WO2012079343A1

WO2012079343A1 - 机车防空转滑行控制方法

Info

Publication number: WO2012079343A1
Application number: PCT/CN2011/075308
Authority: WO
Inventors: 程显伟; 韩树明; 蔡志伟; 管明华
Original assignee: 中国北车集团大连机车车辆有限公司
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-06-21
Also published as: CN102050122B; CN102050122A

Description

机车防空转滑行控制方法

本申请要求于 2010年 12月 16日提交中国专利局、申请号为 201010592361.1、发明名称为 "机车防空转滑行控制方法" 的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域

本发明实施例涉及机车控制领域，尤其涉及一种机车防空转滑行控制方法。背景技术

内燃机车在山区线路、雨雪气等恶劣天气影响下，会使轨道与车轮之间的粘着状况恶化，容易引发空转滑行。在大坡道区间发生空转滑行，会使列车运行速度在短时间内急剧下降。严重时，由于停车和启动失灵，还会造成多次列车长时间停运和误点。

影响机车牵引力和制动力发挥的轮轨之间的粘着力总是有限的，在路况较差、大坡道、曲线半径较小等不利的情况下一旦牵引电动机产生的牵引力和制动力超过了轮轨之间的粘着力，就必然会发生空转滑行。空转滑行的产生使动轴上的牵引力急剧下降，而且会使高速空转滑行的牵引电动机因强大的离心力可能引起机械损坏，使其他未空转滑行的牵引电动机过载。直流牵引电动机一旦出现空转滑行就会造成牵引电动机换向困难，容易引起换向火花甚至环火，甚至烧毁电刷及换向器。

在现有技术中，防空转滑行的一种方案是在机车电气线路中加装空转滑行继电器，检测到机车空转滑行发生时控制操纵台上的空转滑行指示灯亮，当司机看到空转滑行指示灯亮后，回主手柄降低功率，同时对轮轨撒砂以增大粘着系数。这种控制方式对空转滑行的防护非常迟钝，往往空转滑行已扩展到相当程度时，司机才能做出反应，致使在需要机车发挥较大牵引力和制动力时反而处于失控状态，大大降低了机车的牵引能力，发挥不出大功率内燃机车的牵引性能，同时钢轨与轮缘之间由于剧烈地摩擦而产生了严重的损伤。

还有一种方案是以转向架为单位进行减载消除空转滑行。每个转向架的速度由安装在轴头的两个光电速度传感器进行检测。当机车采用转向架控制时，需要引起一个转向架的速度波动，才考虑机车空转滑行，进而才控制调整机车牵引力和制动力的波动。考虑到机车轴重转移的影响，当机车出现异常情况下每个转向架中的三个牵引电动机转速和电流是不均匀的。因此这种方案不能有效地防止单个电机的空转滑行。发明内容

本发明提供一种机车防空转滑行控制方法，用以解决现有技术中由于防护迟钝，造成机车的牵引能力降低的问题，及由于检测的转速及电流信号不均匀，造成不能有效防止单个电机的空转滑行的问题，使得机车响应准确及时、粘着恢复迅速，并且系统整体波动不大。

本发明提供的机车防空转滑行控制方法，采取下列步骤：

A、检测各个牵引电动机的转速和电流，送至微机控制系统的中央处理器 CPU;

B、对转速信号波动进行处理：找出所有牵引电动机实时转速中的最大值和最小值，如果电动机转速值处于最大值和最小值之间，那么判断该电动机转速值为真实值，转速参考值等于电动机转速；

C、计算出牵引电动机的平均电流值；

D、设定空转滑行转速设定值和空转滑行电流设定值；

E、如果某台牵引电动机转速大于转速设定值同时电流小于电流设定值，则判定该牵引电动机处于空转滑行状态；

F、控制 HSO输出的 PWM脉宽，在牵引工况下每 30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机励磁电流，同时能撒砂（3S )； G、当机车粘着恢复后，控制 HSO输出的 PWM脉宽，恢复主发电机输出功率或牵引电动机制动励磁电流。

为了更好地实现本发明的目的，上述步骤 D中的空转滑行转速设定值为转速参考值的 1.5倍，空转滑行电流的设定值为平均电流值的 2/3。

为了更好地实现本发明的目的，上述步骤 F中在牵引工况下每 30ms 内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机制动励磁电流的降幅为 2.5%。

为了更好地实现本发明的目的，上述步骤 G中以先快后慢的增长速率来恢复主发电机输出功率或制动励磁电流，即先使其迅速恢复到空转滑行前的 65%, 然后再緩慢上升至 100%。

本发明的方案考虑到了轴重转移的影响，对每个牵引电动机的信号都进行逻辑判断，只要有一个牵引电动机出现空转滑行滑行，微机控制系统都会及时调整主发电机的励磁电流，尽可能使机车获得较高的平均粘着系数，充分发挥该机车的牵引性能和制动性能。同时，也充分考虑到了柴油机的动态性能及工作稳定性，防止调整不合理造成功率波动过大、柴油机转速剧变、冒黑烟。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明实施例的硬件原理示意图；

图 2为本发明实施例的转速子程序流程框图；

图 3为本发明实施例的空转滑行判断子程序流程框图；图 4为本发明实施例的空转滑行主程序流程框图。具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图 1 , 机车六个牵引电动机的转速信号和电流信号由外围信号装置 SCM来检测，分别送至 CPU的高速输入器 HSI和 A/D转换器。

参看图 2所示的转速子程序流程。首先进入框 2.1采用比较法得出六个牵引电动机实时转速的最小值。进入框 2.2采用比较法得出六个牵引电动机实时转速的最大值。进入框 2.3如果电机 1转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机 1转速值为真实值，进入框 2.4转速参考值等于电机 1转速，进入框 2.5返回主程序。否则进入框 2.6如果电机 2转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机 2转速值为真实值，进入框 2.7转速参考值等于电机 2转速，进入框 2.8返回主程序。否则进入框 2.9如果电机 3转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机 3转速值为真实值，进入框 2.10转速参考值等于电机 3转速，进入框 2.11 返回主程序。否则进入框 2.12如果电机 4转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机 4转速值为真实值，进入框 2.13转速参考值等于电机 4转速 , 进入框 2.14返回主程序。否则进入框 2.15如果电机 5转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机 5转速值为真实值，进入框 2.16转速参考值等于电机 5转速，进入框 2.17返回主程序。否则进入框 2.18如果电机 6转速值满足条件：在最大值和最小值之间，那么程序判断该电机 6转速值为真实值，进入框 2.19转速参考值等于电机 6转速，进入框 2.20返回主程序。

参看图 3所示的空转滑行判断子程序流程。首先进入框 3.1计算六个牵引电动机的电流平均值。进入框 3.2 定义空转滑行时电机转速设定值和电流设定值：设定空转滑行转速设定值为转速参考值 1.5 倍，空转滑行电流的设定值为平均电流值的 2/3。进入框 3.3如果电机 1转速大于转速设定值同时电机 1 电流小于电流设定值（二者必须同时满足条件），进入框 3.4程序判定为牵引电动机 1处于空转滑行状态，进入框 3.5返回主程序。否则进入框 3.6 如果电机 2转速大于转速设定值同时电机 2电流小于电流设定值，进入框 3.7 程序判定为牵引电动机 2处于空转滑行状态，进入框 3.8返回主程序。否则进入框 3.9如果电机 3转速大于转速设定值同时电机 3电流小于电流设定值，进入框 3.10程序判定为牵引电动机 3处于空转滑行状态，进入框 3.11返回主程序。否则进入框 3.12如果电机 4转速大于转速设定值同时电机 4电流小于电流设定值，进入框 3.13程序判定为牵引电动机 4处于空转滑行状态，进入框 3.14返回主程序。否则进入框 3.15如果电机 5转速大于转速设定值同时电机 5电流小于电流设定值，进入框 3.16程序判定为牵引电动机 5处于空转滑行状态，进入框 3.17返回主程序。否则进入框 3.18如果电机 6转速大于转速设定值同时电机 6电流小于电流设定值，进入框 3.19程序判定为牵引电动机 6处于空转滑行状态，进入框 3.20返回主程序。所有判断条件均不满足，说明所有电机均不空转滑行进入框 3.21返回主程序。

参看图 4所示的空转滑行主程序。 CUP上电初始化后进入框 4.1进入主程序。进入框 4.2在主程序中首先调用转速子程序，得出转速参考值。进入框 4.3调用空转滑行判断子程序。进入框 4.4判断机车是否空转滑行。如果空转滑行进入框 4.5 微机系统通过高速输出器 HSO 控制励磁机的励磁脉宽 ( PWM输出），软件在每 30ms内降低一次主发电机输出功率或牵引电动机励磁电流给定的 2.5%,并通过开关量输出 DIGITOUT来控制撒砂阀每次撒砂 3秒。进入框 4.6返回主程序。如果条件框 4.4不满足，说明机车不空转滑行进入框 4.7判断主发电机输出功率（牵引工况下）或牵引电动机励磁电流（制动工况下）是否小于正常情况下的 100%, 条件不满足进入框 4.11返回主程序；如果条件满足需要回复到正常情况下的功率和电流，进入框 4.8 判断主发电机输出功率（牵引工况下）或牵引电动机励磁电流（制动工况下）是否小于正常情况下的 65%, 如果满足条件需要控制 HSO快速增长 PWM脉宽，进入框 4.10返回主程序；如果不满足条件则进入框 4.12控制 HSO緩慢增长 PWM脉宽 , 进入框 4.13返回主程序。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

权利要求书

1、一种机车防空转滑行控制方法，其特征在于采取下列步骤：

A、检测各个牵引电动机的转速和电流，送至微机控制系统的中央处理器

CPU;

C、计算出牵引电动机的平均电流值；

D、设定空转滑行转速设定值和空转滑行电流设定值；

F、控制 HS0输出的 P醫脉宽，在牵引工况下每 30ms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机励磁电流，同时能撒砂；

G、当机车粘着恢复后，控制 HS0输出的 P醫脉宽，恢复主发电机输出功率或牵引电动机制动励磁电流。

2、根据权利要求 1所述的机车防空转滑行控制方法，其特征在于，所述步骤 D中的空转滑行转速设定值为转速参考值的 1. 5倍，空转滑行电流的设定值为平均电流值的 2/ 3。

3、根据权利要求 1所述的机车防空转滑行控制方法，其特征在于，所述步骤 F中在牵引工况下每 3 Oms内降低一次主发电机输出功率或在制动工况下减小牵引电动机制动励磁电流的降幅为 2. 5%。

4、根据权利要求 1所述的机车防空转滑行控制方法，其特征在于，所述步骤 G中以先快后慢的增长速率来恢复主发电机输出功率或制动励磁电流，即先使其迅速恢复到空转滑行前的 65% , 然后再緩慢上升至 1 00%。