[发明专利]一种高速列车制动力优化分配方法

权利要求书

1.一种高速列车制动力优化分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.列车制动力的计算；

S2.电-空制动力的分配策略；

S3.空气制动力的优化分配设计；所述步骤S3中空气制动力的优化分配设计具体包括以下步骤：

T1.建立粘着利用率等效表达式：

机车粘着概念中粘着利用率表达式为：其中由上式可得粘着利用率的等效表达式为：

式中：μ为可用的粘着系数，μ_L为利用的粘着系数，F为利用的粘着力，F_max为轮轨间能产生的最大粘着力，P为垂向静重荷；

T2.建立优化目标函数

根据空气制动力的分配要求，要使粘着利用率η最大，等价于(1-η)²最小；根据步骤T1中η的表达式，4辆车的空气制动力分配的构造目标函数如下：

式中：F₁，F₂，F₃，F₄为各车分配的空气制动力；C₁,C₂,C₃,C₄为权重系数且0＜C_i＜1,i为1,2,3,4；μ₁，μ₂，μ₃，μ₄为各车可用的粘着系数；P₁，P₂，P₃，P₄为各车垂向静重荷；

T3.建立优化约束条件

列车制动力的发挥依赖于轮轨间的粘着力，为减少列车制动过程中出现打滑情况，施加在各车上的制动力应保留裕量，所以取约束条件为：

式中：ρ_i为裕量系数(0＜ρ_i＜1)；F1，F2，F3，F4为各车分配的空气制动力，F为分配的空气制动力之和；

T4.对步骤T2、T3建立的优化目标函数及约束条件，其中令：

其中，μ₁P₁，μ₂P₂，μ₃P₃，μ₄P₄为各车当前所能提供的最大粘着力，

则步骤T2、T3建立的优化目标函数及约束条件可转化为：

2.根据权利要求1所述高速列车制动力优化分配方法，其特征在于，所述步骤S1包括列车的目标制动力计算、电制动力计算、运行阻力计算和需要补充的空气制动力计算。

3.根据权利要求1所述高速列车制动力优化分配方法，其特征在于，所述步骤S2分配策略为优先使用电制动控制，当电制动无法满足制动需求时再补充空气制动。

4.根据权利要求3所述高速列车制动力优化分配方法，其特征在于，所述步骤T4采用二次规划求解方法，寻找满足二次规划条件的最优分配参数Z₁,Z₂,Z₃,Z₄。

5.根据权利要求4所述高速列车制动力优化分配方法,其特征在于，各车最优分配的空气制动力F₁,F₂,F₃,F₄计算表达式为：

6.根据权利要求1～5任意一项所述高速列车制动力优化分配方法，其特征在于，流程如下：

D1.当列车实施制动时，根据制动需求分别计算列车的目标制动力F_M、电制力4F_D、运行阻力F_Z和所要提供的制动力F_C；

D2.当F_C4F_D，即电制动力无法满足制动需求，则计算需补充的空气制动力FK＝F_C-4F_D；若F_C≤4F_D，电制动力即可满足制动要求，无需补充空气制动力，则FK＝0；

D3.当需要补充空气制动力即FK0，优先以4辆拖车分配空气制动力FK，即根据二次规划模型，求得最优分配参数Z1，Z2，Z3，Z4，计算得各拖车分配的空气制动力：FT1，FT2，FT3，FT4，并计算拖车分配的总空气制动力FT：FT＝FT1+FT2+FT3+FT4；

D4.当FKFT，则计算动车所要施加的空气制动力FTD＝FK-FT，以步骤T1～3中相同计算方法分配FTD，即可得各动车分配的空气制动力FTD1，FTD2，FTD3，FTD4；若FK＝FT，即无需补充动车空气制动力，则FTD＝0。