重载机车粘着控制方法的研究与设计

• 作 者: 任强
• 机 构: 西南交通大学
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 重载电力机车 轨面状态识别 粘着控制 仿真 联合仿真平台

随着我国铁路运输行业的快速发展,重载机车的牵引功率越来越高,运行工况更加复杂多变,这对重载电力机车牵引力的发挥提出了更高的要求。影响机车牵引力重要的因素是轮对粘着的利用,提高粘着利用才能有效发挥重载机车的牵引功率,提高重载电力机车的运输能力。目前国内外对粘着控制进行了深入研究,设计出有效的粘着控制方法,可以提高机车的粘着利用率,对研发新型的重载电力机车具有重要意义。轨面状态对轮轨间的粘着特性影响很大,因此有效的识别轨面状态对优化利用轮轨间的粘着是必要的。本文根据重载机车的运行经验和实际粘着特性数据的多少,设计了两种轨面识别方法。当新型重载机车粘着特性数据较少时,采用基于模糊系统的轨面识别方法,主要依据重载电力机车的运行经验；随着重载电力机车粘着特性试验数据的积累,运用基于支持向量机的轨面识别的方法,以大量的试验数据训练模型,获取最佳的分类函数,找出分类超平面,得到准确的轨面状态。为了优化利用轮轨间的粘着,改进了基于观测器的粘着控制方法,结合组合粘着控制,设计了一种综合的适用于重载机车的粘着控制方法。针对传统扰动观测器粘着控制法中,牵引转矩调整值固定问题和粘着系数小范围波动引起的误操作问题导致的机车牵引力损失,设计了基于扰动观测器的改进粘着控制方法,通过观测器估测到的粘着利用系数及其微分值优化机车牵引转矩调整函数,提高机车粘着利用；传统组合粘着控制方法中,不同轨面下的空转识别阈值固定,这导致机车牵引力损失较多,因此设计了基于轨面识别的组合粘着控制方法,根据轨面状态的不同调整机车运行状态估测参数以及牵引转矩的输出函数,减少了机车牵引力的损失,提高了粘着利用效率；针对基于扰动观测器的改进粘着控制方法能快速遏制空转的优势,以及基于轨而识别的组合粘着控制方法在实际应用上的普适性和稳定性,结合两种粘着控制方法的综合粘着控制方法,能更快的遏制空转的发生,且具有更好的控制稳定性。设计了处理器在环联合仿真平台,以DSP28335为粘着控制核心,以Matlab/Simulink中搭建的机车轮轨模型作为控制对象,在仿真平台上进行仿真实验,验证上述重载机车粘着控制方法的有效性。