[发明专利]基于磁电式传感器的机车牵引电机转速信号的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于磁电式传感器的机车牵引电机转速信号的检测方法，属于铁路机车技术领域。

背景技术

在轨道上运行的机车车辆，牵引力及制动力很大程度上受制于轮轨间的粘着力。随着现代化铁路的不断发展，货运列车载重的不断增大，客运列车运行速度的不断提高，最大化地利用轮轨粘着力，并且有效防止牵引空转或制动滑行，已经成为世界铁路机车车辆制动领域发展的方向。

列车车轮的连续空转或滑行会造成车轮踏面擦伤，如果发生定位式空转还会摩擦出严重的钢轨凹坑，将导致换轨维修，干扰线路正常使用。当制动力超过粘着力时，车轮转速急剧降低甚至停转，产生滑行。列车制动滑行会产生轮轨发热、轮轨擦伤等现象，严重时还会影响机车的安全运行，危害极大。

为了能使列车装备高效安全可靠的防空转、防滑行控制系统，许多方面做了长期的大量的研究工作，探求以实际测量的牵引电机转速作为基础，计算出各轴的速度差，各轴的轴加速度及其加速度微分，建立数学模型,并应用这些参数联合控制。

机车牵引电机转速检测的常用的方法是在牵引电机小齿轮上安装测速齿轮，测速齿轮与速度传感器之间有间隙，当车轮转动时，速度传感器产生正比于车轮速度的交变的频率信号。牵引电机轴通过小齿轮和大齿轮与车轮相连，车轮每旋转一周，传感器就输出一定数量的脉冲，所以感应出的交变信号的频率与机车牵引电机转速成正比。对于这种传感器给出的脉冲信号，一种采用较多的处理方法是定时采样，检测一定时间范围内的脉冲数，然后计算。由于速度信号中经常夹杂一些高频信号，这些高频振荡信号容易使控制装置检测到错误的转速值，因此信号处理部分使用数字低通滤波器滤去有用信号中的高频噪声。这种速度检测方式的精度低、实时性差。由于控制系统只能检测脉冲信号上升沿的个数，只能精确到个位，而测速齿轮的齿数较少，如果定时采样周期短，虽然实时性能够有所好转，但是采样的精度差；如果定时采样周期较长，虽然精度能够有所提高，但是实时性会降低。由于线路状况、振动、电磁干扰、传感器固定状态等因素的影响，机车轮对发生空转和滑行等情况时，传感器产生的脉冲信号中不但夹杂着高频信号，而且脉冲信号波形本身也会受到很多影响，脉冲信号的幅值、过零点都会发生相应的变化，甚至产生脉冲丢失现象。还有一种处理方法是采用多次检测速度信号平均值，或去除多次检测值中的最大值和最小值，然后对剩余检测值进行平均值处理。虽然可以在一定程度上滤除干扰信号，但转速信号检测滞后，空转滑行控制的实时性差。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种适用于防滑行、防空转控制系统的基于磁电式传感器的机车牵引电机转速信号的检测方法，。

本发明的目的是这样实现的：一种基于磁电式传感器的机车牵引电机转速信号的检测方法，其特征在于采取下列步骤：

A.利用定时器记录传感器脉冲信号的本次及上次上升（或下降）沿的触发时间，得出本次时间差△Tm及频率Fm=1/△Tm，进而得出牵引电机转速本次检测值Nm=60×Fm/Z（其中：Z-牵引电机测速齿轮齿数，m为牵引电机的轴号）；

B.当机车处于牵引或制动运行模式时，检测牵引电机电流值Im，计算牵引电机电流平均值Iavr，计算牵引电机电流不平衡度εm=|（Im-Iavr）/Iavr|,计算牵引电机转速平均值Navr，如果Nm<Navr×η且εm<εmax连续重复超过设定次数R，则判定第m传感器为故障状态；当机车处于非牵引且非制动模式时，如果Nm<Navr×η连续重复超过设定次数R，则判定第m传感器故障为故障状态（其中：εmax-电流不平衡度最大限制值，η-转速不平衡度限制值，R-重复次数）；

C.对非故障第m传感器，判断不等式Nm>Nmc+△N是否为真：如果是，则令Nmc=Nmc+△N；否则进一步判断不等式Nm<Nmc-△Nm是否为真：如果是，则令Nmc=Nmc-△N；否则令Nmc=Nm（其中：Nm-转速检测值，Nmc-转速修正值，△N-转速增、减量最大限制值）。

为了更好地实现本发明的目的，上述步骤B中的连续重复设定次数取值范围为3～5。

为了更好地实现本发明的目的，上述步骤C中的转速增、减量最大限制值按以下经验公式取值：△N=3600/（Z×U）（其中：Z-牵引电机测速齿轮齿数，U-齿比）。