[发明专利]一种机车空转滑行状态的仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及机车仿真领域，特别是涉及一种机车空转滑行状态的仿真方法。

背景技术

机车的轮周牵引力依赖于轮轨的粘着。参见图1，在轮荷重P的作用下，轮轨接触部位发生弹性变形，形成椭圆形接触区。当车轮在驱动力矩M作用下向前滚动时，轮轨材料在接触区附近发生弹性变形，从而在接触面上产生切向力F，F＝M/R(R为车轮半径)。切向力F即轮周牵引力，它使车轮滚动前进。轮轨接触的这种状态称为粘着，切向力F也被成为粘着力。

在牵引电机所产生的牵引力超过了轮轨之间的粘着力情况下，车轮会发生空转，即轮对轨的切向速度不为0，而沿轨道平移速度(即机车运行速度)为0。车轮空转的产生使动轴上的牵引力急剧下降，此时尽管机车功率很大，但得不到相应的牵引力，反使钢轨与轮缘由于剧烈地摩擦而产生严重的损伤。

在制动情况下，列车无牵引力，依靠惯性运行，车轮向前滚动。如果闸瓦压力过大，则车轮得不到钢轨足够的反作用力，便破坏了轮轨间的粘着状态，车轮被闸瓦抱死，在钢轨上滑行，这时轮轨间的滑动摩擦力便成为制动力。这样，不仅擦伤了车轮，而且因轮轨间的滑动摩擦系数永远小于轮轨间的粘着系数，制动力就要比粘着力小得多。

当前，路机车正朝着客运高速和货运重载的方向发展。无论是重载机车还是高速机车，有效粘着系数的利用和防止空转、滑行都极为重要。目前机车空转滑行的相关研究中，大多采用模拟实际情况的试验方法进行，如在钢轨上洒水，洒油，撒砂等等，人为制造各种典型的轨面条件，造成空转滑行等现象，以观察极限情况下的机车影响，验证粘着控制的有效性。但是，上述试验方法复杂，客观条件要求高，试验周期长，可重复性差，且成本要求高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机车空转滑行状态的仿真方法，该方法便于操作，方便修改，定量精准，能有效地节约成本，缩短开发周期。

本发明一种机车空转滑行状态的仿真方法，该方法包括：

建立轮轨模块，轮轨模块的输入为电机转速ω，输出为电机负载转矩T_L；

搭建机车主电路仿真模块，与轮轨模块相结合，轮轨模块的输入端连接主电路仿真模块的电机测量模块，接收电机的转速ω值；输出端连接主电路仿真模块的电机的负载端，将计算的电机负载转矩T_L输入到电机；

改变轮轨粘着系数，实现机车空转和滑行现象的仿真。

优选的，建立轮轨模块具体为：

依据下式建立轮轨模块；

Jdωdt=Te-TL]]>

dVTdt=Nm*Fn-Fzm]]>

dVRdt=M*R-(Fn/4)*R2J1]]>