连接处设有弹性缓冲机构。
柴油机固定到基础上与被驱动机械相连接后，分别将燃油、冷却水、润滑油，电源(气源)及其他与外界相连管线接好，安装工作完成。
所述S1中，当电力动力车在编组中作为主控机车使用，级位信号的采集需要接收电力动力车通过WTB通信传送的百分比，并对信号进行有效性校验。
微机通过电钥匙信号识别出主控机车，得到转速控制需要的级位百分比。
所述S4中中柴油机设定初始转速值为325，所述S3中，动车组为电力模式跳转至通过列供控制单元反馈的列供状态判断动车组是否激活列供功能，列供功能已激活则输出设定转速为680并跳转至S1。
所述S3中，动车组为内燃模式跳转至通过列车综合状态判断出内燃动力车工况，内燃动力车工况为卸载工况，则输出设定转速为325并跳转至S1。
电力模式列供功能未被激活则跳转至判断柴油机控制单元返回的柴油机进口水温，水温小于49度，则输出设定转速为550并跳转至S1，水温小于49度且十分钟内水温未提高10度，则输出设定转速为760并跳转至S1。
内燃动力车为惰转工况则跳转至根据S2得到的设定级位，级位大于0，则按动力车牵引线查表输出设定转速并跳转至S1。
程序调用内电模式判断函数后，微机中央控制单元CCU先进行内电模式的判断。
微机中央控制单元CCU与柴油机控制单元ECU之间通过以太网进行通信，中央控制单元CCU通过本发明中的算法计算出柴油机设定转速发送给柴油机控制单元ECU，控制动车组柴油机转速调节。
应急模式时，直接根据重联贯穿线的模式信号生成内电模式，未进入应急模式，则进行主控车的识别。
当微机检测到主控车时，根据本车内电转换开关的信号生成内电模式，主控车的识别为从控车时，则采信主控车WTB通信传来的内电模式，微机将不同情况下的内电模式判断生成后，判断动力车是否处于静止状态，动力车还在运行中，则需要断开受电弓与机控开关，进行内电模式转换，否则维持动车组原有动力模式，如果动力车无速度则将内电模式生成后用于柴油机转速控制。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，设定级位通过内燃动力车或电力动力车给出的级位百分比换算，该目标值在与实际的手柄级位限制值做比较，得出设定级位中间变量，经过级位极限值限制处理及斜率爬坡控制后得到最终设定级位值，设定级位作为转速控制算法的输入参数，通过算法得到输出设定转速值，该值经过设定转速值限制和斜率控制处理后，发送给柴油机控制单元进行转速调节实际转速，最终实现内电双源动车组柴油机转速的控制功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、级位信号采集：级位信号采集由内燃动力车完成，微机通过模拟量通道采集到内燃动力车司机手柄的电压信号或电力动力车通过WTB通信传送的百分比，利用线性规则换算出转速控制需要的级位百分比；
S2、级位计算：将S1算法中得到的将级位百分比信号按比例换算成1-12级的手柄级位，根据柴油机的降功请求与外部限制功率条件得出最终输出的设定级位；
S3、转速控制算法：微机通过数字量采集模块传来的内电模式转换开关位置和WTB通信总线上的内电模式状态判断出整列动车组所处的动力模式，并根据不同动力模式的算法进行柴油机的转速控制；
S4、转速斜率控制：对柴油机设定初始转速值，检测到S3中算出的柴油机转速设定值发生变化时，将新的转速值设定为目标值，目标值比输出值大，每个周期按照固定值的斜率缓慢增加，目标值比输出值小，则按照每个周期减去固定值的斜率缓慢下降，并将输出值作为柴油机最终设定转速下发给柴油机控制单元。
2.如权利要求1所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：所述S1中，当电力动力车在编组中作为主控机车使用，级位信号的采集需要接收电力动力车通过WTB通信传送的百分比，并对信号进行有效性校验。
3.如权利要求2所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：微机通过电钥匙信号识别出主控机车，得到转速控制需要的级位百分比。
4.如权利要求1所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：所述S4中柴油机设定初始转速值为325，所述S3中，动车组为电力模式跳转至通过列供控制单元反馈的列供状态判断动车组是否激活列供功能，列供功能已激活则输出设定转速为680并跳转至S1。
5.如权利要求4所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：所述S3中，动车组为内燃模式跳转至通过列车综合状态判断出内燃动力车工况，内燃动力车工况为卸载工况，则输出设定转速为325并跳转至S1。
6.如权利要求5所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：电力模式列供功能未被激活则跳转至判断柴油机控制单元返回的柴油机进口水温，水温小于49度，则输出设定转速为550并跳转至S1，水温小于49度且十分钟内水温未提高10度，则输出设定转速为760并跳转至S1。
7.如权利要求5所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：内燃动力车为惰转工况则跳转至根据S2得到的设定级位，级位大于0，则按动力车牵引线查表输出设定转速并跳转至S1。
8.如权利要求1所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：程序调用内电模式判断函数后，微机中央控制单元CCU先进行内电模式的判断。
9.如权利要求1所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：应急模式时，直接根据重联贯穿线的模式信号生成内电模式，未进入应急模式，则进行主控车的识别。
10.如权利要求9所述的一种适用于内电双源动车组的柴油机转速控制方法，其特征在于：主控车的识别为从控车时，则采信主控车WTB通信传来的内电模式，微机将不同情况下的内电模式判断生成后，判断动力车是否处于静止状态，动力车还在运行中，则需要断开受电弓与机控开关，进行内电模式转换。
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