[发明专利]一种地铁主动防滑控制方法、控制器及控制装置

说明书

本发明公开了一种地铁主动防滑控制方法、控制器及控制装置，其中方法为：步骤S1，计算地铁在当前轮轨关系下运行时的若干个滑移速度，并利用地铁列车的运动方程计算与每个滑移速度对应的粘着系数；步骤S2，利用步骤S1得到的若干组滑移速度与粘着系数，采用最小二乘法计算轮轨关系数学模型中的待估计参数，可得到确定的地铁当前轮轨关系数学表达式；步骤S3，根据步骤S2得到的当前轮轨关系数学表达式，获取最大粘着系数对应的最佳滑移速度；步骤S4，根据地铁在当前轮轨关系下的最佳滑移速度，确定地铁的实时控制输出。本发明的控制瞬态响应好，抗干扰能力强，避免稳态出现抖震现象。

技术领域

本发明属于轨道交通控制领域，特别涉及一种基于超扭矩算法的地铁主动防滑控制方法、控制器及控制装置。

背景技术

随着城市化建设越来越快，城市所拥有的人口也越来越多，给城市内公共交通的压力也随之增大。面对地面交通越来越拥堵的局面，地铁建设便显得尤为重要。制动系统作为地铁安全运行的关键保障，地铁制动系统的可靠与稳定的性能是保证地铁稳定安全运行的首要前提。而地铁车辆是典型的轮轨式结构，钢轮和钢轨之间的摩擦不同于汽车车轮与柏油路面的摩擦，在下雨天气或者有油污的轨面制动，地铁钢轮和钢轨之前很容易发生比较大的滑动，而地铁的实际制动力是依靠轮轨间的粘着力来进行传递的，当给钢轮的制动力超过了目前轮轨间能够提供的最大粘着力的时候，车轮将发生剧烈滑行甚至被抱死，极大影响地铁车辆的制动性能。

为了解决地铁制动时车轮滑行的问题，现有的大多数地铁防滑装置为被动式防滑，即在检测到地铁列车已经开始滑动时进行防滑操作，例如减缓制动力施加或者向轨面撒沙等。但是，这种被动式防滑要等到传感器检测到列车处于滑动区时才进行干预制动过程，会给制动性能带来损失，此外，目前的防滑控制算法多为PID控制或者模糊控制，控制的实时性和精度都比较有限。因此，对于如何在地铁运行过程中在线判断轮轨间的粘着状态，在制动过程中实时计算所需要的制动力和轮轨间能够提供的最大粘着力，从而主动将地铁运行时的滑移速度主动控制在最大滑移速度附近，避免列车因为进入滑移区而带来制动性能损失和潜在的安全隐患，这些是需要解决的问题。并且，传统的控制方案在到达稳态之后会有抖震现象，稳态误差也相对较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于超扭矩算法的地铁主动防滑控制方法、控制器及控制装置，其控制瞬态响应好，抗干扰能力强，避免稳态出现抖震现象。

为实现上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种基于超扭矩算法的地铁主动防滑控制方法，包括：

步骤S1，计算地铁在当前轮轨关系下运行时的若干个滑移速度v_s＝v-ωr，并利用地铁列车的运动方程(1)计算与每个滑移速度对应的粘着系数μ(v_s)；

其中，v为当前地铁运行方向的车体线速度，ω为地铁车轮的角速度，r为地铁车轮半径； F_x＝μ(v_s)mg，m为地铁单个车轮载荷，g为重力加速度；F_r＝ρ₀+ρ₁v+ρ₂v²为地铁运行时空气阻力，ρ₀，ρ₁，ρ₂均为常量；

步骤S2，利用步骤S1得到的若干组滑移速度与粘着系数，采用最小二乘法计算公式(2) 所示轮轨关系数学模型中的参数c₁，c₂，a，b，可得到确定的地铁当前轮轨关系数学表达式：

步骤S3，根据步骤S2得到的当前轮轨关系数学模型，获取最大粘着系数对应的最佳滑移速度

步骤S4，根据地铁在当前轮轨关系下的最佳滑移速度，确定地铁的实时控制输出，，即输出制动制动力矩为：