[发明专利]用以保持轨道车辆牵引力的控制系统

说明书

行驶在轨道上的车辆应有效地利用车辆和轨道间的粘着力（或称摩擦力），作为牵引力和制动力。本发明就是关于改进用于轨道车辆牵引力控制系统的一个发明。

人们知道，由于轨道车辆的牵引力或制动力来自车轮和轨道之间的摩擦，如果驱动力矩或制动力矩超过某个由轮与轨间的摩擦系数所规定的极限值，就会发生车辆打滑（只空转而不前移）或溜移（轮不转但滑转）的现象。打滑发生在动力驱动中，而滑移发生在刹车制动中，这两者在本质上是相同的现象。因此，为防止这二者的发生，只使用一种办法就应当行之有效，在下面，就以电车行驶中动力驱动作业为例作一番描述，而当情况需要时，则对制动时的特殊不同方面加以叙述。

在通常使用的电车中，使用一种再粘着控制或称牵引力恢复控制，其所根据的是由主动轮和从动轮速度间的差异，探查出发生的打滑，利用若干个驱动电动机（以下简称为驱动电动机）速度间的不同也能作到这一点。这种打滑的探查也包括利用最终指示上述速度差的电信号的方法，如电压、电流之类。当速度差、电压差之类超过某个预定值时，就减小驱动力矩的数值。

但是，这些控制方法的结果，使得不能有效地利用最大粘着力作为牵引力之用，这是由于下述的理由：在这些方法中，为判断是否发生打滑，需要预先设定一个上述速度差的临界值，这是由于即使是在正常行驶中，主动轮粘附于轨道并产生牵引力时，主动轮和从动轮之间也会有少许的速度差异，因此有必要设定这样一个速度差的临界值，这个速度差的临界值通常选得比较高，以致在正常行驶中，使用速度差的方法，不能发现打滑的发生，并且临界值又是一个固定不变的数值。此外，在牵引力和上述速度差之间还存在以下关系，即随着牵引力的增大，速度差也增大，直到牵引力达到其最大值，这个最大值有一个人所共知的上限，即由主动轮和轨道间的摩擦系数与主动轮加于轨道上的重量所决定的粘着力。当牵引力超过这个最大值，牵引力就随着速度差的增大而减少，受粘着力限制的最大牵引力随着轨道摩擦系数的变化而变化，这也就是说，最大牵引力与轨道表面状态有关，于是，对应于最大牵引力的速度差也是变化的，虽然人们希望用最大牵引力驱动车辆，也就是说，在产生最大牵引力的速度差之下来驱动车辆，但作到这一点是非常困难的，这是因为尽管产生最大牵引力的速度差是变化的，但如以上所述，速度差的临界值却是固定不变的，这样一来，最大粘着力就不能有效地被用作牵引力。

此外，轮和轮轴组成的系统有其固有的振动，这种振动多发生在出现打滑的情况下，现已有探查这种振动的方法，并对主动轮的驱动力矩加以控制，从而使振动低于给定值（见“ASEAJournal”v。1、48，NO，6，1975，PP.147-149），但是这一方法存在这样一个缺点，即固有振动的产生决定于主动轮和轨道表面的状态，这种情况能从这样一个例子来理解。即当车轮和轨面潮湿时，这种振动不大会发生，而控制所需的信号也就不会常常得到。此外，由于固有振动的产生也和电车的驱动机构或主电路系统有关，产生振动的条件会发生变化，因此很难预知这些产生振动的条件，因而，也就难以设计其控制装置，还有，当发生固有振动时，由于固有振动一般只是相速度差超过最大牵引力所在点达一定程度时才产生，因此上述方法可以看作是牵引力恢复控制法，这一方法的作法是探出已经发生的打滑，然后使打滑的车轮再粘着于轨道，因此这一方法也难以利用轮与轨间的最大粘着力。

在联帮德国专利申请DE3244288的文件中公开的一种控制方法，其改进的方法是采用一个逆向交流电动机，当车辆速度与车轮周边速度不同步时，使用逆向交流电动机控制车轮速度，改进车轮与轨道间的粘着状况使其与车辆速度同步，来克服车辆的振动，因此，在本篇现有技术文件中使用的是电动机转动速度和车辆速度之间差别改进车辆的非粘着状态的。而本发明的控制方法是控制相对速度的变化率以及车辆的轨道之间的作用力的变化率来改进车辆的非粘着状态的。因此，二者是采用的是不同控制方法。按照本发明，牵引力和制动力没有不必要的损失，一直使牵引力和制动力保持在可能得到的最大值。这是本发明独具的优点。