[发明专利]用于维持电动轨道车辆的牵引的控制装置

说明书

本发明涉及改进用来牵引轨道车辆的控制装置，它有效地利用铁道车辆的轮子和轨道之间的附着力（摩擦力）作为牵引和制动力。

因为轨道上的车辆依靠它们的轮子和轨道之间的摩擦获得其牵引或制动力，所以如果驱动或制动转矩超过由轮子和轨道之间的摩擦系数确定的极限值（最大附着力），车轮就会发生滑动或轮滑。发生在开机进行中的滑动同发生在制动时的轮滑是基于基本相同的现象。这样，就可能利用一个装置防止上述两种现象。所以，在下面将主要在电勤车辆开动机进行的例子的基础上进行描述，而在需要时描述与制动期相关的特别不同的特性。

传统地，进行各种测量以改进再附着控制或恢复牵引控制，即在测出非附着状态，如电力机车的驱动轮打滑时，通过迅速成小加在轮上的驱动转矩来脱离上述状态。传统的测量对于非附着状态的恢复是有效的，但是它们也造成驱动转矩或制动力相对于阻止非附着状态刚好恢复的返回过程来说减少得太快的倾向，这样，牵引或制动力就不能有效地利用最大附着力。

而且，牵引力f相对于驱动轮的外缘速度μm和车速μt间的相对速度Ns的关系是已知的。相对速度μs（＝1μm-μtI），通常称为滑动速度，随着与驱动转动力矩一同增大的牵引力f的增大而增大。随着驱动转矩的进一步增大，牵引力f将达到由驱动轮和轨道表面之间的摩擦系数μ和驱动轮的轴重W的乘积μw所决定的最大值f_maxo而且，最大牵引力f_max等于前面所说的最大附着力，它在很大程度上取决于轨道的表面状况。

在这之后，既使驱动转矩增加，牵引力f也减小，只是造成滑动速度Vs增加。在这种情况下，在牵引力f同滑动速度Vs的关系中存在特别的滑动速度Vso，在这个速度上牵引力f达到最大。在滑动速度低于Vso的范围内，牵引f随着滑动速度Vs的增加而增加，而在滑动速度高于Vso的范围内，牵引力f随着滑动速度Vs的增加而减小。而且，在此还要说明，存在滑动速度Vs，尽管它非常小，也意味着存在打滑现象。尽管前一个范围通常不认为属于非附着状态，上述状态总可以在车辆加速或减速的过程中发现，即在除了车辆以恒定的速度持续运行的状态以外的情况下发现。这样，前一个范围称为伪打滑状态。

另外，注意到上面所述的牵引力f相对于滑动速度Vs之间的关系，一些申请者已提出改进的系统，它可以彻底地利用最大附着力作为牵引或制动力（1986年1月21日提交的美国专利申请第820，327号）。据此可得到滑动速度Vs对于时间的变化率Vs/△t。而且，可以由主驱动电机的转子电源得到同一时间驱动。轮产生的牵引力f的速变化率△f/△t。适当法控制由主电机产生的驱动转矩，以便当滑动速度的变化率△Vs/△t和牵引力的变化率△f/△t的极性互不相同时减小转矩。

也就是说，在前面提到的建议中，通过监测这两个变化率的极性，来判断在该时刻由主电机产生的转矩是否使牵引力f超过了最大附着力f_max（＝μw）。换句话说，牵引控制如此进行使得牵引力f和滑动速度Vs分别保持在最大附着力f_max和前述的特别的滑动速度Vso上。因而，可以实现极好的附着。然而，在前述建议中，为获得不同的控制变量和区别控制状态，需要相当大量的算术逻辑运算，所以就需要大规模的处理装置专门用于上述算术逻辑运算。

本发明的目的是提供用于电力轨道车辆的控制装置，它可在不降低电力轨道车辆的附着性能的情况下简化用于控制的算术逻辑运算。更具体地说，本发明的目的是提供一种控制装置，该装置具有产生并利用用来减小加在发生非附着状态的轮子上的力的信号的改进方法。

本发明的特点在于，在轮子的非附着状态期间，加在轮子上的力被控制两个间隔，即，其中非附着状态继续发展而且加在轮子上的力仍保持大于在该时间内的附着力的非附着发展期，和在其中非附着状态正回到附着状态而且加在轮子上的力处于在该时间内的最大附着力的限度内的非发展期。产生的重新附着控制信号（它修正加给驱动发生非附着状态的轮子的主电机的控制部件的指令）也分成两部分，即，对于发展期的第一分量和对于非发展期的第二分量。第一分量包括非附着独立分量和非附着非独立分量。第二分量在非附着状态结束的发展期后随时间而减小。

在附图中：

图1是方框图，显示了根据本发明的实施方案的用于电动车辆的控制装置;

图2（a）到2（e）是示意图，显示了驱动轮的边缘速度Vm，车辆速度ut，它们之间的相对速度Vs（滑动速度），它们的微分值Vm，μt，us和重新附着控制信号Tf用来解释滑动现象和本发明的操作。