[发明专利]一种用于含干扰的高速列车纵向运动的模型的建立方法

说明书

本发明实施例公开了一种用于含干扰的高速列车纵向运动的模型的建立方法，涉及列车控制技术领域，能够完整的体现系统的动态特征，并实现了通过模型来描述列车的纵向运动。本发明包括：建立列车的分段动态模型，所述分段动态模型用于表示：所述列车的健康牵引系统在含干扰条件下的纵向运动状态；建立执行器故障模型，所述执行器故障模型包括参数化故障模型和非参数化故障模型，用于分析所述列车在运行过程中发生执行器故障；通过所述执行器故障模型，修正所述分段动态模型。本发明适用于列车牵引系统。

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域，尤其涉及一种用于含干扰的高速列车纵向运动的模型的建立方法。

背景技术

在中国铁路第六次铁路大提速后，作为主力开行的动车组列车已经基本更换为CRH型列车。并且到目前为止，已经建成世界上规模最大、运营速度最快的高速铁路网。

动车组列车中的执行器，在列车整个牵引系统中占有极为重要的地位，负责提供列车正常运行所需动力，因此对其有高可靠性的要求。随着高速列车的提速，列车牵引系统的执行器故障问题越来越受到重视。为了提高我国高铁运行的安全性，针对高速列车牵引系统执行器故障的研究势在必行。而在关于高速列车牵引系统执行器故障的研究领域中，不论是故障诊断和定位还是故障补偿技术，都需要对高速列车的纵向运动进行建模。

目前，现有的研究成果几乎都是采用已知常量和时变有界函数来描述列车纵向动力学模型参数。而实际中，这些列车纵向动力学参数是时变的且无法获得其具体数值。为了能够完整的体现系统的动态特征，需要提出新的模型来描述列车的纵向运动。

发明内容

本发明的实施例提供用于含干扰的高速列车纵向运动的模型的建立方法，能够完整的体现系统的动态特征，并实现了通过模型来描述列车的纵向运动。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

建立列车的分段动态模型，所述分段动态模型用于表示：所述列车的健康牵引系统在含干扰条件下的纵向运动状态；

建立执行器故障模型，所述执行器故障模型包括参数化故障模型和非参数化故障模型，用于分析所述列车在运行过程中发生执行器故障；

通过所述执行器故障模型，修正所述分段动态模型。

所述建立列车的分段动态模型，还包括：

根据采集的时变参数，建立常见阻力模型F_r(t)，其中，F_r(t)通过戴维斯方程表示为：表示所述列车的运行速度，所述时变参数包括：a(t)表示与所述列车运行速无关的阻力组成部分，b(t)表示与运行速度相关的线性阻力，c(t)表示与运行速度相关的非线性阻力；

建立斜坡阻力模型F_g(t)和弯道阻力模型F_c(t)，其中，F_g(t)＝M(t)gsinθ(t)，F_c(t)＝0.004D(t)M(t)，θ(t)表示轨道倾斜角，D(t)表示曲线轨道的曲率度，d_w表示指列车前后轮之间的距离，R(t)表示指曲线轨道的曲率半径。

还包括：

根据所采集的参数更新所述分段动态模型，更新后的所述分段动态模型包括：

其中，x₁(t)＝x(t)，且所述列车的纵向运动的空间状态方程表示为

所述列车的位移x(t)和速度从所述列车的GPS和车载传感器获得；m(t)，a(t)，b(t)，c(t)，D(t)和分别表示未知的时变参数，m(t)，a(t)，b(t)，c(t)，D(t)和的分段方程表示为指示函数χ_i：