[发明专利]一种气囊型受电弓弓网接触力补偿控制方法及装置

权利要求书

1.一种气囊型受电弓弓网接触力补偿控制装置，包括微控制单元MCU，其特征在于，所述微控制单元包括STM32系列的单片机和阀板控制器；所述单片机包括主程序模块、串口通讯程序模块、预瞄程序模块和控制压力处理程序模块；

主程序模块用于协调各模块的运行，从外界获取当前列车速度和隧道阻塞比，并输出给预瞄程序模块；预瞄程序模块根据当前列车速度和隧道阻塞比计算弓网接触补偿力，并将计算出的弓网接触补偿力反馈给主程序模块；主程序模块将从预瞄程序模块获取的弓网接触补偿力发送给控制压力处理程序模块；控制压力处理程序模块根据获取的弓网接触补偿力，计算所需的气囊补偿压力，将计算的气囊补偿压力与弓网目标压力相加获得当前气囊压力，将当前气囊压力返回给主程序模块；主程序模块将从控制压力处理程序模块获取的当前气囊压力转换为比例阀开度的控制信号，并输出给比例阀，进而控制气囊气压，实现对受电弓弓网接触力的自动补偿控制；串口通讯程序模块用于实现单片机与上位机之间的通信；

所述预瞄程序模块中计算弓网接触补偿力F的公式，通过计算流体动力学仿真获得：

F＝-513.7-6.724v+9804zs+0.01986v²+51.01v·zs-44630zs²

其中，v代表当前列车速度，zs代表隧道阻塞比；

所述阀板控制器根据主程序模块发出的控制信号，控制比例阀的开度，以及控制开关阀的开关；所述开关阀用于控制受电弓气路的通断。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：列车信息综合检测模块，远程控制信息模块，上位机监控调试模块，压差传感器，压力传感器，比例阀和开关阀；其中，列车信息综合检测模块将实时检测的列车速度通过远程控制信息模块传输给MCU；上位机监控调试模块通过MCU获取开关阀的压力值，当检测到开关阀的压力值超过设定阈值时，代表对弓网接触力自动补偿控制出现较大误差，下发重新计算气囊补偿压力的控制命令给MCU，并根据前后两次计算的气囊补偿压力的误差判断是否是气囊补偿压力计算错误，若是，MCU根据新计算的气囊补偿压力下发控制信号给比例阀；若不是，调整当前需要的气囊压力为气囊能承受的阈值，MCU根据该值下发控制信号给比例阀；压差传感器用于检测列车车体表面的风压，并将风压进行模数A/D转换后传输到MCU；压力传感器用于检测气囊气压，并将气囊气压通过A/D转换后传输给MCU；MCU所获取的比例阀开度的控制信号通过数模D/A转换后传输给比例阀。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的上位机监控调试模块，还根据测量的开关阀压力，下发开关阀的通断的控制指令给MCU，由阀板控制器控制开关阀的开关。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述单片机还包括定时模块、数模D/A转换器、模数A/D转换器、数模转换程序模块、以及模数转换程序模块；所述数模转换程序模块存储D/A转换器的驱动程序，发送控制命令给D/A转换器；所述模数转换程序模块存储A/D转换器的驱动程序，将转换后的数字信号传输给主程序模块。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的预瞄程序模块，还存储有根据计算流体动力学仿真获得的在不同车速、不同隧道阻塞比下的车体表面的风压信息，当微控制单元在无法获取隧道阻塞比和/或列车速度时，通过压差传感器测量列车车体表面的风压，并与预瞄程序模块中存储的不同车速、不同隧道阻塞比下的车体表面的风压信息进行比对，找出最接近的工况作为当前工况，进而根据该工况获取弓网接触补偿力。