CZ2019525A3 - A device for controlling a rail vehicle wheel slip and a method of controlling wheel slip of a rail vehicle in this device - Google Patents
A device for controlling a rail vehicle wheel slip and a method of controlling wheel slip of a rail vehicle in this device Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2019525A3 CZ2019525A3 CZ2019-525A CZ2019525A CZ2019525A3 CZ 2019525 A3 CZ2019525 A3 CZ 2019525A3 CZ 2019525 A CZ2019525 A CZ 2019525A CZ 2019525 A3 CZ2019525 A3 CZ 2019525A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- block
- output
- slope
- operating point
- input
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 67
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 67
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 58
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 25
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 4
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
- B61C15/08—Preventing wheel slippage
- B61C15/12—Preventing wheel slippage by reducing the driving power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Zařízení pro řízení skluzu kol kolejového vozidla s blokem (1) modifikace žádaného momentu má první vstup (1.1) pro přivedení vstupního parametru (T), druhý vstup (1.2) propojený s výstupem (7.2) bloku (7) regulátoru a třetí vstup (1.3) propojený s prvním výstupem (5.1) bloku (5) zdroje budicího signálu (5). Blok (5) zdroje budícího signálu obsahuje první generátor pro generování periodického budicího signálu (ΔT), jehož výstup je propojen s prvním výstupem (5.1) zdroje budicího signálu. Blok (1) modifikace žádaného momentu je svým výstupem (1.4) propojen se vstupem (2.1) bloku (2) elektrické části pohonu vozidla, jehož první výstup (2.2) je spojen se vstupem (3.1) bloku (3) mechanické části pohonu vozidla, který obsahuje snímač pro měření úhlové rychlosti otáčení (ω) trakčního motoru, jehož výstup je propojen s výstupem (3.2) bloku (3) mechanické části pohonu připojeným ke vstupu (4.1) bloku (4) žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Je obsažen také blok (6) odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, jehož výstup (6.4) je připojen k pozitivnímu vstupu odečítacího bloku, k jehož negativnímu vstupu je připojen výstup (4.2) bloku (4) žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Výstup odečítacího bloku je připojen ke vstupu (7.1) bloku (7) regulátoru, jehož výstup (7.2) je připojen ke druhému vstupu (1.2) bloku (1) modifikace žádaného momentu. Je navržen také způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla v tomto zařízení.The wheel slide control device with a torque modification block (1) has a first input (1.1) for input (T) input, a second input (1.2) connected to the output (7.2) of the controller block (7) and a third input (1.3) ) coupled to the first output (5.1) of the excitation signal source block (5). The excitation source block (5) comprises a first generator for generating a periodic excitation signal (ΔT), the output of which is coupled to the first excitation source output (5.1). The torque modification block (1) is connected with its output (1.4) to the input (2.1) of the electric drive block (2), the first output (2.2) of which is connected to the input (3.1) of the mechanical drive block (3). comprising an encoder for measuring the angular rotational speed (ω) of the traction motor, the output of which is coupled to the output (3.2) of the drive mechanical block (3) connected to the input (4.1) of the desired adhesion limit slope (4) at the operating point. Also included is a block (6) for estimating the slope of the adhesive characteristic at the operating point, the output of which (6.4) is connected to the positive input of the reading block, to the negative input of which the output (4.2) of the block (4) . The output of the reading block is connected to the input (7.1) of the controller block (7), whose output (7.2) is connected to the second input (1.2) of the torque modification block (1). A method for controlling the slip of wheels of a rail vehicle in this device is also proposed.
Description
CZ 2019 - 525 A3CZ 2019-525 A3
Zařízení pro řízení skluzu kol kolejového vozidla a způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla v tomto zařízeníAn apparatus for controlling wheel slip of a rail vehicle and a method for controlling wheel slip of a rail vehicle in the apparatus
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká zařízení a způsobu pro řízení skluzu kol kolejového vozidla s elektrickým pohonem pro maximální využití adheze mezi kolem a kolejnicí během jeho provozu, přitom toto zařízení na jedné straně provoz kolejového vozidla umožňuje, na druhé straně chrání komponenty vozidla před poškozením a současně zvyšuje efektivitu a bezpečnost provozu takového vozidla.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for controlling wheel slip of an electric vehicle for maximum utilization of wheel-rail adhesion during operation. and the safety of operation of such a vehicle.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
U kolejových vozidel dochází k přenosu síly v jízdním i brzdném režimu za pomoci adheze ve stykové plošce kola a kolejnice. Adheze jakožto fýzikální veličina je závislá na mnoha okolnostech, je velmi proměnná v závislosti na chemickém složení stykové plošky, na místě, na čase a na povětrnostních podmínkách. Při překročení aktuálně maximálně přípustné adhezní síly dochází k jejímu poklesu a k nárůstu skluzu, tj. k roztáčení nebo brzdění poháněné nápravy, resp. kola a všech rotujících dílů mechanické části pohonu. Současně dojde ke vzniku rázů v celé vlakové soupravě.In rail vehicles, power is transmitted in both driving and braking modes by adhesion in the wheel / rail interface. Adhesion as a physical variable is dependent on many circumstances, it varies greatly depending on the chemical composition of the interface, the location, time and weather conditions. If the current maximum permissible adhesion force is exceeded, it will decrease and the slip will increase, ie the driven axle will be turned or braked, resp. wheel and all rotating parts of the mechanical part of the drive. At the same time, impacts occur throughout the train.
U kolejových vozidel se od počátku používala zařízení, která měla za úkol chránit vozidlo před poškozením pň výrazném překročení meze adheze, tj. aktuálně maximálně přípustné adhezní síly. Později se přidávala zařízení, která měla za úkol omezovat maximální skluz, a ještě později se začala používat zařízení, která se snaží udržovat polohu pracovního bodu ve stabilní oblasti před vrcholem meze adheze na adhezní charakteristice. Adhezní charakteristika je závislost adhezní síly na skluzové rychlosti. Skluzová rychlost je okamžitý rozdíl obvodové rychlostí kola ve stykové plošce kola kolejového vozidla s kolejnicí a rychlosti kolejového vozidla.In the case of rolling stock, devices were used from the outset to protect the vehicle from damage when the adhesion limit, ie the currently maximum permissible adhesion force, was significantly exceeded. Later, devices were added to reduce the maximum slip, and even later, devices were tried to keep the working point in a stable area from the peak of the adhesion limit. The adhesion characteristic is the dependence of the adhesion force on the slip speed. Slip speed is the instantaneous difference between the peripheral speed of the wheel in the rail contact surface of the rail vehicle and the speed of the rail vehicle.
Dosud známé metody pro řízení skluzu kol kolejového vozidla lze rozdělit do tří skupin:The methods known to date for wheel slip control of the rolling stock can be divided into three groups:
První skupinou jsou metody, které využívají přímo měřitelné veličiny pohonu kolejového vozidla, jako jsou rychlost otáčení motoru nebo poháněné nápravy nebo kola a případně zrychlení motoru nebo poháněné nápravy nebo kola. Tyto metody z těchto měřených veličin stanovují skluz poháněné nápravy nebo kola případně zrychlení poháněné nápravy nebo kola a na základě porovnání se zadanou hodnotou skluzu omezují nebo snižují moment pohonu a tím i omezují skluz poháněné nápravy nebo kola. Nevýhodou těchto metod je, že nedokáží správně stanovit okamžitou hodnotu skluzu, neboť potřebná posuvná rychlost vozidla není přesně známa, a především nelze stanovit správnou zadanou, resp. mezní hodnotu skluzu, která by odpovídala aktuálním a rychle se měnícím adhezním podmínkám.The first group are methods which use directly measurable quantities of the rail vehicle's propulsion, such as the speed of rotation of the engine or driven axle or wheel and possibly the acceleration of the engine or driven axle or wheel. These methods determine the sliding of the driven axle or wheel or the acceleration of the driven axle or wheel from these measured quantities and, by comparison with the specified slip value, reduce or reduce the drive torque and thereby reduce the slip of the driven axle or wheel. The disadvantage of these methods is that they cannot correctly determine the instantaneous slip value, since the required sliding speed of the vehicle is not known precisely and, above all, it is not possible to determine the correct entered, respectively. a slip limit value that would correspond to actual and rapidly changing adhesive conditions.
Předkládaný vynález naproti tomu na základě měřené rychlosti otáčení motoru nebo poháněné nápravy nebo kola provádí regulaci momentu trakčního motoru ve vzduchové mezeře a tím i regulaci velikosti skluzu.On the other hand, the present invention, based on the measured rotational speed of the engine or driven axle or wheel, controls the torque of the traction motor in the air gap and hence the slip size control.
Druhou skupinou jsou metody, které využívají další přímo měřitelné veličiny elektrického pohonu, jako jsou měřená napětí nebo proudy elektrického pohonu. Z těchto veličin již nelze přímo stanovit skluz poháněné nápravy nebo kola pouze lze usuzovat na jejich skluzové chování. Tyto metody mohou také pouze omezovat skluz poháněné nápravy nebo kola. Nevýhodou těchto metod je, že měřené veličiny nemají jednoznačný vztah ke skluzu poháněné nápravy a též jako u první skupiny nelze správně stanovit zadanou, resp. mezní hodnotu porovnávaných veličin, která by odpovídala aktuálním a rychle se měnícím adhezním podmínkám.The second group are methods that use other directly measurable quantities of electric drive, such as measured voltages or currents of electric drive. Of these quantities, the slip of the driven axle can no longer be directly determined, or the wheels can only infer their slip behavior. These methods can also only limit the slip of the driven axle or wheel. The disadvantage of these methods is that the measured quantities do not have a clear relationship to the slip of the driven axle and also, as in the first group, it is not possible to correctly determine the entered, resp. the limit value of the quantities being compared, which would correspond to the current and rapidly changing adhesion conditions.
- 1 CZ 2019 - 525 A3- 1 GB 2019 - 525 A3
Třetí skupinou jsou metody, které využívají metody odhadu neměřitelných veličin na základě znalosti struktury a parametrů soustavy a měření dostupných veličin, jako jsou rychlost otáčení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo kola, zrychlení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo kola, dále měřená napětí nebo proudy elektrického pohonu. Je odhadována hodnota skluzu poháněné nápravy nebo kola nebo hodnota sklonu adhezní charakteristiky. Nevýhodou těchto metod je, že do struktury soustavy je zahrnuta elektrická část pohonu spojená s mechanickou částí, přičemž vlastnosti elektrické části pohonu se mění např. podle aktuálně použité metody řízení a použité modulace a nelze tedy správně stanovit hodnotu skluzu ani zadanou, resp. mezní hodnotu skluzu.The third group consists of methods which use methods of estimation of non-measurable quantities based on knowledge of the structure and parameters of the system and measurement of available quantities such as rotation speed of traction motor or driven axle or wheel, acceleration of traction motor or driven axle or wheel. drive. The slip value of the driven axle or wheel or the slope value of the adhesion characteristic is estimated. The disadvantage of these methods is that the electrical part of the drive connected to the mechanical part is included in the structure of the system. The properties of the electric part of the drive change eg according to the currently used control method and modulation used. slip limit value.
Naproti tomu u předkládaného vynálezu je pohon rozdělen na dvě virtuální samostatné části. Dělicí hranicí je vzduchová mezera v motoru. To dosud známé metody nemají.In contrast, in the present invention, the drive is divided into two virtual separate parts. The dividing line is the air gap in the engine. The previously known methods do not.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro řízení skluzu kol kolejového vozidla, které z okamžitých hodnot odhadovaného aktuálního momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru, resp. z jiné veličiny úměrné momentu na hřídeli trakčního motoru a z okamžitých hodnot úhlové rychlosti otáčení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo kola odhadne sklon adhezní charakteristiky v pracovním bodě bez rušivého vlivu neznámých nebo měnících se parametrů elektrické části pohonu.The above-mentioned deficiencies are eliminated by a device for controlling the wheel slip of the rail vehicle, which from the instantaneous values of the estimated current moment in the air gap of the traction motor resp. from another quantity proportional to the torque on the traction motor shaft and from the instantaneous values of the angular speed of rotation of the traction motor or driven axle or wheel, it estimates the slope of the adhesion characteristic at the operating point without disturbing unknown or changing parameters of the electrical part of the drive.
Zařízení obsahuje blok elektrické části pohonu kolejového vozidla a blok mechanické části pohonu kolejového vozidla, přičemž blok mechanické části pohonu obsahuje hřídel trakčního motoru, rotor a poháněnou nápravu a/nebo poháněné kolo s buď přímo, nebo nepřímo vloženým mechanickým přenosovým ústrojím. Podstatou zařízení je, že dále obsahuje blok modifikace žádaného momentu, mající první vstup pro přivedení vstupního parametru, druhý vstup propojený s výstupem bloku regulátoru a třetí vstup propojený s prvním výstupem bloku zdroje budicího signálu. Blok zdroje budicího signálu přitom obsahuje první generátor pro generování periodického budicího signálu, přičemž výstup tohoto prvního generátoru je propojen s prvním výstupem bloku zdroje budicího signálu. Blok modifikace žádaného momentu je dále svým výstupem propojen se vstupem bloku elektrické části pohonu, jehož první výstup je spojen se vstupem bloku mechanické části pohonu. Zařízení dále obsahuje blok žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a blok odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě s alespoň dvěma vstupy, přičemž výstup tohoto bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě je připojen k pozitivnímu vstupu odečítacího bloku, k jehož negativnímu vstupuje připojen výstup bloku žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Výstup odečítacího bloku je připojen ke vstupu bloku regulátoru, jehož výstup je připojen ke druhému vstupu bloku modifikace žádaného momentu.The apparatus comprises an electric vehicle drive block and a mechanical vehicle drive block, the mechanical drive block comprising a traction motor shaft, a rotor and a driven axle and / or a driven wheel with either a directly or indirectly inserted mechanical transmission device. The essence of the device is further comprising a setpoint torque modification block having a first input for inputting an input parameter, a second input coupled to the output of the controller block and a third input coupled to the first output of the excitation signal source block. The excitation source block comprises a first generator for generating a periodic excitation signal, the output of the first generator being coupled to the first excitation source block output. The torque modification block is further coupled by its output to the input of the drive electrical part, whose first output is coupled to the drive input of the mechanical part of the drive. The apparatus further comprises a set point of adhesion slope at a duty point and a point of slope estimate at a duty point with at least two inputs, the output of the point of slope estimate at a duty point is connected to the positive input of the readout block to which the negative input is connected output of the set point of adhesion characteristic at the operating point. The output of the reading block is connected to the input of the controller block, the output of which is connected to the second input of the torque modification block.
Ve výhodném provedení blok mechanické části pohonu obsahuje snímač pro měření úhlové rychlost otáčení hřídele trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola, přičemž výstup tohoto snímače je propojen s výstupem bloku mechanické části pohonu. Výstup bloku mechanické části pohonu je připojen ke vstupu bloku žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.In a preferred embodiment, the mechanical drive block comprises a sensor for measuring the angular rotational speed of the shaft of the traction motor or driven axle or driven wheel, the output of the sensor being coupled to the output of the mechanical drive block. The output of the mechanical part of the drive is connected to the input of the desired slope of the adhesive characteristic at the operating point.
Výstup bloku mechanické části pohonu je s výhodou připojen také k prvnímu vstupu bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Blok elektrické části pohonu má s výhodou také druhý výstup, který je spojen s druhým vstupem bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.The output of the mechanical drive block is preferably also connected to the first input of the slope of the slope of the adhesive characteristic at the operating point. The drive block of the drive preferably also has a second output which is connected to the second input of the block of estimation of the slope of the adhesive characteristic at the operating point.
Je rovněž výhodné, má-li blok zdroje budicího signálu i druhý výstup a blok odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě má i třetí vstup, k němuž je připojen druhý výstup bloku zdroje budicího signálu.It is also preferred that the excitation signal source block has a second output and the slope estimation block at the operating point also has a third input to which the second excitation signal source output block is connected.
-2 CZ 2019 - 525 A3-2 GB 2019 - 525 A3
Je možné provedení, v němž blok zdroje budicího signálu obsahuje také druhý generátor pro generování synchronizačního signálu se stejnou frekvencí jako periodický budicí signál z prvního generátoru, přičemž výstup tohoto druhého generátoru je propojen s výstupem zdroje budicího signálu.An embodiment is possible in which the excitation signal source block also comprises a second generator for generating a synchronization signal at the same frequency as the periodic excitation signal from the first generator, the output of the second generator being connected to the excitation signal source output.
Ve výhodném provedení blok elektrické části pohonu obsahuje zařízení pro zjištění odhadovaného momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru, přičemž výstup tohoto zařízení je propojen s druhým výstupem bloku elektrické části pohonu.In a preferred embodiment, the electric drive block comprises a device for detecting the estimated torque in the air gap of the traction motor, the output of which is connected to the second output of the electric drive block.
V jiném možném provedení blok odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě obsahuje zařízení pro měření přenosové funkce, která je podílem Laplaceova obrazu úhlové rychlosti otáčení k Laplaceovu obrazu odhadovaného momentu a pro provedení zpětné Laplaceovy transformace z této přenosové fúnkce. Výstup tohoto zařízení připojen k výstupu bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a udává jeho výstupní signál.In another possible embodiment, the slope estimation block of the adhesive characteristic at the operating point comprises a transmission function measurement device that is a ratio of the Laplace angular rotation rate image to the Laplace image of the estimated moment and to perform a backward Laplace transformation from the transfer function. The output of this device is connected to the output of the slope of the slope of the adhesive characteristic at the operating point and indicates its output signal.
Je také možné provedení, v němž je bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě předřazeno zařízení pro měření přímo měřitelných veličin vybraných ze skupiny obsahující přímo měřená napětí elektrického pohonu, přímo měřené proudy elektrického pohonu, rychlost otáčení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola, zrychlení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo kola. Blok odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě obsahuje zařízení pro provádění odhadu z těchto přímo měřitelných veličin, kde výsledkem tohoto odhadu je výstupní signál bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, který je přiveden k výstupu bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.It is also possible to have an apparatus for measuring directly measurable quantities selected from the group comprising directly measured electric drive voltages, directly measured electric drive currents, rotational speed of a traction motor or driven axle or driven wheel, upstream of the operating characteristic slope block at the operating point. acceleration of the traction motor or driven axle or wheel. The slope estimation block at the operating point comprises a device for making an estimate of these directly measurable quantities, which result in an output signal of the slope estimation block at the operating point, which is output to the slope estimation block at the operating point.
Je navržen také způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla v tomto zařízení, jehož podstatou je, že pro řízení skluzu kol kolejového vozidla:There is also provided a method for controlling the slip of a rail vehicle wheel in this device, the principle of which is to control the slip of the rail vehicle wheels:
- se v prvním kroku načte hodnota vstupního parametru, kde tímto vstupním parametrem je žádaná hodnota momentu trakčního motoru ve vzduchové mezeře zadaná buď uživatelem, nebo nadřazeným systémem, nebo hodnota veličiny tomuto parametru úměrná,- in the first step, the value of the input parameter is read, where this input parameter is the setpoint value of the traction motor torque in the air gap entered either by the user or the superior system, or the value of the quantity proportional to this parameter,
- a dále probíhá cyklus, při němž jsou prováděny následující kroky:- and there is a cycle of the following steps:
a. přivedení korekčního faktoru do bloku modifikace žádaného momentu tak, že hodnota tohoto korekčního faktoru je při prvním průběhu cyklu rovna 1 a při každém dalším průběhu cykluje rovna hodnotě na výstupu bloku regulátoru,a. applying a correction factor to the setpoint torque modification block so that the correction factor value is equal to 1 at the first run of the cycle and cycles equal to the value at the output of the controller block at each subsequent run;
b. přivedení vstupního parametru do bloku modifikace žádaného momentu,b. Applying an input parameter to the torque modification block;
c. přivedení periodického budicího signálu z bloku zdroje budicího signálu do bloku modifikace žádaného momentu,c. supplying a periodic excitation signal from the excitation signal source block to a desired torque modification block;
d. po provedení kroků a, b a c proběhne v bloku modifikace žádaného momentu nejprve násobení vstupního parametru korekčním faktorem a poté přičtení periodického budicího signálu k výsledku předchozí operace násobení, čímž se získá modifikovaný žádaný moment ve vzduchové mezeře trakčního motoru,d. following steps a, b and c, in the setpoint torque modification block, the input parameter is first multiplied by a correction factor and then the periodic excitation signal is added to the result of the previous multiplication operation to obtain a modified setpoint torque in the air gap of the traction motor;
e. následuje přivedení tohoto modifikovaného žádaného momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru získaného v kroku d do bloku elektrické části pohonu, jehož vnitřní řídicí obvody na základě modifikovaného žádaného momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru a dalších měřených veličin dle použité metody řízení trakčního motoru generují řídicí signály, které dále generují výkonové napájecí napětí pro trakční motor, které potom generuje hnací nebo brzdný moment ve vzduchové mezeře trakčníhoe. followed by applying this modified torque in the air gap of the traction motor obtained in step d to a block of the electrical part of the drive whose internal control circuits generate control signals based on the modified torque in the air gap of the traction motor and other measured variables which further generate a power supply voltage for the traction motor, which then generates drive or braking torque in the air gap of the traction motor
-3 CZ 2019 - 525 A3 motoru, jehož hodnota se přivádí do bloku mechanické části pohonu. Řídicí obvody bloku elektrické části pohonu generují také hodnotu odhadovaného momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru, která se přivádí do bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě,A3 of the motor, the value of which is fed to the mechanical drive block. The control circuits of the drive electrical block also generate an estimated torque value in the air gap of the traction motor that is fed to the slope of the slope of the adhesion characteristic at the operating point,
f. po kroku e v bloku mechanické části pohonu probíhá přenášení hnacího nebo brzdného momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru na rotor tohoto motoru tak, že hnací nebo brzdný moment přes hřídel trakčního motoru a/nebo další díly roztáčí nebo brzdí poháněnou nápravu a/nebo poháněné kolo, přičemž se měří úhlová rychlost otáčení hřídele motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola,f. after step e of the mechanical drive block, transmission of the driving or braking torque in the air gap of the traction motor to the rotor of the traction motor is such that the driving or braking torque through the traction motor shaft and / or other parts rotates or brakes the driven axle and / or the driven wheel , the angular speed of rotation of the motor shaft or driven axle or driven wheel is measured,
g. přivádění této úhlové rychlosti měřené v kroku f do bloku žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a do bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž ve zmíněném bloku se generuje žádaná hodnota mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě jako funkce úhlové rychlosti otáčení,g. supplying the angular velocity measured in step f to a set point of adhesion characteristic slope at the operating point and to a point of slope estimation of adhesion characteristic at the operating point, wherein said set point of adhesion limit slope at the operating point is generated as a function of angular velocity rotation,
h. přivádění synchronizačního signálu z druhého bloku zdroje budicího signálu do bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě,h. supplying a synchronization signal from the second excitation signal source block to the slope estimation block at the operating point;
i. v bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě dojde po provedení kroků e, g, h nebo při provádění těchto kroků e, g, h na základě úhlové rychlosti, odhadovaného momentu ve vzduchové mezeře trakčního motoru a synchronizačního signálu k provedení odhadu vlastností mechanické části pohonu, z něhož se určí výstupní signál bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž tento výstupní signál je monotónní funkcí odhadnutého sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě,i. in the slope estimation block of the adhesion characteristic at the operating point, or after performing steps e, g, h or e, g, h based on the angular velocity, estimated torque in the air gap of the traction motor and the synchronization signal, the part of the drive from which the output signal of the slope of the slope estimate at the operating point is determined, the output signal being a monotonous function of the estimated slope of the slope at the operating point,
j. v odečítacím bloku se následně provede odečtení žádané hodnoty mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě od výstupního signálu bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž touto odečítací operací se získá hodnota rozdílu, která se přivede do bloku regulátoru, kde se vypočte korekční faktor, jehož hodnota se přivede na výstup bloku regulátoru a odtud do bloku modifikace žádaného momentu. Následně jsou s touto hodnotou korekčního faktoru přivedenou do bloku modifikace žádaného momentu opakovány kroky a až j, dokud uživatel nebo nadřazený systém nedají povel k vypnutí řízení skluzu kol kolejového vozidla.j. in the subtraction block, the setpoint of the adhesion threshold at the operating point is then subtracted from the output signal of the angle of inclination of the adhesion characteristic at the operating point, and this subtraction operation yields the difference value which is fed to the controller block to calculate the correction factor whose value is applied to the output of the controller block and from there to the setpoint torque modification block. Subsequently, with this correction factor value applied to the torque modification block, steps a to j are repeated until the user or the master system has commanded to switch off the slip control of the rail vehicle wheels.
Je možná i varianta tohoto způsobu, při níž se v kterémkoli z kroků od a do j cyklu prostřednictvím uživatele nebo nadřazeného systému změní vstupní parametr, přičemž cyklus obsahující kroky od a do j poté dále pokračuje v nezměněném pořadí kroků s touto změněnou hodnotou vstupního parametru.A variant of this method is also possible in which the input parameter is changed in any of the steps from a to j of the cycle by the user or the master system, the cycle comprising the steps from and to j then continuing in the same sequence of steps with this changed input parameter value.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Příklady provedení zařízení pro řízení skluzu kol kolejového vozidla jsou uvedeny v přiložených obrázcích.Examples of embodiments of the wheel slide control device of a rail vehicle are given in the attached figures.
V obr. 1. je znázorněno jedno z jednodušších provedení vynálezu, v němž má blok 2 elektrické části pohonu pouze jeden první výstup 2.2.In FIG. 1, one simpler embodiment of the invention is shown in which the electric drive block 2 has only one first outlet 2.2.
V obr. 2 je znázorněno o něco složitější provedení, v němž má blok 2 elektrické části pohonu navíc i druhý výstup 2.3, který je propojen s druhým vstupem 6.2 bloku 6 odhadu sklonu adhezníFIG. 2 shows a slightly more complicated embodiment in which the electric drive part 2 has a second output 2.3 which is connected to the second input 6.2 of the slope estimate of the adhesive
-4CZ 2019 - 525 A3 charakteristiky v pracovním bodě. Navíc je přítomno i propojení výstupu 3.2 bloku 3 mechanické části pohonu s dalším, tj. prvním, vstupem 6.1 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.-4GB 2019 - 525 A3 Operating Point Characteristics. In addition, the output 3.2 of the mechanical drive block 3 is connected to another, i.e., the first, input 6.1 of the slope of the adhesive characteristic slope at the operating point.
V obr. 3 je pak znázorněno nejvýhodnější provedení vynálezu, kde je navíc přítomen ještě třetí vstup 6.3 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. V tomto provedení se provádí způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla dle přiložených nároků 8 a 9.FIG. 3 shows the most advantageous embodiment of the invention, in which a third input 6.3 of the block 6 for estimating the slope of the adhesive characteristic at the operating point is also present. In this embodiment, a method for controlling wheel slip of a rail vehicle according to the appended claims 8 and 9 is performed.
V obr. 4 je příklad adhezní charakteristiky kolejového vozidla.Fig. 4 is an example of an adhesion characteristic of a rail vehicle.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní příklady uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoli jako omezení příkladů provedení vynálezu na uvedené případy. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty jsou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.It is to be understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation of the examples to the examples. Those skilled in the art will find or will be able to detect, using routine experimentation, more or less equivalents to specific embodiments of the invention specifically described herein. These equivalents are also included within the scope of the following protection claims.
Důležitým pojmem, který budeme v popisu vynálezu používat, je adhezní charakteristika kolejového vozidla. Taje definovaná jako závislost mezi skluzovou rychlostí a součinitelem tření neboli součinitelem adheze, případně pomocí jiných podobných veličin (např. adhezní síla, adhezní moment). Jeden z možných průběhů takové charakteristiky je znázorněn v obr. 4. Skutečný tvar křivky může být v různých situacích různý, vždy se ale ve směru vodorovné osy zleva doprava vyznačuje nejprve strmějším náběhem, následně maximem a od něj následujícím pozvolným poklesem. Na vodorovné ose může být při obdobném průběhu místo skluzové rychlosti v libovolných jednotkách (obvykle v m/s nebo km/h) vynesena také veličina, která je ze skluzové rychlosti odvozena.An important term to be used in the description of the invention is the adhesion characteristics of the rail vehicle. It is defined as the dependence between the slip velocity and the coefficient of friction or coefficient of adhesion, possibly by other similar variables (eg adhesion force, adhesion moment). One possible course of such a characteristic is shown in Fig. 4. The actual shape of the curve may vary in different situations, but always in the direction of the horizontal axis from left to right is first characterized by a steeper rise, followed by a maximum and then a gradual decrease. On a horizontal axis, a variable derived from the slip velocity can be plotted instead of the slip velocity in arbitrary units (usually m / s or km / h).
Skluzová rychlost je definovaná jako rozdíl rychlosti obvodu kola a rychlosti vozidla. Obě rychlosti jsou měřeny v místě styku kola a kolejnice. Adhezní charakteristika má tvar křivky dle obrázku 4, který je charakteristický tím, že má pouze jeden vrchol - maximum. Stabilní pracovní oblast leží mezi počátkem a vrcholem maximem adhezní charakteristiky. Tvar adhezní charakteristiky závisí na okamžitých adhezních podmínkách, tj. vlhkosti povrchu koleje, nečistotách na koleji apod. Dále je adhezní charakteristika také závislá na okamžité rychlosti vozidla. Z výše uvedeného je zřejmé, že okamžitý průběh adhezní charakteristiky nelze prakticky s dostatečnou přesností předem určit.Slip speed is defined as the difference between the wheel circumference speed and the vehicle speed. Both speeds are measured at the wheel-rail contact point. The adhesion characteristic has the shape of the curve of Figure 4, which is characterized by having only one peak - the maximum. The stable working area lies between the beginning and the peak of the maximum adhesion characteristic. The shape of the adhesion characteristic depends on the instantaneous adhesion conditions, ie rail surface moisture, dirt on the track, etc. Furthermore, the adhesion characteristic is also dependent on the instantaneous speed of the vehicle. From the foregoing, it is clear that the instantaneous course of the adhesion characteristic cannot be predetermined with practically sufficient accuracy.
V rámci celé této přihlášky jsou termíny „skluzová rychlost“ a „skluz“ používány jako synonyma, pojem skluz tedy značí totéž, co výše definovaná skluzová rychlost.Throughout this application, the terms "slip speed" and "slip" are used synonymously, so the term slip means the same as the slip speed defined above.
Pro dosažení stabilní tažné síly vozidla je třeba, aby v každém okamžiku měl součinitel adheze hodnotu menší, než je maximální součinitel adheze okamžité adhezní charakteristiky a skluzová rychlost byla menší, než je skluzová rychlost pro maximální součinitel adheze okamžité adhezní charakteristiky. Tuto podmínku lze také vyjádřit požadavkem, že sklon, tj. derivace okamžité adhezní charakteristiky musí být kladný.In order to achieve a stable traction force of the vehicle, the adhesion coefficient at any time should be less than the maximum adhesion coefficient of the instantaneous adhesion characteristic and the slip velocity should be less than the slip speed for the maximum adhesion coefficient of the instantaneous adhesion characteristic. This condition can also be expressed by the requirement that the slope, ie the derivative of the instantaneous adhesion characteristic, must be positive.
Z výše uvedeného vyplývá, že okamžitý pracovní bod na okamžité adhezní charakteristice je dán velikostí okamžité skluzové rychlosti a okamžité hodnoty součinitele adheze. Společným znakem těchto pracovních bodů na různých adhezních charakteristikách je stejná hodnota sklonu, tedy jinak řečeno stejná hodnota derivace adhezní charakteristiky. Sklon nebo jinak řečeno derivaci v pracovním bodě lze odhadnout různými způsoby, jak bude popsáno níže. Vždy se tak děje v bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, viz obr. 1, 2, 3. Velikost sklonu adhezní charakteristiky v určitém bodě je monotónní funkcí vzdálenosti tohoto bodu odIt follows from the above that the instantaneous operating point on the instantaneous adhesion characteristic is given by the magnitude of the instantaneous slip speed and the instantaneous value of the adhesion coefficient. The common feature of these operating points on different adhesion characteristics is the same slope value, that is to say, the same derivative of the adhesion characteristic. The slope or, in other words, the derivative at the operating point can be estimated in various ways, as described below. This is always done in block 6 of estimation of the slope of the adhesive characteristic at the operating point, see Figures 1, 2, 3. The slope of the slope of the adhesive characteristic at a certain point is a monotonous function of the distance of this point from
-5 CZ 2019 - 525 A3 vrcholu - maxima adhezní charakteristiky. Tato odhadnutá hodnota sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě nebo veličina, která je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, je zpětnovazebním signálem pro blok 7 regulátoru, který funguje jako regulátor skluzu a v případě překročení nastavené hodnoty sklonu začne provádět regulační zásah snižováním žádané hodnoty momentu prostřednictvím korekčního faktoru Kt odesílaného do bloku 1_ modifikace žádaného momentu. Na výstupu bloku 1 je pak modifikovaný žádaný moment Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru. Tím dojde k zabránění překročení vrcholu - maxima adhezní charakteristiky, a tedy k potřebnému řízení skluzu. Blok 7 regulátoru tedy reaguje na změnu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a snaží se, aby nebyla překročena uživatelem nebo nadřazeným systémem nastavená hodnota tohoto sklonu.A3 peak - maximum adhesion characteristics. This estimated value of the adhesion slope at the operating point or a quantity that is a monotone function of the estimated value of the adhesion slope at the operating point is a feedback signal for block 7 of the regulator acting as a slip regulator. torque values by means of a correction factor Kt sent to the torque modification block 7. At the output of block 1 the modified torque Teo in the air gap of the traction motor is then modified. This prevents the peak - peak adhesion characteristic from being exceeded and hence the necessary slip control. Thus, the controller block 7 responds to a change in the slope of the adhesive characteristic at the operating point and attempts not to exceed the slope set by the user or superior system.
Vynález využívá toho, že závislost součinitele adheze mezi kolem a kolejnicí během provozu na skluzu kol kolejového vozidla je nelineární, a proto při provozu vynález umožňuje udržovat adhezi mezi kolem a kolejnicí v nastavených mezích. Termínem „moment“ všude v rámci tohoto popisu rozumíme moment ve vzduchové mezeře trakčního motoru kolejového vozidla. Pod termíny „úměrná, úměrný, úměrné“ se v rámci celé této přihlášky rozumí přímá úměrnost.The invention makes use of the fact that the dependence of the coefficient of adhesion between the wheel and the rail during operation on the wheel slip of the rail vehicle is non-linear and therefore during operation the invention allows keeping the wheel-rail adhesion within set limits. The term 'torque' throughout this description means the moment in the air gap of the rail vehicle traction motor. The terms “proportional, proportional, proportional” throughout this application mean direct proportionality.
V celé této přihlášce se termínem úhlová rychlost ω otáčení míní úhlová rychlost otáčení kteréhokoli prvku ze skupiny rotor trakčního motoru, poháněná náprava nebo poháněné kolo kolejového vozidla, podle toho, na kterém z těchto prvků je umístěn snímač rychlosti. Otáčením trakčního motoru míníme otáčení jeho rotoru či hřídele.Throughout this application, the term angular speed ω refers to the angular speed of rotation of any member of the group of a traction motor rotor, driven axle or driven wheel of a rail vehicle, depending on which of these elements the speed sensor is located. By turning the traction motor we mean the rotation of its rotor or shaft.
Odborníkovi je zřejmé, že mnoho veličin použitých v této přihlášce je závislých na čase. Speciálně jde o veličiny s písmenným označením v seznamu vztahových značek. Tuto závislost pro jednoduchost nebudeme v této přihlášce explicitně zdůrazňovat s výjimkou míst, kde je to důležité pro pochopení prováděných operací (Laplaceova operace u přenosové fúnkce).The skilled artisan will appreciate that many of the variables used in this application are time-dependent. Especially quantities with letter designation in the list of reference signs. For the sake of simplicity, we will not explicitly emphasize this dependency in this application except where it is important to understand the operations being performed (Laplace operation in the transmission functions).
Zařízení obsahuje blok 2 elektrické části pohonu kolejového vozidla a blok 3 mechanické části pohonu kolejového vozidla. Blok 3 mechanické části pohonu obsahuje trakční motor s hřídelem, rotorem a s poháněnou nápravou a/nebo poháněným kolem s buď přímo, nebo nepřímo vloženým mechanickým přenosovým ústrojím. Důležité je, že blok 2 elektrické části pohonu je virtuálně oddělen vzduchovou mezerou od bloku 3 mechanické části pohonu, a v něm je generován hnací nebo brzdný moment Tg, v této vzduchové mezeře trakčního motoru. Nové a podstatné je také to, že zařízení dále obsahuje blok 1 modifikace žádaného momentu, blok 4 žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, blok 5 zdroje budicího signálu, blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a blok 7 regulátoru, přičemž uvedené bloky 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 jsou zapojeny podle obr. 1 až 3.The apparatus comprises a block 2 of the electric part of the rail vehicle drive and a block 3 of the mechanical part of the rail vehicle drive. Block 3 of the mechanical part of the drive comprises a traction motor with a shaft, a rotor and a driven axle and / or a driven wheel with either a directly or indirectly inserted mechanical transmission device. Importantly, the electrical drive block 2 is virtually separated by an air gap from the mechanical drive block 3 and generates a drive or braking torque Tg in this air gap of the traction motor. Also new and essential is that the device further comprises a setpoint torque modification block 1, a setpoint 4 of the desired characteristic curve of the adhesion characteristic at the operating point, a block 5 of the excitation signal source blocks 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 are connected according to FIGS. 1 to 3.
V obr. 1 je zakresleno jedno z jednodušších provedení zařízení pro řízení skluzu kol kolejového vozidla.FIG. 1 depicts one of the simpler embodiments of the wheel slide control device of a rail vehicle.
V tomto provedení má blok 1 modifikace žádaného momentu první vstup 1.1 pro přivedení vstupního parametru Tr, druhý vstup 1.2, kam se přivádí korekční faktor Kt z výstupu 7.2 bloku 7 regulátoru, a třetí vstup 1.3. kam se přivádí periodický budicí signál ATer z prvního výstupu 5.1 bloku 5 zdroje budicího signálu 5. Blok 5 zdroje budicího signálu je uspořádán tak, že obsahuje první generátor pro generování periodického budicího signálu ATer. přičemž výstup tohoto prvního generátoru je propojen s prvním výstupem 5.1 zdroje budicího signálu. Periodický budicí signál ATer má přitom frekvenci Íer vhodnou k analýze systému tvořenému mechanickou částí pohonu v bloku 3. Vhodná frekvence Íer se vybírá podle vlastností mechanické části pohonu a frekvence i amplituda se upřesňují experimentálně.In this embodiment, the torque modification block 1 has a first input 1.1 for inputting the input parameter Tr, a second input 1.2 where the correction factor Kt from the output 7.2 of the controller block 7 is supplied, and a third input 1.3. wherein the periodic excitation signal ATer is supplied from the first output 5.1 of the excitation signal source block 5. The excitation signal source block 5 is arranged to include a first generator for generating the periodic excitation signal ATer. wherein the output of the first generator is coupled to the first output 5.1 of the excitation signal source. The periodic excitation signal ATer has a frequency erer suitable for analysis of the system formed by the mechanical part of the drive in block 3. A suitable frequency erer is selected according to the characteristics of the mechanical part of the drive and the frequency and amplitude are specified experimentally.
Vstupním parametrem Tr přiváděným na první vstup 1.1 bloku 1_ modifikace žádaného momentu je přitom žádaná hodnota momentu trakčního motoru ve vzduchové mezeře zadaná buď uživatelem, nebo nadřazeným systémem, nebo hodnota veličiny tomuto parametru úměrná.The input parameter Tr applied to the first input 1.1 of the torque modification block 7 is the torque reference of the traction motor in the air gap entered either by the user or the superior system, or the value of the quantity is proportional to this parameter.
-6CZ 2019 - 525 A3-6GB 2019 - 525 A3
Hodnota korekčního faktoru Κτ je při prvním průběhu cyklu podle šipek v obr. 1, 2 i 3 rovna 1 a při každém dalším průběhu cyklu je rovna hodnotě na výstupu 7.2 bloku 7 regulátoru. Hodnota korekčního faktoru Κτ nabývá ve všech cyklech typicky hodnot od nuly do jedné, případně dle přání zákazníka hodnot odjím stanoveného minima do jedné.The value of the correction factor Κτ is equal to 1 for the first cycle of the cycle according to the arrows in Figures 1, 2 and 3 and for each subsequent cycle it is equal to the value at output 7.2 of the controller block 7. The value of the correction factor Κτ in all cycles typically takes values from zero to one, or according to the customer's wish, values of the set minimum to one.
V bloku 1_ modifikace žádaného momentu se tedy typicky v násobícím bloku provede násobení vstupního parametru Tr korekčním faktorem Κτ, který nabývá hodnot od nuly do jedné, a poté ve sčítacím bloku přičtení periodického budicího signálu ATer. který nabývá kladných i záporných hodnot, k výsledku předchozí operace násobení, čímž se získá modifikovaný žádaný moment Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru, který není nikdy vyšší než vstupní parametr Tr. Tento modifikovaný žádaný moment Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru se přivede na výstup 1.4 bloku modifikace žádaného momentu. Tento výstup 1.4 je dále propojen se vstupem 2.1 bloku 2 elektrické části pohonu, jehož vnitřní řídicí obvody na základě modifikovaného žádaného momentu Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru a dalších měřených veličin dle použité metody řízení trakčního motoru (např. velikost a fáze napájecího napětí, napájecí frekvence, velikost a fáze napájecího proudu apod.) generují řídicí signály, které dále generují výkonové napájecí napětí pro trakční motor, které potom generuje hnací nebo brzdný moment Tg, ve vzduchové mezeře trakčního motoru, jehož hodnota se přivádí na první výstup 2.2 bloku 2 elektrické části pohonu a odtud na vstup 3.1 bloku 3 mechanické části pohonu.Thus, in the desired torque modification block 7, typically the multiplication block is multiplied by the correction factor Κτ, which takes values from zero to one, and then in the addition block, the periodic excitation signal ATer is added. which takes both positive and negative values to the result of the previous multiplication operation, thereby obtaining a modified torque Teo in the air gap of the traction motor, which is never higher than the input parameter Tr. This modified torque reference Teo in the air gap of the traction motor is applied to output 1.4 of the torque modification block. This output 1.4 is further connected to the input 2.1 of the electric part 2 of the drive, whose internal control circuits based on the modified torque setpoint Teo in the air gap of the traction motor and other measured quantities according to the traction motor control method used frequency, magnitude and phase of the supply current, etc.) generate control signals that further generate the power supply voltage for the traction motor, which then generates the drive or braking torque Tg, in the air gap of the traction motor. of the drive part and from there to the input 3.1 of block 3 of the mechanical part of the drive.
Blok 2 elektrické části pohonu je obvykle realizován tak, že obsahuje střídavý elektrický trakční motor obvykle třífázový, výkonový polovodičový měnič s čidly analogových veličin a řídicími obvykle digitálními řídicími obvody, jejichž vstupem je modifikovaný žádaný moment Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru, který je elektrickou částí pohonu v provedeních dle obr. 2 a 3 přenášen do odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře elektrického trakčního motoru.Generally, the drive block 2 of the drive is realized such that it comprises an AC electric traction motor, typically a three-phase, power semiconductor converter with analogue quantity sensors and control usually digital control circuits whose input is a modified torque Teo in the air gap of the traction motor. 2 and 3 is transmitted to the estimated torque Tg in the air gap of the electric traction motor.
V provedení dle obr. 1 blok 2 elektrické části pohonu neodhaduje odhadovaný moment Tg, protože ho blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě nepotřebuje. Naproti tomu je ve všech provedeních dle obr. 1, 2 i 3 na jednom z výstupů bloku 2 elektrické části pohonu vždy reálná hodnota hnacího nebo brzdného moment Tgr ve vzduchové mezeře trakčního motoru.In the embodiment of FIG. 1, the drive electrical block 2 does not estimate the estimated torque Tg, since the slope of the adhesive characteristic slope at the operating point does not need it. On the other hand, in all the embodiments according to FIGS. 1, 2 and 3, the real value of the driving or braking torque Tg r in the air gap of the traction motor is always at one of the outputs of the drive block 2 of the electrical part.
V bloku 3 mechanické části pohonu probíhá přenášení hnacího nebo brzdného momentu Tgr ve vzduchové mezeře trakčního motoru na rotor tohoto motoru tak, že hnací nebo brzdný moment Tgr přes hřídel trakčního motoru a/nebo další díly roztáčí nebo brzdí poháněnou nápravu a/nebo poháněné kolo.In block 3 of the mechanical part of the drive, transmission of the driving or braking torque Tg r in the air gap of the traction motor to the rotor of this motor takes place by driving or braking torque Tgr over the shaft of the traction motor and / or other parts. .
V bloku 3 mechanické části pohonu je obsažen také snímač pro měření úhlové rychlosti otáčení ω trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola nebo pro měření veličiny, která je na tuto úhlovou rychlost otáčení ω převoditelná, přičemž výstup tohoto snímače je propojen s výstupem 3.2 bloku 3 mechanické části pohonu.Also included in block 3 of the mechanical part of the drive is a sensor for measuring the angular speed of rotation ω of the traction motor or driven axle or driven wheel, or for measuring a quantity that is convertible to this angular speed of rotation ω. mechanical parts of the drive.
Výstup 3.2 bloku 3 mechanické části pohonu je připojen ke vstupu 4.1 bloku 4 žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. V tomto bloku 4 se generuje žádaná hodnota bijm mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, která je buď konstantní, nebo je fúnkcí úhlové rychlosti otáčení ω. Generováním v případě nekonstantní hodnoty biim se rozumí určení žádané hodnoty biim mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě podle okamžité hodnoty úhlové rychlosti otáčení ω. Jak je řečeno výše, v některých případech může být žádaná hodnota bum mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě konstantní, nezávislá na okamžité hodnotě ω. Žádaná hodnota biim mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě se přivádí na výstup 4.2 bloku 4 žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.The output 3.2 of the drive mechanical block 3 is connected to the input 4.1 of the desired adhesion limit slope 4 at the operating point. In this block 4, a setpoint bij m of the slope of the adhesive characteristic at the operating point is generated, which is either constant or is a function of the angular speed of rotation ω. Generation in the case of a non-constant value of bii m means the determination of the reference value bii m of the slope of the adhesion characteristic at the operating point according to the instantaneous value of the angular speed ω. As mentioned above, in some cases, the set point m m of the slope of the adhesive characteristic at the operating point may be constant, independent of the instantaneous value ω. The set point bii m of the adhesion limit slope at the operating point is output to block 4.2 of the setpoint slope of the adhesion characteristic at the operating point.
Zařízení dále obsahuje blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě s alespoň dvěma vstupy.The apparatus further comprises a block 6 for estimating the slope of the adhesive characteristic at the operating point with at least two inputs.
-7 CZ 2019 - 525 A3-7 GB 2019 - 525 A3
Blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě je realizován tak, aby na základě veličin na vstupech tohoto bloku 6 odhadoval vlastnosti systému, tvořeného mechanickou částí pohonu v bloku 3 tak, aby výstupní signál best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě dával hodnotu, která je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Specifickým příkladem této monotónní funkce je přitom přímá úměrnost, výstupní signál best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě je pak monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Zahrnuta je rovněž varianta, kdy je koeficient této přímé úměrnosti roven jedné a výstupní signál best bloku 6_odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě je tedy roven odhadovanému sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.Block 6 estimating inclination adhesive characteristics at the operating point is carried out so that on the basis of values to the inputs of the block 6 of the estimated properties of the system formed by the mechanical drive components in the block 3 so that the output signal b est block 6 estimating inclination adhesive characteristics at the operating point gave a value that is a monotone function of the estimated slope of the adhesive characteristic at the operating point. A specific example of monotonic function is thereby in direct proportion, the output signal of block 6 b est estimating inclination adhesive characteristics at the operating point then is a monotonic function of the estimated slope adhesive characteristics at the operating point. Included is also a variant in which the coefficient of proportionality is equal to the direct one and the output signal b est block 6_odhadu inclination adhesive characteristics at the operating point is therefore equal to the estimated inclination adhesive characteristics at the operating point.
Blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě může být v jednom provedení vynálezu, které odpovídá obr. 1, realizován např. následujícím způsobem: je mu předřazeno zařízení pro měření přímo měřitelných veličin vybraných ze skupiny obsahující přímo měřená napětí elektrického pohonu, přímo měřené proudy elektrického pohonu, rychlost otáčení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola, zrychlení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo kola. Blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě má alespoň dva vstupy, přičemž na každý z nich je přiváděna jedna z těchto přímo měřitelných veličin. Blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě pak obsahuje zařízení pro provádění odhadu z těchto přímo měřitelných veličin, kde výsledkem tohoto odhadu je určení výstupního signálu best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, kde tento výstupní signál best je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a je přiveden k výstupu 6.4 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.In one embodiment of the invention, which corresponds to Fig. 1, the slope estimation block 6 of the adhesion characteristic may be realized, for example, as follows: it is preceded by a device for measuring directly measurable quantities selected from the group consisting of directly measured electrical drive voltages, directly measured currents electric drive, rotation speed of the traction motor or driven axle or driven wheel, acceleration of the traction motor or driven axle or wheel. The slope estimation block 6 at the operating point has at least two inputs, each of which is supplied with one of these directly measurable quantities. Block 6 estimating inclination adhesive characteristics at the operating point then includes means for performing the estimation of the directly measurable values, wherein the result of this estimation is the determination of the output signal b est block 6 estimating inclination adhesive characteristics at the operating point where the output signal b est monotone function the estimated slope of the adhesive characteristic at the operating point and is supplied to the output 6.4 of the slope of the slope of the adhesive characteristic at the operating point.
Další možná provedení bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě budou popsána u obrázků 2 a 3.Other possible embodiments of the slope estimation block 6 at the operating point will be described in Figures 2 and 3.
Výstup 6.4 tohoto bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě s hodnotou výstupního signálu best je připojen k pozitivnímu vstupu odečítacího bloku, k jehož negativnímu vstupu je připojen výstup 4.2 bloku 4 žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě s žádanou hodnotou bum mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Výstup odečítacího bloku Ab= best- bnm je dále připojen ke vstupu 7.1 bloku regulátoru 7, jehož výstup 7.2 s hodnotou korekčního faktoru Kt je připojen ke druhému vstupu 1.2 bloku 1 modifikace žádaného momentu. S touto hodnotou korekčního faktoru Kt přivedenou do bloku 1 modifikace žádaného momentu pak znovu probíhá cyklus znázorněný v obr. 1 šipkami, dokud uživatel nebo nadřazený systém nedají povel k vypnutí řízení skluzu kol kolejového vozidla.The output 6.4 of this block 6 of the slope estimation at the duty point with the output signal value b es t is connected to the positive input of the subtraction block, to the negative input of which the output 4.2 of the block 4 the slope of the adhesive characteristic at the operating point. The output of the reading block Ab = b est - bn m is further connected to input 7.1 of the controller 7, whose output 7.2 with the correction factor value Kt is connected to the second input 1.2 of the torque modification block 1. With this value of the correction factor Kt applied to the torque modification block 1, the cycle shown in the arrows in FIG. 1 is then repeated until the user or the master system has commanded to switch off the slip control of the rail vehicle wheels.
Blok 7 regulátoru je realizován jako regulátor, který zajišťuje stabilitu a takové dynamické vlastnosti, které zaručují kvalitní regulaci sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě při změnách adheze.The regulator block 7 is implemented as a regulator that provides stability and dynamic properties that guarantee a good control of the slope of the adhesive characteristic at the operating point when the adhesion changes.
Kdykoli v průběhu cyklu znázorněného v obr. 1 šipkami se přitom prostřednictvím uživatele nebo nadřazeného systému může změnit vstupní parametr Tr, přičemž cyklus poté dále pokračuje v nezměněném pořadí kroků ve směru šipek s touto změněnou hodnotou vstupního parametru Tr. Totéž platí i pro provedení znázorněná v obr. 2 a 3, kde je směr průběhu cyklu rovněž znázorněn šipkami.At any time during the cycle represented by the arrows in FIG. 1, the input parameter Tr can be changed by the user or the master system, and the cycle then continues to change the order of steps in the direction of the arrows with this changed value of the input parameter Tr. The same applies to the embodiments shown in FIGS. 2 and 3, where the direction of the cycle is also indicated by arrows.
Příkladné provedení v obr. 2 se liší od provedení v obr. 1 tím, že výstup 3.2 bloku 3 mechanické části pohonu nesoucí hodnotu úhlové rychlosti otáčení oje připojen také k prvnímu vstupu 6.1 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a že blok 2 elektrické části pohonu má navíc také druhý výstup 2.3, který je spojen s druhým vstupem 6.2 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. Blok 2 elektrické části pohonu přitom obsahujeThe exemplary embodiment in Fig. 2 differs from the embodiment in Fig. 1 in that the output 3.2 of the mechanical drive block 3 bearing the value of the angular speed of the drawbar is also connected to the first input 6.1 of the adhesion characteristic inclination block 6 at the operating point. In addition, the second output 2.3 is connected to the second input 6.2 of the block 6 for estimating the slope of the adhesive characteristic at the operating point. The block 2 comprises the electrical parts of the drive
-8CZ 2019 - 525 A3 zařízení pro zjištění odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře trakčního motoru, přičemž výstup tohoto zařízení je propojen s druhým výstupem 2.3 bloku 2 elektrické části pohonu.2019-525 A3 an apparatus for determining the estimated torque Tg in the air gap of a traction motor, the output of which is coupled to the second output 2.3 of the drive electrical block 2.
Další části a funkce zařízení jsou stejné jako ve výše popsaném provedení dle obr. 1, cyklus probíhá tak, jak je v obr. 2 znázorněno šipkami.The other parts and functions of the device are the same as in the above-described embodiment of FIG. 1, the cycle proceeding as shown in FIG. 2 by arrows.
Blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě v provedení dle obr. 2 může obsahovat zařízení pro měření přenosové funkce, která je podílem Laplaceova obrazu úhlové rychlosti otáčení co(t) k Laplaceovu obrazu odhadovaného momentu Tg(t), kde t značí čas, a pro provedení zpětné Laplaceovy transformace z této přenosové funkce, kde výstup tohoto zařízení s hodnotou zpětné Laplaceovy transformace přenosové funkce je připojen k výstupu 6.4 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a udává jeho výstupní signál best, který je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.The working point slope estimation block 6 of the embodiment of FIG. 2 may include a transmission function measurement device that is a ratio of the Laplace image of the angular rotation speed co (t) to the Laplace image of the estimated torque Tg (t), where t is time, and to perform a backward Laplace transform from the transfer function, wherein the output of the backward Laplace transform function of the transfer function is connected to the output 6.4 of the slope estimation block 6 at the operating point and indicates its output signal best, which is a monotone function of the estimated slope operating point characteristics.
Fungování zařízení znázorněných v jednodušších variantách dle obr. 1 a obr. 2 bude více objasněno až poté, co objasníme nejvýhodnější provedení dle obr. 3.The operation of the devices shown in the simpler variants of FIGS. 1 and 2 will be explained more fully only after the most preferred embodiment of FIG. 3 has been elucidated.
U provedení znázorněného v obr. 3 je patrné, že blok 5 zdroje budicího signálu zde má oproti provedení dle obr. 1 a 2 navíc i druhý výstup 5.2 a blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě má i třetí vstup 6.3, k němuž je připojen druhý výstup 5.2 bloku 5 zdroje budicího signálu. Blok 5 zdroje budicího signálu přitom obsahuje také druhý generátor pro generování synchronizačního signálu Syne se stejnou frekvencí Íer jako periodický budicí signál ATer z prvního generátoru, přičemž výstup tohoto druhého generátoru je propojen s výstupem 5.2 zdroje budicího signálu.In the embodiment shown in FIG. 3, it is evident that the excitation signal source block 5 here has, in addition to the embodiment of FIGS. 1 and 2, a second output 5.2, and the slope estimation block 6 at the operating point also has a third input 6.3. the second output 5.2 of the excitation signal source block 5 is connected. The excitation signal source block 5 also comprises a second generator for generating a synchronization signal Syne with the same frequency er r as the periodic excitation signal ATer from the first generator, the output of the second generator being connected to the output 5.2 of the excitation signal.
V provedení dle obr. 3 blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě na základě svých vstupních veličin, kterými jsou úhlová rychlost otáčení ω a odhadovaný moment Tg. odhaduje vlastnosti systému tvořeného mechanickou částí pohonu v bloku 3 tak, aby výstupní signál best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě dával hodnotu, která je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.In the embodiment of FIG. 3, a block 6 of estimating the slope of the adhesive characteristic at the operating point based on its input variables, namely the angular rotational speed ω and the estimated torque Tg. estimates the properties of the system formed by the mechanical part of the drive in block 3 so that the output signal of best block 6 of the slope estimation at the operating point gives a value that is a monotonic function of the estimated slope of the adhesion characteristic at the operating point.
Výstupní signál best se získá odhadem z okamžité hodnoty fázového posuvu mezi odezvou injektovaného periodického budicího signálu ATer v okamžité hodnotě odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře a odezvou tohoto injektovaného periodického budicího signálu ATer v okamžité hodnotě úhlové rychlosti ω otáčení trakčního motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola. Dvě periodicky se měnící složky periodického budicího signálu ATer a signálu okamžité hodnoty odhadovaného momentu Tg mají mezi sebou fázový posuv, který se mění podle sklonu adhezní charakteristiky a stím se mění i výstupní signál best· Takto získaný výstupní signál best se opět přivede na výstup 6.4 bloku odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.The output signal b est to obtain an estimate of the instantaneous value of the phase shift between the response of the injected periodic excitation signal ater the instantaneous value of the estimated torque Tg in the air gap and the response of the injected periodic excitation signal ater the instantaneous value of the angular velocity ω of rotation of the traction motor or the driven axle or driven wheels. The two periodically changing components of the periodic excitation signal ATer and the instantaneous value signal of the estimated torque value Tg have a phase shift between them which varies according to the slope of the adhesion characteristic and the output signal b es t thus changes. 6.4 of the slope of the slope of the adhesive characteristic at the operating point.
Pro přehlednost ještě uveďme souhrnně přehled jednotlivých bloků zařízení a jejich typická provedení:For the sake of clarity, let's give a summary of the individual blocks of equipment and their typical designs:
Blok 1 modifikace požadovaného momentu je realizován v digitální podobě následujícím způsobem. Vstupní parametr Tr je pomocí násobícího bloku násoben s korekčním faktorem Kt, přitom korekční faktor Kt nabývá hodnot od nuly do jedné. Výstup násobícího bloku je veden do sčítacího bloku, ve kterém je přičítán periodický budicí signál ATer. který nabývá obou polarit. Výstup sčítacího bloku, tj. modifikovaný žádaný moment Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru, je současně výstupním signálem celého bloku 1 modifikace požadovaného momentu.The desired torque modification block 1 is implemented in digital form as follows. The input parameter Tr is multiplied with the correction factor Kt by means of a multiplication block, while the correction factor Kt takes values from zero to one. The output of the multiplication block is fed to an addition block in which a periodic excitation signal ATer is added. which acquires both polarities. The output of the addition block, ie the modified torque reference Teo in the air gap of the traction motor, is simultaneously the output signal of the entire torque modification block 1.
Blok 2 elektrické části pohonu je obvykle realizován tak, že obsahuje stator třífázového asynchronního trakčního motoru, výkonový polovodičový třífázový střídač s IGBT tranzistory a s čidly analogových veličin a digitální řídicí obvody, jejichž vstupem je modifikovaný žádanýBlock 2 of the electrical part of the drive is usually implemented as comprising a stator of a three-phase asynchronous traction motor, a power semiconductor three-phase inverter with IGBT transistors and analogue sensors and digital control circuits whose input is a modified setpoint
-9CZ 2019 - 525 A3 moment Teo. Digitální řídicí obvody na základě vstupního modifikovaného žádaného momentu Teo a dalších měřených veličin generují řídicí signály pro výkonové IGBT tranzistory měniče, který generuje výkonové třífázové napájecí napětí pro asynchronní trakční motor, který potom generuje hnací nebo brzdný moment Tgr ve vzduchové mezeře asynchronního trakčního motoru.-9GB 2019 - 525 A3 torque Teo. Digital control circuits, based on the input modified torque Teo and other measured variables, generate control signals for the IGBT power transistors of the drive, which generates a three-phase power supply voltage for the asynchronous traction motor, which then generates drive or braking torque Tg r in the air gap of the asynchronous traction motor.
V provedeních dle obr. 2 a 3 řídicí obvody současně generují aktuální hodnotu odhadovaného momentu Tg pro blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.In the embodiments of FIGS. 2 and 3, the control circuits simultaneously generate the current value of the estimated torque Tg for the block 6 of the slope estimation of the adhesion characteristic at the operating point.
Blok 3 mechanické části pohonu obvykle obsahuje rotor asynchronního trakčního motoru, převodovku, poháněnou nápravu se všemi pružnými a tlumicími prvky. Hnací nebo brzdný moment Tgr ve vzduchové mezeře je přenášen na rotor asynchronního motoru a přes jeho hřídel a převodovku roztáčí nebo brzdí poháněnou nápravu. Na hřídeli trakčního motoru je v příkladném provedení umístěno zubové čidlo a pomoci snímačů je měřena úhlová rychlost otáčení ω.Block 3 of the mechanical part of the drive usually comprises an asynchronous traction motor rotor, a gearbox, a driven axle with all the elastic and damping elements. The driving or braking torque Tg r in the air gap is transmitted to the rotor of the asynchronous motor and spins or brakes the driven axle through its shaft and transmission. In the exemplary embodiment, a toothed sensor is placed on the shaft of the traction motor and the angular speed of rotation ω is measured by means of sensors.
Blok 4 žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě je typicky realizován v digitální podobě. Tento blok generuje žádanou hodnotu mezního sklonu biim adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přitom y-souřadnice na adhezní charakteristice je typicky úměrná součiniteli adheze a x-souřadnice potom typicky odpovídá řízenému skluzu. Generovaná žádaná hodnota mezního sklonu biim adhezní charakteristiky v pracovním bodě je typicky funkcí úhlové rychlosti otáčení ω.Block 4 of the desired slope of the adhesive characteristic at the operating point is typically implemented in digital form. This block generates a set point bii m of the adhesion characteristic at the operating point, where the γ-coordinate on the adhesion characteristic is typically proportional to the adhesion coefficient and the x-coordinate then typically corresponds to the controlled slip. The generated reference point of the slope bii m of the adhesion characteristic at the operating point is typically a function of the angular speed of rotation ω.
Blok 5 zdroje budicího signálu je typicky realizován v digitální podobě a generuje periodický sinusový budicí signál ATer o vhodné frekvenci fyga amplitudě. Současně je v provedení dle obr. 3 v bloku 5 zdroje budicího signálu generován i synchronizační signál Syne, který se přivádí na třetí vstup 6.3 bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě o shodné frekvenci Íer jako periodický budicí signál ATer. Synchronizační signál Syne může být případně generován i v samostatném bloku mimo blok 5, funkce zařízení ale zůstává stejná.The excitation signal source block 5 is typically implemented in digital form and generates a periodic sine excitation signal ATer of a suitable phyga amplitude frequency. At the same time, in the embodiment according to FIG. 3, in the excitation signal source block 5, a synchronization signal Syne is also generated, which is applied to the third input 6.3 of the adhesion characteristic slope estimation block 6 at the operating point. Alternatively, a sync signal Syne may be generated in a separate block outside block 5, but the function of the device remains the same.
Blok 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě je typicky realizován v digitální podobě, různá jeho možná provedení byla popsána výše. Blok 7 regulátoru je typicky realizován jako diskrétní PS regulátor s omezením na výstupu. Parametry regulátoru jsou zvoleny tak, aby zajišťovaly stabilitu a takové dynamické parametry, které zaručují kvalitní regulaci sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě při změnách součinitele adheze. Sklon adhezní charakteristiky v pracovním bodě se mění povětrnostními a adhezními podmínkami. Blok 7 regulátoru se snaží udržovat hodnotu výstupního signálu best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě větší nebo rovnou žádané hodnotě biim mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě tím, že mění hodnotu korekčního faktoru Kt a tím v bloku 1 modifikace žádaného momentu i hodnotu modifikovaného žádaného momentu Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru. Tímto způsobem je řízen skluz kol kolejového vozidla podle aktuálních adhezních a povětrnostních podmínek.The slope estimation block 6 of the adhesive characteristic at the operating point is typically implemented in digital form, various possible embodiments of which have been described above. The controller block 7 is typically implemented as a discrete PS controller with output limitation. The controller parameters are selected to provide stability and dynamic parameters that guarantee good control of the slope of the adhesive characteristic at the operating point when the adhesion coefficient changes. The slope of the adhesive characteristic at the operating point varies by weather and adhesion conditions. Block 7 of the controller attempts to maintain the output value b est block 6 estimating inclination adhesive characteristics at the operating point is greater than or equal to the setpoint bii m marginal propensity adhesive characteristics at the operating point by changing the value of the correction factor Kt and thereby block one modification torque command i the value of the modified torque Teo in the air gap of the traction motor. In this way the wheel slip of the rail vehicle is controlled according to the current adhesion and weather conditions.
V zařízení podle obr. 3 je prováděn způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla, při němž se pro řízení skluzu kol kolejového vozidla:In the device according to FIG. 3, a method for controlling the wheel slip of a rail vehicle is provided, in which, for controlling the wheel slip of a rail vehicle:
- v prvním kroku načte hodnota vstupního parametru Tr, kde tímto vstupním parametrem Tr je žádaná hodnota momentu trakčního motoru ve vzduchové mezeře zadaná buď uživatelem, nebo nadřazeným systémem, nebo hodnota veličiny tomuto parametru úměrná,- reads, in the first step, the value of the input parameter Tr, where this input parameter Tr is the air-gap torque setpoint of the traction motor entered either by the user or the superior system, or a value proportional to this parameter,
- a dále probíhá cyklus, při němž jsou prováděny následující kroky:- and there is a cycle of the following steps:
a. přivedení korekčního faktoru Kt do bloku 1_ modifikace žádaného momentu tak, že hodnota tohoto korekčního faktoru Kt je při prvním průběhu cyklu rovna 1 a při každém dalším průběhu cyklu je rovna hodnotě na výstupu bloku 7 regulátoru,supplying a correction factor Kt to the torque modification block 7 so that the value of this correction factor Kt is equal to 1 at the first cycle and equal to the output at the controller block 7 at each subsequent cycle,
b. přivedení vstupního parametru Tr do bloku 1 modifikace žádaného momentu,b. bringing the input parameter Tr into the torque modification block 1,
- 10CZ 2019 - 525 A3- 10GB 2019 - 525 A3
c. přivedení periodického budicího signálu ATer z bloku 5 zdroje budicího signálu do bloku 1 modifikace žádaného momentu,c. supplying a periodic excitation signal ATer from block 5 of the excitation signal source to block 1 of the torque modification;
d. po provedení kroků a, b a c proběhne v bloku 1 modifikace žádaného momentu nejprve násobení vstupního parametru Tr korekčním faktorem Κτ a poté přičtení periodického budicího signálu ATer k výsledku předchozí operace násobení, čímž se získá modifikovaný žádaný moment Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru,d. after the steps a, b and c have been performed, in the torque modification block 1, the input parameter Tr is multiplied by the correction factor Κτ and then the periodic excitation signal ATer is added to the previous multiplication operation to obtain the modified torque Teo.
e. následuje přivedení tohoto modifikovaného žádaného momentu Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru získaného v kroku d do bloku 2 elektrické části pohonu, jehož vnitřní řídicí obvody na základě modifikovaného žádaného momentu Teo ve vzduchové mezeře trakčního motoru a dalších měřených veličin dle použité metody řízení trakčního motoru generují řídicí signály, které dále generují výkonové napájecí napětí pro trakční motor, které potom generuje hnací nebo brzdný moment Tg, ve vzduchové mezeře trakčního motoru, jehož hodnota se přivádí do bloku 3 mechanické části pohonu, přičemž řídicí obvody bloku 2 elektrické části pohonu generují také hodnotu odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře trakčního motoru, která se přivádí do bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě,e. this is followed by applying this modified torque Teo in the air gap of the traction motor obtained in step d to the electric drive part 2, whose internal control circuits based on the modified torque Teo in the air gap of the traction motor and other measured variables generate control signals that further generate a power supply voltage for the traction motor, which then generates drive or braking torque Tg, in the air gap of the traction motor, the value of which is fed to the drive mechanical block 3, the value of the estimated torque Tg in the air gap of the traction motor that is fed to block 6 of the slope estimation at the operating point,
f. po kroku e v bloku 3 mechanické části pohonu probíhá přenášení hnacího nebo brzdného momentu Tg, ve vzduchové mezeře trakčního motoru na rotor tohoto motoru tak, že hnací nebo brzdný moment Tg, přes hřídel trakčního motoru a/nebo další díly roztáčí nebo brzdí poháněnou nápravu a/nebo poháněné kolo, přičemž se měří úhlová rychlost ω otáčení hřídele motoru nebo poháněné nápravy nebo poháněného kola,f. after step e in block 3 of the mechanical part of the drive, transmission of the driving or braking torque Tg, in the air gap of the traction motor to the rotor of the motor, is such that driving or braking torque Tg over the traction motor shaft and / or other parts and / or a driven wheel, measuring the angular speed ω of the rotation of the motor shaft or driven axle or driven wheel,
g. přivádění této úhlové rychlosti ω měřené v kroku f do bloku 4 žádaného mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě a do bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž ve zmíněném bloku 4 se generuje žádaná hodnota bijm mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě jako funkce úhlové rychlosti otáčení ω,g. The feeding of the angular velocity ω measured in step f in block 4 of the desired marginal propensity adhesive characteristics at the operating point and in block 6 the estimate slope adhesive characteristics at the operating point, wherein, in the block 4 generates setpoint bij m marginal propensity adhesive characteristics operating point as a function of angular rotation speed ω,
h. přivádění synchronizačního signálu (Syne) z bloku 5 zdroje budicího signálu do bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě,h. supplying a synchronization signal (Syne) from block 5 of the excitation signal source to block 6 to estimate the slope of the adhesive characteristic at the operating point;
i. v bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě dojde po provedení kroků e, g, h nebo při provádění těchto kroků e, g, h na základě úhlové rychlosti otáčení ω, odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře trakčního motoru a synchronizačního signálu Syne k provedení odhadu vlastností mechanické části pohonu, z něhož se určí výstupní signál best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž tento výstupní signál best je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě,i. in block 6 of the slope estimation of the adhesion characteristic at the operating point, following steps e, g, h or e, g, h based on the angular rotational speed ω, the estimated torque Tg in the air gap of the traction motor and the sync signal to estimate the properties of the mechanical part of the drive of which is determined by the output signal of block 6 b est estimating inclination adhesive characteristics at the operating point, wherein the output signal b est is a monotonic function of the estimated slope adhesive characteristics at the operating point,
j. v odečítacím bloku se následně provede odečtení žádané hodnoty bum mezního sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě od výstupního signálu best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž touto odečítací operací se získá hodnota Ab, která se přivede do bloku 7 regulátoru, kde se vypočte korekční faktor Κτ, jehož hodnota se přivede na výstup bloku 7 regulátoru a odtud do bloku 1 modifikace žádaného momentu, načež jsou s touto hodnotou korekčního faktoru Κτ přivedenou do bloku 1 modifikace žádaného momentu opakovány kroky a až j, dokud uživatel nebo nadřazený systém nedají povel k vypnutí řízení skluzu kol kolejového vozidla.e., in a subtraction unit subsequently performs subtraction setpoint boom marginal propensity adhesive characteristics at the operating point of the output signal b est block 6 estimating inclination adhesive characteristics at the operating point, said subtraction operation yields a value AB, which is fed to the block 7 of the controller , where a correction factor Κτ is calculated, the value of which is applied to the output of the controller block 7 and from there to the torque modification block 1, whereupon steps a to j are repeated with this correction factor value Κτ applied to the torque modification block 1. the higher-level system will not command the slip control of the rail vehicle wheels.
Při tomto způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla lze v kterémkoli z kroků od a do j cyklu prostřednictvím uživatele nebo nadřazeného systému změnit vstupní parametr Tr, přičemž cyklusWith this method of controlling the wheel slip of the rail vehicle, the input parameter Tr can be changed in any of the steps from a to j of the cycle via the user or the master system, wherein the cycle
- 11 CZ 2019 - 525 A3 obsahující kroky od a do j poté dále pokračuje v nezměněném pořadí kroků s touto změněnou hodnotou vstupního parametru Tg.A3, comprising steps from and to j, then continues to change the order of steps with this changed value of the input parameter Tg.
V provedeních dle obr. 1 a 2 lze provádět způsob řízení skluzu kol kolejového vozidla obdobným způsobem, jen s vynecháním či modifikací některých kroků. V provedení dle obr. 1 je tak vynechána následující část kroku e: řídicí obvody bloku 2 elektrické části pohonu generují také hodnotu odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře trakčního motoru, která se přivádí do bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě. V provedení dle obr. 1 je také vynechána následující část kroku g: přivádění této úhlové rychlosti ω měřené v kroku f do bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, the method of controlling the slipping of the wheels of a rail vehicle can be carried out in a similar way, only with the omission or modification of some steps. Thus, in the embodiment of Fig. 1, the following part of step e is omitted: the control circuits of the drive electrical block 2 also generate an estimated value Tg in the air gap of the traction motor that is fed to the slope estimation block 6 at the duty point. In the embodiment of Fig. 1, the following part of step g is also omitted: feeding this angular velocity ω measured in step f to block 6 of the slope of the adhesive characteristic at the operating point.
V provedení dle obr 1 a 2 je vynechán krok h.In the embodiment of Figures 1 and 2, step h is omitted.
Krok i je v provedení podle obr. 1 nahrazen následujícím postupem: v bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě dojde po provedení kroků e, g, h nebo při provádění těchto kroků e, g, h na vstupů k provedení odhadu vlastností mechanické části pohonu, z něhož se určí výstupní signál best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž tento výstupní signál best je monotónní fiinkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.Step i in the embodiment of Fig. 1 is replaced by the following procedure: in block 6 of estimation of the slope of the adhesive characteristic at the operating point, after performing steps e, g, h or input steps e, g, h, the drive of which is determined by the output signal of block 6 b est estimating inclination adhesive characteristics at the operating point, wherein the output signal b est is the estimated slope of monotone fiinkcí adhesive characteristics at the operating point.
V provedení dle obr. 2 je krok i nahrazen v bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě tak, že po provedení kroků e, g, h nebo při provádění těchto kroků e, g, h na základě úhlové rychlosti otáčení ω a odhadovaného momentu Tg ve vzduchové mezeře trakčního motoru se provede odhad vlastností mechanické části pohonu, z něhož se určí výstupní signál best bloku 6 odhadu sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě, přičemž tento výstupní signál best je monotónní funkcí odhadovaného sklonu adhezní charakteristiky v pracovním bodě.In the embodiment of FIG. 2, step i is replaced in block 6 of the slope estimation of the adhesion characteristic at the operating point such that after or during steps e, g, h based on the angular rotation speed ω and the estimated torque Tg in the air gap of the traction motor is made to estimate the properties of the mechanical part of the drive from which the best signal 6 of the slope of the adhesive characteristic at the operating point is determined, this output signal being the monotone function of the estimated slope of the adhesive characteristic at the operating point.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Výše popsané zařízení lze využít ve všech kolejových vozidlech s elektrickým motorem. Použití výše popsaného zařízení umožňuje provozovat kolejová vozidla s větším zatížením, tj. větším momentem motoru bez prokluzu kol. Tím se dosáhne většího využití kolejového vozidla a menšího opotřebení kol a kolejnic.The device described above can be used in all rail vehicles with an electric motor. The use of the above-described device makes it possible to operate the rolling stock with a higher load, i.e. a higher engine torque without wheel slip. This results in greater utilization of the rail vehicle and less wear on the wheels and rails.
PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-525A CZ2019525A3 (en) | 2019-08-10 | 2019-08-10 | A device for controlling a rail vehicle wheel slip and a method of controlling wheel slip of a rail vehicle in this device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-525A CZ2019525A3 (en) | 2019-08-10 | 2019-08-10 | A device for controlling a rail vehicle wheel slip and a method of controlling wheel slip of a rail vehicle in this device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308113B6 CZ308113B6 (en) | 2020-01-08 |
| CZ2019525A3 true CZ2019525A3 (en) | 2020-01-08 |
Family
ID=69140744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-525A CZ2019525A3 (en) | 2019-08-10 | 2019-08-10 | A device for controlling a rail vehicle wheel slip and a method of controlling wheel slip of a rail vehicle in this device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2019525A3 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0469002A (en) * | 1990-07-03 | 1992-03-04 | Railway Technical Res Inst | Control method for inverter electric vehicle |
| AT503060A1 (en) * | 2005-04-28 | 2007-07-15 | Siemens Transportation Systems | ADAPTIVE SLIDE PROTECTION FOR RAIL VEHICLES |
| CN103245610B (en) * | 2013-05-17 | 2015-07-15 | 清华大学 | Method for estimating pavement peak attachment coefficients of distributed driving electric vehicle |
| ITUA20162295A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-05 | Faiveley Transport Italia Spa | Procedure for the control and possible recovery of the adherence of the wheels of controlled axles of a railway vehicle. |
-
2019
- 2019-08-10 CZ CZ2019-525A patent/CZ2019525A3/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ308113B6 (en) | 2020-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2009214833B2 (en) | Traction control system and method | |
| RU2735967C2 (en) | Control method and possible recovery of wheels of controlled axis of railway vehicle | |
| CN109895754B (en) | Train anti-skid control method and control device based on optimal slip rate | |
| KR101679669B1 (en) | Testing system for drive-train | |
| CN1842432B (en) | Electric vehicle controller | |
| JP2016222134A (en) | Electric brake device | |
| JP5339121B2 (en) | Slip rate estimation device and method, and slip rate control device and method | |
| JP2008539112A (en) | Adaptive sliding protection for rail vehicles using slip regulators | |
| EP3680123A1 (en) | Method for controlling a railway vehicle, a controller and a railway vehicle | |
| JP2016078620A (en) | Electric brake device | |
| CZ2019525A3 (en) | A device for controlling a rail vehicle wheel slip and a method of controlling wheel slip of a rail vehicle in this device | |
| WO2015075807A1 (en) | Electric vehicle control system | |
| US20190299954A1 (en) | Method for estimating the coefficient of friction of a hydraulic brake system | |
| CZ33257U1 (en) | Equipment to control wheel slip in railways vehicle | |
| CN211809553U (en) | Electric vehicle driving/braking anti-skid control system based on electric transmission | |
| RU2010128936A (en) | METHOD AND REGULATING DEVICE FOR CONTROL OF DRIVING AND BRAKE EFFORTS OF VEHICLE, AND ALSO VEHICLE WITH REGULATING DEVICE | |
| Ammari et al. | Longitudinal modelling of Electric Vehicle driven by a BLDC In-Wheel Motor based on Pacejka tire model | |
| JP2002281606A (en) | Motor controller and motor control method | |
| RU2298166C1 (en) | Method of determining grip of wheel with airdrome pavement | |
| JP6225081B2 (en) | Pseudo load torque generator for rotary motor torque tester | |
| JP2000197203A (en) | Control of electric brake and device thereof | |
| CN110099828A (en) | The method and evaluation electronics that main braking cylinder pressure in the braking system of the brake booster used for vehicles for being equipped with Organic Electricity is estimated | |
| JP3639170B2 (en) | Electric brake control method and apparatus | |
| DK0919814T3 (en) | Method for estimating the speed of a vehicle or group of vehicles | |
| KR20100032517A (en) | An electronic stability control system of vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20230810 |