動(dòng)車組的粘著控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于確定動(dòng)車組的輪對(duì)的蠕滑速度 的系統(tǒng)，還設(shè)及一種具有上述蠕滑速度確定系統(tǒng)的粘著控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 動(dòng)車組為人們帶來(lái)了快捷舒適的出行方式，使得城市與城市之間、人與人之間的 交流更為緊密。動(dòng)車組的輪對(duì)與鋼軌之間的粘著力是動(dòng)車組前進(jìn)的直接驅(qū)動(dòng)力，粘著力控 制是動(dòng)車組牽引控制系統(tǒng)的重要組成部分。
[0003]動(dòng)車組處于牽引工況時(shí)，如果電機(jī)轉(zhuǎn)矩超過(guò)當(dāng)前輪軌間所允許的最大粘著力就會(huì) 發(fā)生輪對(duì)空轉(zhuǎn)滑行現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的輪軌擦傷。輪對(duì)的蠕滑速度是一項(xiàng)決定粘著控制的有 效性的重要信息。然而，在現(xiàn)有的針對(duì)動(dòng)車組的粘著控制方法中，均未考慮獲取精確的蠕滑 速度對(duì)粘著控制的影響。具體地，現(xiàn)有技術(shù)不能精確地獲取輪對(duì)的蠕滑速度，從而不能精確 地捕捉動(dòng)車組的輪對(duì)發(fā)生空轉(zhuǎn)滑行事件的時(shí)間點(diǎn)，從而嚴(yán)重地影響了粘著控制的效果，進(jìn) 而使動(dòng)車組不能完全發(fā)揮出最大粘著力。由動(dòng)車組不能完全發(fā)揮出最大粘著力所造成的牽 引力損失，對(duì)動(dòng)車組本身的動(dòng)力性能、定速巡航功能，W及高速鐵路的調(diào)度規(guī)劃等方面都產(chǎn) 生了負(fù)面影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：在現(xiàn)有的針對(duì)動(dòng)車組的粘著控制系統(tǒng)中，均未考 慮獲取精確的蠕滑速度對(duì)粘著控制的影響，不能精確地獲取輪對(duì)的蠕滑速度，從而不能精 確地捕捉動(dòng)車組的輪對(duì)發(fā)生空轉(zhuǎn)滑行事件的時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)而嚴(yán)重地影響了粘著控制的效果， 使動(dòng)車組不能完全發(fā)揮出最大粘著力。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于確定動(dòng)車組的輪對(duì)的蠕滑速度的 系統(tǒng)，W及基于確定的蠕滑速度的動(dòng)車組的粘著控制系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于確定動(dòng)車組的輪對(duì)的蠕滑速度的系統(tǒng)， 包括：
[0007]角速度傳感器，設(shè)置為獲取所述輪對(duì)的輪對(duì)角速度；
[0008]雷達(dá)傳感器，設(shè)置為獲取所述動(dòng)車組的車體速度；
[0009]慣性元件，設(shè)置為獲取所述動(dòng)車組的車體加速度；
[0010] 第一信號(hào)處理器，其分別與所述角速度傳感器、雷達(dá)傳感器和慣性元件電連接；W及
[0011] 第二信號(hào)處理器，其與所述第一信號(hào)處理器電連接，W接收所述第一信號(hào)處理器 發(fā)送的所述輪對(duì)角速度，車體速度和車體加速度；所述第二信號(hào)處理器包括：
[0012] 所述輪對(duì)線速度計(jì)算模塊，設(shè)置為根據(jù)所述輪對(duì)角速度計(jì)算輪對(duì)線速度；
[0013] 所述濾波模塊，設(shè)置為采用改進(jìn)的Sage-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波算法，對(duì)所述輪 對(duì)線速度、車體速度和車體加速度進(jìn)行信息融合重構(gòu)，得到濾波后的車體速度；W及
[0014] 所述蠕滑速度確定模塊，設(shè)置為根據(jù)所述輪對(duì)線速度和所述濾波后的車體速度， 確定所述輪對(duì)的蠕滑速度。
[0015] 優(yōu)選的是，所述濾波模塊包括Sage-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波器；在所述Sage-Husa 自適應(yīng)卡爾曼濾波器中，系統(tǒng)噪聲矩陣恒定。
[0016] 優(yōu)選的是，在所述Sage-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波器中，新數(shù)據(jù)權(quán)重dk滿足：
[0017]
[001引其中，dm。、表示新數(shù)據(jù)權(quán)重闊值；成_1<。表示第k-1時(shí)刻量測(cè)噪聲方差矩陣的第i行 向量；Q表示所述系統(tǒng)噪聲矩陣化W表示第k時(shí)刻量測(cè)矩陣的第i行向量；Hwi/表示第k時(shí)刻量測(cè)矩陣的第i行向量的轉(zhuǎn)置。
[0019] 優(yōu)選的是，所述Sage-Husa自適應(yīng)卡爾曼濾波器包括：
[0020] 第一估計(jì)單元，設(shè)置為估計(jì)預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)矩陣矣及其誤差協(xié)方差矩陣;
[0021] 權(quán)重計(jì)算單元，設(shè)置為計(jì)算所述新數(shù)據(jù)權(quán)重dk和所述新數(shù)據(jù)權(quán)重闊值dmax;
[0022] 第二估計(jì)單元，設(shè)置為判斷出所述新數(shù)據(jù)權(quán)重dk小于或者等于所述新數(shù)據(jù)權(quán)重闊 值(1。。、時(shí)，根據(jù)所述預(yù)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)矩陣義估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻量測(cè)值Zk的量測(cè)估計(jì)值，并根 據(jù)所述誤差協(xié)方差矩陣乾估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻量測(cè)噪聲矩陣Rk的量測(cè)噪聲估計(jì)矩陣4;
[0023] 第=估計(jì)單元，設(shè)置為判斷出所述新數(shù)據(jù)權(quán)重dk大于所述新數(shù)據(jù)權(quán)重闊值cLx時(shí)， 將當(dāng)前時(shí)刻量測(cè)值Zk作為所述量測(cè)估計(jì)值4，并將當(dāng)前時(shí)刻量測(cè)噪聲矩陣Rk作為所述量 測(cè)噪聲估計(jì)矩陣矣
[0024] 更新單元，設(shè)置為根據(jù)所述第二估計(jì)單元或者所述第=估計(jì)單元估計(jì)的當(dāng)前時(shí)刻 的誤差協(xié)方差矩陣和所述量測(cè)噪聲估計(jì)矩陣4,計(jì)算卡爾曼增益矩陣；根據(jù)所述預(yù)測(cè) 目標(biāo)狀態(tài)私4__1及其誤差協(xié)方差矩陣焦W.、所述量測(cè)估計(jì)值每郝所述卡爾曼增益矩陣，計(jì) 算當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)狀態(tài)最優(yōu)估計(jì)矩陣義，及其誤差協(xié)方差矩陣爲(wèi);
[00巧]循環(huán)單元，設(shè)置為判斷出濾波繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，通知所述第一估計(jì)單元、權(quán)重計(jì)算單 元、第二估計(jì)單元、第=估計(jì)單元和更新單元循環(huán)動(dòng)作。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種具有上述蠕滑速度確定系統(tǒng)的粘著控制系 統(tǒng)，其包括：
[0027] 上述用于確定動(dòng)車組的輪對(duì)的蠕滑速度的系統(tǒng)；其中所述第二信號(hào)處理器還包 括：
[0028]輪對(duì)加速度計(jì)算模塊，設(shè)置為根據(jù)得到的輪對(duì)線速度計(jì)算輪對(duì)加速度；
[0029] 蠕滑加速度計(jì)算模塊，設(shè)置為判斷出所述蠕滑速度小于或者等于預(yù)設(shè)的蠕滑速度 闊值，且所述輪對(duì)加速度小于或者等于預(yù)設(shè)的輪對(duì)加速度闊值時(shí)，根據(jù)所述蠕滑速度計(jì)算 蠕滑加速度；
[0030] 空轉(zhuǎn)滑行事件確定模塊，設(shè)置為判斷出所述蠕滑加速度大于或者等于預(yù)設(shè)的蠕滑 加速度闊值時(shí)，確定所述動(dòng)車組的輪對(duì)發(fā)生了空轉(zhuǎn)滑行事件；
[0031] 減載模塊，設(shè)置為在所述空轉(zhuǎn)滑行事件確定模塊確定發(fā)生了空轉(zhuǎn)滑行事件時(shí)，對(duì) 所述動(dòng)車組的電機(jī)的輸出扭矩進(jìn)行減載，直到所述空轉(zhuǎn)滑行事件消除時(shí)停止減載并保持預(yù) 設(shè)的時(shí)間段；
[0032] 加載模塊，設(shè)置為在保持所述預(yù)設(shè)的時(shí)間段后，對(duì)所述電機(jī)的輸出扭矩進(jìn)行加載， 直到所述輸出扭矩達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)扭矩闊值時(shí)為止。
[0033] 優(yōu)選的是，所述減載模塊包括：
[0034] 減載百分比確定單元，設(shè)置為根據(jù)所述輪對(duì)加速度、預(yù)設(shè)的輪對(duì)加速度闊值和預(yù) 設(shè)的比例系數(shù)，確定減載百分比；
[0035]目標(biāo)扭矩確定單元，設(shè)置為根據(jù)所述減載百分比和上一采樣時(shí)刻獲取的電機(jī)的輸 出扭矩，確定目標(biāo)扭矩；
[0036] 減載單元，設(shè)置為根據(jù)所述目標(biāo)扭矩控制所述電機(jī)的運(yùn)行，W對(duì)所述電機(jī)的輸出 扭矩進(jìn)行減載。
[0037] 優(yōu)選的是，所述加載模塊包括：
[0038] 判斷單元，設(shè)置為判斷當(dāng)前采樣時(shí)刻獲取的電機(jī)的輸出扭矩是否小于或者等于預(yù) 設(shè)的輸出扭矩闊值；
[0039] 第一加載單元，設(shè)置為在所述判斷單元判斷出當(dāng)前采樣時(shí)刻獲取的電機(jī)的輸出扭 矩小于或者等于預(yù)設(shè)的輸出扭矩闊值時(shí)，W第一速率對(duì)所述電機(jī)的輸出扭矩進(jìn)行加載；
[0040] 第二加載單元，設(shè)置為在所述判斷單元判斷出當(dāng)前采樣時(shí)刻獲取的電機(jī)的輸出扭 矩大于所述輸出扭矩闊值時(shí)，W第二速率對(duì)所述電機(jī)的輸出扭矩進(jìn)行加載，其中所述第一 速率大于所述第二速率；所述輸出扭矩闊值小于所述目標(biāo)扭矩闊值。
[0041] 優(yōu)選的是，所述系統(tǒng)還包括保護(hù)模塊，設(shè)置為判斷出所述蠕滑速度大于所述蠕滑 速度闊值，或者判斷出所述輪對(duì)加速度大于所述輪對(duì)加速度闊值時(shí)，利用比例積分調(diào)節(jié)器 對(duì)所述電機(jī)的輸出扭矩進(jìn)行減載。
[0042] 優(yōu)選的是，所述第一信號(hào)處理器和所述第二信號(hào)處理器中的一個(gè)或全部為數(shù)字信 號(hào)處理器。
[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可W具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效 果：
[0044] 應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的用于確定動(dòng)車組的輪對(duì)的蠕滑速度的系統(tǒng)，利用改進(jìn)的 sage-husa自適應(yīng)卡爾曼濾波算法對(duì)輸入的輪對(duì)線速度、車體速度和車體加速度進(jìn)行信息 融合重構(gòu)，將車體速度和車體加速度及輪對(duì)線速度相互判斷，通過(guò)對(duì)量測(cè)噪聲的在線估計(jì)， 濾除傳感器信號(hào)的電磁干擾和不確定的機(jī)械干擾，獲取精確的濾波后的車體速度，并利用 該濾波后的車體速度作為計(jì)算蠕滑速度的參考速度，有利于采用蠕滑速度作為重要參數(shù)的 動(dòng)車組控制系統(tǒng)，提高了控制效果。
[0045] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且部分地從說(shuō)明書中變得 顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利要 求書W及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0047] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例用于確定動(dòng)車組的輪對(duì)的蠕滑