CN115489552B

CN115489552B - 一种牵引力控制方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN115489552B
Application number: CN202211317968.8A
Authority: CN
Inventors: 叶锋; 吴俊博; 韩枫; 吕锋; 赵东旭
Original assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2025-08-08
Anticipated expiration: 2042-10-26
Also published as: CN115489552A

Abstract

本申请公开了一种牵引力控制方法、装置、设备及介质，涉及轨道交通领域。通过获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线；根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间；其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。上述方案根据重载机车的运行速度与牵引特性曲线确定重载机车所在的当前速度区间，从而根据不同区间分别调节重载机车各轴牵引力；方案创造性的从整车控制出发，提前进行机车各轴的牵引力补偿；弥补了以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷，有效的提升了重载机车各轴的牵引性能及黏着利用率。

Description

一种牵引力控制方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及轨道交通领域，特别是涉及一种牵引力控制方法、装置、设备及介质。

背景技术

目前，重载机车运行时由于轮周牵引力与车钩阻力不在同一水平线上，从而使机车产生轴重转移。机车的轴重转移量在有些情况下可以达到机车轴重的20％甚至更大，这就意味着机车的轴重转移量会减少某个轴20％的最大可利用粘着力。轴重转移严重影响机车粘着重量的利用，限制了机车牵引力的发挥，甚至有可能引发空转，导致轮对磨损或者事故的产生。因此，如何进行有效的轴重补偿，充分发挥各轴的黏着力，是重载机车长期研究的课题。

当前的轴重补偿及黏着控制主要由牵引变流器实现。虽然牵引变流器会根据实际情况进行轴重补偿，但是从机车整体进行轴重补偿，提前考虑轴重偏移的问题，就更有利于整车的牵引力控制及黏着力利用。

鉴于上述问题，如何从机车整体控制上进行轴重补偿，提升机车黏着利用率，更充分的发挥重载机车牵引力优势，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种牵引力控制方法、装置、设备及介质，以从机车整体控制上进行轴重补偿，提升机车黏着利用率，更充分的发挥重载机车牵引力优势。

为解决上述技术问题，本申请提供一种牵引力控制方法，包括：

获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取所述重载机车的牵引特性曲线；

根据所述运行速度和所述牵引特性曲线获取所述重载机车的当前速度区间；其中，所述当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；

根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。

优选地，所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力包括：

根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车的主控节的各轴所述牵引力；

根据所述主控节的各轴所述牵引力分别调节所述重载机车各重联从控节的各轴所述牵引力。

当所述当前速度区间为所述恒力区时，根据所述重载机车的偏移特性获取所述重载机车的轴重补偿值；

根据所述牵引力目标值、所述重载机车的轴数和所述轴重补偿值分别调节所述重载机车的各轴所述牵引力。

当所述当前速度区间为所述力矩限制区时，根据所述重载机车的偏移特性获取所述重载机车的轴重补偿值；

获取所述力矩限制区的区间端点速度值；

根据所述牵引力目标值、所述重载机车的轴数、所述运行速度、所述区间端点速度值和所述轴重补偿值分别调节所述重载机车的各轴所述牵引力。

当所述当前速度区间为所述恒功区时，根据所述牵引力目标值和所述重载机车的轴数分别调节所述重载机车的各轴所述牵引力。

优选地，在所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力之后，还包括：

输出所述重载机车的各轴所述牵引力的信息。

优选地，在所述输出所述重载机车的各轴所述牵引力的信息之后，还包括：

生成所述重载机车各轴所述牵引力的调节日志，以便于根据所述调节日志对牵引力控制过程进行回溯审计。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种牵引力控制装置，包括：

第一获取模块，用于获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取所述重载机车的牵引特性曲线；

第二获取模块，用于根据所述运行速度和所述牵引特性曲线获取所述重载机车的当前速度区间；其中，所述当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；

牵引力调节模块，用于根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种牵引力控制设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的牵引力控制方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的牵引力控制方法的步骤。

本申请所提供的牵引力控制方法，通过获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线；根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间；其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。由此可知，上述方案根据重载机车的运行速度与牵引特性曲线确定重载机车所在的当前速度区间，从而根据不同区间分别调节重载机车各轴牵引力；方案创造性的从整车控制出发，提前进行机车各轴的牵引力补偿；弥补了以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷，有效的提升了重载机车各轴的牵引性能及黏着利用率。

此外，本申请实施例还提供了一种牵引力控制装置、设备及介质，效果同上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种牵引力控制方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的牵引特性曲线的示意图；

图3为本申请实施例提供的8轴重载机车的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种牵引力控制装置的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种牵引力控制设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种牵引力控制方法、装置、设备及介质。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

通常情况下，重载机车会根据司控器级位或者其它控制器(例如定速手柄等)的控制指令信号，计算机车需要发挥的目标牵引力的大小，然后将目标牵引力平均分配到机车的各个轴上，让各轴平均的发挥牵引力。这种控制方法简单、可靠，但是由于轴重转移的存在，各轴能够发挥的黏着力并不一样，这样就不利于各轴充分的发挥各自黏着力。虽然牵引变流器会根据实际情况进行轴重补偿，但是从机车整体进行轴重补偿，提前考虑轴重偏移的问题，就更有利于整车的牵引力控制及黏着力利用。因此，本申请实施例提供了一种牵引力控制方法。图1为本申请实施例提供的一种牵引力控制方法的流程图。如图1所示，方法包括：

S10：获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线。

可以理解的是，根据实际运行经验，重载机车在启动阶段轴重偏移较大；随着运行速度的上升，轴重偏移量会越来越小；当运行速度达到一定值后，轴重偏移量可以忽略不计，且轴重会向着重载机车负载一端的方向偏移。因此在整车进行牵引力分配时，需要按照以上原则进行轴重补偿。

具体地，首先获取重载机车的牵引力目标值和运行速度。牵引力目标值F由很多因素决定，例如司控器的级位和运行速度，在不同速度下牵引力目标值F是可变的。同时获取重载机车的牵引特性曲线，可以理解的是，不同重载机车的牵引特性曲线不同。

图2为本申请实施例提供的牵引特性曲线的示意图。如图2所示，重载机车在低速时的牵引力最大且恒定不变；超过一定速度后，力矩限定在一定的范围内，考虑到黏着牵引力随运行速度的变化趋势；当速度进一步增加，机车牵引力受牵引电机功率的限制；机车的最高运行速度为120km/h。

S11：根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间。

其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区。

进一步地，根据重载机车的运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间。具体地，当前速度区间即在牵引特性曲线中的重载机车的运行速度所在的区间。如图2所示，在牵引特性曲线中，当重载机车的运行速度所在的区间为[0,m]时，牵引力最大且不变，因此该区间为恒力区；当重载机车的运行速度所在的区间为(m,p)时，此时力矩限定在一定的范围内，因此该区间为力矩限制区；当重载机车的运行速度所在的区间为[p,x)时，机车牵引力受牵引电机功率的限制，因此该区间为恒功区。

S12：根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。

由上述内容可知，重载机车在不同运行速度下的牵引力不同。因此为了实现轴重补偿，则具体需要根据牵引力目标值以及重载机车所在的当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力。通过提前进行机车各轴的牵引力补偿，弥补以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷。本实施例中对于轴重补偿的具体过程不做限制，根据具体的实施情况而定。

需要注意的是，由于重载机车通常由主控节和一节或多节重联从控节组成。因此作为一种优选的实施例，在根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力的具体实施中，需要根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车的主控节的各轴牵引力，进而根据主控节的各轴牵引力分别调节重载机车各重联从控节的各轴牵引力；即采用主控节的各轴牵引力的调节方式调节各重联从控节的各轴牵引力，最终实现重载机车整车的轴重补偿。

本实施例中，通过获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线；根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间；其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。由此可知，上述方案根据重载机车的运行速度与牵引特性曲线确定重载机车所在的当前速度区间，从而根据不同区间分别调节重载机车各轴牵引力；方案创造性的从整车控制出发，提前进行机车各轴的牵引力补偿；弥补了以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷，有效的提升了重载机车各轴的牵引性能及黏着利用率。

在具体实施中，由于当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区，则以下将根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力的具体过程分为三种情况说明：

(一)当前速度区间为恒力区

具体地，当当前速度区间为恒力区时，根据重载机车的偏移特性获取重载机车的轴重补偿值。需要注意的是，轴重补偿值是经验值，包括补偿值a与补偿值b，其中1>a>b>0；在实际项目中，可在机车调试阶段进行参数调节，选定最合适的轴重补偿值。进一步地，根据牵引力目标值、重载机车的轴数和轴重补偿值分别调节重载机车的各轴牵引力。

图3为本申请实施例提供的8轴重载机车的示意图。如图3所示，本实施例中以8轴重载机车为例，该重载机车轴数为8，共有一节主控节和一节重联从控节，主控节和重联从控节分别具有4根轴，主控节到重联从控节的各轴电机编号依次为1至8。则对于主控节的4根轴的牵引力计算方法如下：

其中，F1、F2、F3和F4分别是主控节1至4号电机的牵引力，a和b分别为轴重补偿值，1>a>b>0。相应地，重联从控节5至8号电机的牵引力补偿方式依次与主控节1至4号电机相同。

(二)当前速度区间为力矩限制区

具体地，当当前速度区间为力矩限制区时，根据重载机车的偏移特性获取重载机车的轴重补偿值，获取力矩限制区的区间端点速度值。需要注意的是，此处的轴重补偿值与上述的轴重补偿值相同，包括补偿值a与补偿值b，其中1>a>b>0。如图2所示，力矩限制区的区间端点速度值即为牵引特性曲线中力矩限制区与其他两个区间的相交点速度，分别为p和m，p>m>0。进一步地，根据牵引力目标值、重载机车的轴数、运行速度、区间端点速度值和轴重补偿值分别调节重载机车的各轴牵引力。

以图3中的8轴重载机车为例，当当前速度区间为力矩限制区时，主控节的4根轴的牵引力计算方法如下：

其中，F1、F2、F3和F4分别是主控节1至4号电机的牵引力，a和b分别为轴重补偿值，1>a>b>0；p和m分别为区间端点速度值，p>m>0；v为重载机车的运行速度。相应地，重联从控节5至8号电机的牵引力补偿方式依次与主控节1至4号电机相同。

(三)当前速度区间为恒功区

具体地，当当前速度区间为恒功区时，根据牵引力目标值和重载机车的轴数分别调节重载机车的各轴牵引力。

以图3中的8轴重载机车为例，当当前速度区间为恒功区时，主控节的4根轴的牵引力计算方法如下：

其中，F1、F2、F3和F4分别是主控节1至4号电机的牵引力，F为牵引力目标值。相应地，重联从控节5至8号电机的牵引力补偿方式与主控节1至4号电机相同。

此外，作为一种优选的实施例，在根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力之后，还可输出重载机车的各轴牵引力的信息。即在具体实施中，可在重载机车的控制室内实时输出重载机车各轴牵引力的信息，以便工作人员能够更好地了解重载机车轴重补偿的具体情况。

进一步地，在具体实施中还可生成重载机车各轴牵引力的调节日志，以便于工作人员能够根据调节日志对牵引力控制过程进行回溯审计，或对轴重补偿效果进行评估。

在上述实施例中，对于牵引力控制方法进行了详细描述，本申请还提供牵引力控制装置对应的实施例。

图4为本申请实施例提供的一种牵引力控制装置的示意图。如图4所示，牵引力控制装置包括：

第一获取模块10，用于获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线。

第二获取模块11，用于根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间。其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区。

牵引力调节模块12，用于根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。

本实施例中，牵引力控制装置包括第一获取模块、第二获取模块和牵引力调节模块。通过获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线；根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间；其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。由此可知，上述方案根据重载机车的运行速度与牵引特性曲线确定重载机车所在的当前速度区间，从而根据不同区间分别调节重载机车各轴牵引力；方案创造性的从整车控制出发，提前进行机车各轴的牵引力补偿；弥补了以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷，有效的提升了重载机车各轴的牵引性能及黏着利用率。

图5为本申请实施例提供的一种牵引力控制设备的示意图。如图5所示，牵引力控制设备包括：

存储器20，用于存储计算机程序。

处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的牵引力控制的方法的步骤。

本实施例提供的牵引力控制设备可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。

其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以在集成有图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的牵引力控制方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括Windows、Unix、Linux等。数据203可以包括但不限于牵引力控制方法涉及到的数据。

在一些实施例中，牵引力控制设备还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对牵引力控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

本实施例中，牵引力控制设备包括存储器和处理器。存储器用于存储计算机程序；处理器用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的牵引力控制的方法的步骤。通过获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线；根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间；其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。由此可知，上述方案根据重载机车的运行速度与牵引特性曲线确定重载机车所在的当前速度区间，从而根据不同区间分别调节重载机车各轴牵引力；方案创造性的从整车控制出发，提前进行机车各轴的牵引力补偿；弥补了以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷，有效的提升了重载机车各轴的牵引性能及黏着利用率。

最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。

可以理解的是，如果上述实施例中的方法以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，本申请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全部或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，执行本申请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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。通过获取重载机车的牵引力目标值和运行速度，并获取重载机车的牵引特性曲线；根据运行速度和牵引特性曲线获取重载机车的当前速度区间；其中，当前速度区间包括恒力区、力矩限制区和恒功区；根据牵引力目标值和当前速度区间分别调节重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿。由此可知，上述方案根据重载机车的运行速度与牵引特性曲线确定重载机车所在的当前速度区间，从而根据不同区间分别调节重载机车各轴牵引力；方案创造性的从整车控制出发，提前进行机车各轴的牵引力补偿；弥补了以往项目将目标牵引力平均分配到各个轴的缺陷，有效的提升了重载机车各轴的牵引性能及黏着利用率。

以上对本申请所提供的一种牵引力控制方法、装置、设备及介质进行了详细介绍。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，各个实施例之间相同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，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种牵引力控制方法，其特征在于，包括：

根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿；

所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力包括：

2.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其特征在于，所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力包括：

3.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其特征在于，所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力包括：

获取所述力矩限制区的区间端点速度值；

4.根据权利要求1所述的牵引力控制方法，其特征在于，所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力包括：

5.根据权利要求1至4任意一项所述的牵引力控制方法，其特征在于，在所述根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力之后，还包括：

输出所述重载机车的各轴所述牵引力的信息。

6.根据权利要求5所述的牵引力控制方法，其特征在于，在所述输出所述重载机车的各轴所述牵引力的信息之后，还包括：

7.一种牵引力控制装置，其特征在于，包括：

牵引力调节模块，用于根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车各轴牵引力，以进行轴重补偿；

所述牵引力调节模块，具体用于根据所述牵引力目标值和所述当前速度区间分别调节所述重载机车的主控节的各轴所述牵引力；根据所述主控节的各轴所述牵引力分别调节所述重载机车各重联从控节的各轴所述牵引力。

8.一种牵引力控制设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的牵引力控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的牵引力控制方法的步骤。