[发明专利]一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法，智能撒砂控制系统包括二型模糊撒砂系统模块、牵引空转降速模块和撒砂综合判定模块，其中：所述二型模糊撒砂系统模块的输入为机车速度、蠕滑速度和轮缘加速度，输出为撒砂倾向值；所述牵引空转降速模块的输入为机车速度、牵引状态、空转信号和转矩指令，输出为空转降速信号；所述撒砂综合判定模块的输入为机车速度、空转降速信号和撒砂倾向值数据，输出为撒砂信号，用于控制撒砂设备。针对重载机车复杂的运行工况和运行环境本发明具有适应性强的特点，比传统撒砂方法撒砂控制信号更及时、准确和可靠。

技术领域

本发明涉及一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法。

背景技术

在重载机车运行过程中，其牵引力与制动力的形成依赖于轮轨间的粘着。轮轨粘着性能受到诸多因素的影响，比如冰、雪、雨、树叶、油脂等，这些因素会使轮轨间的粘着急剧下降。在轮轨干燥、清洁的情况下，轮轨间的粘着力能够保证机车牵引力与制动力的发挥，而在轨面湿滑或有污染物的情况下，通常不能满足重载机车牵引力与制动力发挥的要求，需要在轮轨间喷撒砂粒提高轮轨间的粘着，撒砂的可靠性、及时性和准确性对改善轮轨间的粘着非常重要。

目前大多数撒砂控制主要通过两种方式实现：1机车司机手动控制撒砂；2牵引控制系统自动控制撒砂。司机手动控制撒砂由于是人工完成，因此可能会造成撒砂不及时，或者在粘着状态恢复后继续撒砂造成浪费的情况。由于牵引控制系统的响应时间是毫秒级，因此可以实现快速、准确撒砂。

目前牵引控制系统自动撒砂方法主要有：

1)基于车轮加/减速度阈值的撒砂方法。

依靠车轮加/减速度阈值判定是否撒砂，当车轮加/减速度超过一定阈值后开始撒砂。这种方法容易受到机车振动、线路不平稳等情况的影响。

2)基于蠕滑速度阈值的撒砂方法。

采用蠕滑速度进行判断是否撒砂，当蠕滑速度超过一定值则启动撒砂动作。由于在机车运行过程中，蠕滑速度是间接得到的，如果出现所有车轮同时空转或滑行时，蠕滑速度将出现偏差，影响撒砂判断的准确性。

3)利用空转/滑行信号撒砂方法。

通过空转/滑行信号进行判断撒砂，这需要依靠空转或滑行信号的准确性，如果空转/滑行信号判断不准确，或者判断过程有延时都会造成撒砂的不准确。

4)基于层次分析法的撒砂方法。

通过层次分析法，采用蠕滑速度、车速、轮缘加速度进行加权判断，这种方法建立在模型和权重的精确性上，由于机车运行环境复杂多变，轮轨粘着状态模型无法精确建立，在不同运行状况中可能达不到良好撒砂的效果。

针对现有撒砂控制方法的问题，本发明结合二型模糊系统具有不确定性处理能力强、不需要控制系统精确模型、易于融入专家知识等特点，设计了一种重载机车智能撒砂控制方法。将机车速度、蠕滑速度、轮缘加速度作为二型模糊控制系统的输入，通过模糊系统推理获得撒砂倾向值。同时结合牵引空转降速信号综合判定得到机车撒砂信号，自动控制撒砂系统进行撒砂。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种重载机车智能撒砂控制系统，包括二型模糊撒砂系统模块、牵引空转降速模块和撒砂综合判定模块，其中：所述二型模糊撒砂系统模块的输入为机车速度、蠕滑速度和轮缘加速度，输出为撒砂倾向值；所述牵引空转降速模块的输入为机车速度、牵引状态、空转信号和转矩指令，输出为空转降速信号；所述撒砂综合判定模块的输入为机车速度、空转降速信号和撒砂倾向值数据，输出为撒砂信号，用于控制撒砂设备。

本发明还提供了一种重载机车智能撒砂控制方法，所述撒砂综合判定模块进行判断的流程如下：