專利名稱：機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)車控制技術(shù)，尤其涉及一種機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)車在山區(qū)線路、雨雪氣等惡劣天氣影響下，會(huì)使軌道與車輪之間的粘著狀 況惡化，容易引發(fā)空轉(zhuǎn)滑行。在大坡道區(qū)間發(fā)生空轉(zhuǎn)滑行，會(huì)使列車運(yùn)行速度在短時(shí)間內(nèi)急 劇下降。嚴(yán)重時(shí)，由于停車和啟動(dòng)失靈，還會(huì)造成多次列車長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)和誤點(diǎn)。影響機(jī)車牽引力和制動(dòng)力發(fā)揮的輪軌之間的粘著力總是有限的，在路況較差、大 坡道、曲線半徑較小等不利的情況下一旦牽引電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力和制動(dòng)力超過了輪軌之 間的粘著力，就必然會(huì)發(fā)生空轉(zhuǎn)滑行?？辙D(zhuǎn)滑行的產(chǎn)生使動(dòng)軸上的牽引力急劇下降，而且會(huì) 使高速空轉(zhuǎn)滑行的牽引電動(dòng)機(jī)因強(qiáng)大的離心力可能引起機(jī)械損壞，使其他未空轉(zhuǎn)滑行的牽 引電動(dòng)機(jī)過載。直流牽引電動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)空轉(zhuǎn)滑行就會(huì)造成牽引電動(dòng)機(jī)換向困難，容易引 起換向火花甚至環(huán)火，甚至燒毀電刷及換向器。在現(xiàn)有技術(shù)中，防空轉(zhuǎn)滑行的一種方案是在機(jī)車電氣線路中加裝空轉(zhuǎn)滑行繼電 器，檢測(cè)到機(jī)車空轉(zhuǎn)滑行發(fā)生時(shí)控制操縱臺(tái)上的空轉(zhuǎn)滑行指示燈亮，當(dāng)司機(jī)看到空轉(zhuǎn)滑行 指示燈亮后，回主手柄降低功率，同時(shí)對(duì)輪軌撒砂以增大粘著系數(shù)。這種控制方式對(duì)空轉(zhuǎn)滑 行的防護(hù)非常遲鈍，往往空轉(zhuǎn)滑行已擴(kuò)展到相當(dāng)程度時(shí)，司機(jī)才能做出反應(yīng)，致使在需要機(jī) 車發(fā)揮較大牽引力和制動(dòng)力時(shí)反而處于失控狀態(tài)，大大降低了機(jī)車的牽引能力，發(fā)揮不出 大功率內(nèi)燃機(jī)車的牽引性能，同時(shí)鋼軌與輪緣之間由于劇烈地摩擦而產(chǎn)生了嚴(yán)重的損傷。還有一種方案是以轉(zhuǎn)向架為單位進(jìn)行減載消除空轉(zhuǎn)滑行。每個(gè)轉(zhuǎn)向架的速度由安 裝在軸頭的兩個(gè)光電速度傳感器進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)機(jī)車采用轉(zhuǎn)向架控制時(shí)，需要引起一個(gè)轉(zhuǎn)向 架的速度波動(dòng)，才考慮機(jī)車空轉(zhuǎn)滑行，進(jìn)而才控制調(diào)整機(jī)車牽引力和制動(dòng)力的波動(dòng)?？紤]到 機(jī)車軸重轉(zhuǎn)移的影響，當(dāng)機(jī)車出現(xiàn)異常情況下每個(gè)轉(zhuǎn)向架中的三個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電流 是不均勻的。因此這種方案不能有效地防止單個(gè)電機(jī)的空轉(zhuǎn)滑行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種響應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)、粘著恢復(fù) 迅速、系統(tǒng)整體波動(dòng)不大的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法。本發(fā)明的目的是這樣現(xiàn)的一種機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法，其特征在于采取下列 步驟A.檢測(cè)各個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流，送至微機(jī)控制系統(tǒng)的中央處理器CPU ；B.對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行處理找出所有牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速中的最大值和最小 值，如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值處于最大值和最小值之間，那么判斷該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值為真實(shí)值，轉(zhuǎn)速 參考值等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；C.計(jì)算出牽引電動(dòng)機(jī)的平均電流值；D.設(shè)定空轉(zhuǎn)滑行轉(zhuǎn)速設(shè)定值和空轉(zhuǎn)滑行電流設(shè)定值；
E.如果某臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電流小于電流設(shè)定值，則判定該 牽引電動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)；F.控制HSO輸出的PWM脈寬，在牽引工況下每30ms內(nèi)降低一次主發(fā)電機(jī)輸出功率 或在制動(dòng)工況下減小牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，同時(shí)能撒砂(3S)；G.當(dāng)機(jī)車粘著恢復(fù)后，控制HSO輸出的PWM脈寬，恢復(fù)主發(fā)電機(jī)輸出功率或牽引電 動(dòng)機(jī)制動(dòng)勵(lì)磁電流。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述步驟D中的空轉(zhuǎn)滑行轉(zhuǎn)速設(shè)定值為轉(zhuǎn)速參考 值的1. 5倍，空轉(zhuǎn)滑行電流的設(shè)定值為平均電流值的2/3。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述步驟F中在牽引工況下每30ms內(nèi)降低一次主 發(fā)電機(jī)輸出功率或在制動(dòng)工況下減小牽引電動(dòng)機(jī)制動(dòng)勵(lì)磁電流的降幅為2. 5%。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述步驟G中以先快后慢的增長(zhǎng)速率來恢復(fù)主發(fā) 電機(jī)輸出功率或制動(dòng)勵(lì)磁電流，即先使其迅速恢復(fù)到空轉(zhuǎn)滑行前的65%，然后后再緩慢上 升至100%。本發(fā)明的方案考慮到了軸重轉(zhuǎn)移的影響，對(duì)每個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)的信號(hào)都進(jìn)行邏輯判 斷，只要有一個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)滑行滑行，微機(jī)控制系統(tǒng)都會(huì)及時(shí)調(diào)整主發(fā)電機(jī)的勵(lì) 磁電流，盡可能使機(jī)車獲得較高的平均粘著系數(shù)，充分發(fā)揮該機(jī)車的牽引性能和制動(dòng)性能。 同時(shí)，也充分考慮到了柴油機(jī)的動(dòng)態(tài)性能及工作穩(wěn)定性，防止調(diào)整不合理造成功率波動(dòng)過 大、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速劇變、冒黑煙。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的硬件原理示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)速子程序流程框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的空轉(zhuǎn)滑行判斷子程序流程框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的空轉(zhuǎn)滑行主程序流程框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參看圖1.機(jī)車6個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和電流信號(hào)由外圍信號(hào)裝置SCM來檢 測(cè)，分別送至CPU的高速輸入器HSI和A/D轉(zhuǎn)換器。參看圖2所示的轉(zhuǎn)速子程序流程。首先進(jìn)入框2. 1采用比較法得出6個(gè)牽引電動(dòng) 機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的最小值。進(jìn)入框2. 2采用比較法得出6個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的最大值。進(jìn) 入框2. 3如果電機(jī)1轉(zhuǎn)速值滿足條件在最大值和最小值之間，那么程序判斷該電機(jī)1轉(zhuǎn)速 值為真實(shí)值，進(jìn)入框2. 4轉(zhuǎn)速參考值等于電機(jī)1轉(zhuǎn)速，進(jìn)入框2. 5返回主程序。否則進(jìn)入框 2. 6如果電機(jī)2轉(zhuǎn)速值滿足條件在最大值和最小值之間，那么程序判斷該電機(jī)2轉(zhuǎn)速值為 真實(shí)值，進(jìn)入框2. 7轉(zhuǎn)速參考值等于電機(jī)2轉(zhuǎn)速，進(jìn)入框2. 8返回主程序。否則進(jìn)入框2. 9 如果電機(jī)3轉(zhuǎn)速值滿足條件在最大值和最小值之間，那么程序判斷該電機(jī)3轉(zhuǎn)速值為真實(shí)值，進(jìn)入框2. 10轉(zhuǎn)速參考值等于電機(jī)3轉(zhuǎn)速，進(jìn)入框2. 11返回主程序。否則進(jìn)入框2. 12 如果電機(jī)4轉(zhuǎn)速值滿足條件在最大值和最小值之間，那么程序判斷該電機(jī)4轉(zhuǎn)速值為真實(shí) 值，進(jìn)入框2. 13轉(zhuǎn)速參考值等于電機(jī)4轉(zhuǎn)速，進(jìn)入框2. 14返回主程序。否則進(jìn)入框2. 15 如果電機(jī)5轉(zhuǎn)速值滿足條件在最大值和最小值之間，那么程序判斷該電機(jī)5轉(zhuǎn)速值為真實(shí) 值，進(jìn)入框2. 16轉(zhuǎn)速參考值等于電機(jī)5轉(zhuǎn)速，進(jìn)入框2. 17返回主程序。否則進(jìn)入框2. 18 如果電機(jī)6轉(zhuǎn)速值滿足條件在最大值和最小值之間，那么程序判斷該電機(jī)6轉(zhuǎn)速值為真實(shí) 值，進(jìn)入框2. 19轉(zhuǎn)速參考值等于電機(jī)6轉(zhuǎn)速，進(jìn)入框2. 10返回主程序。參看圖3所示的空轉(zhuǎn)滑行判斷子程序流程。首先進(jìn)入框3. 1計(jì)算6個(gè)牽引電動(dòng)機(jī) 的電流平均值。進(jìn)入框3. 2定義空轉(zhuǎn)滑行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定值和電流設(shè)定值設(shè)定空轉(zhuǎn)滑行 轉(zhuǎn)速設(shè)定值為轉(zhuǎn)速參考值1. 5倍，空轉(zhuǎn)滑行電流的設(shè)定值為平均電流值的2/3。進(jìn)入框3. 3 如果電機(jī)1轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電機(jī)1電流小于電流設(shè)定值(二者必須同時(shí)滿足條 件)，進(jìn)入框3. 4程序判定為牽引電動(dòng)機(jī)1處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)，進(jìn)入框3. 5返回主程序。否 則進(jìn)入框3. 6如果電機(jī)2轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電機(jī)2電流小于電流設(shè)定值，進(jìn)入框3. 7 程序判定為牽引電動(dòng)機(jī)2處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)，進(jìn)入框3. 8返回主程序。否則進(jìn)入框3. 9如 果電機(jī)3轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電機(jī)3電流小于電流設(shè)定值，進(jìn)入框3. 10程序判定為牽 引電動(dòng)機(jī)3處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)，進(jìn)入框3. 11返回主程序。否則進(jìn)入框3. 12如果電機(jī)4轉(zhuǎn) 速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電機(jī)4電流小于電流設(shè)定值，進(jìn)入框3. 13程序判定為牽引電動(dòng)機(jī)4 處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)，進(jìn)入框3. 14返回主程序。否則進(jìn)入框3. 15如果電機(jī)5轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速 設(shè)定值同時(shí)電機(jī)5電流小于電流設(shè)定值，進(jìn)入框3. 16程序判定為牽引電動(dòng)機(jī)5處于空轉(zhuǎn)滑 行狀態(tài)，進(jìn)入框3. 17返回主程序。否則進(jìn)入框3. 18如果電機(jī)6轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí) 電機(jī)6電流小于電流設(shè)定值，進(jìn)入框3. 19程序判定為牽引電動(dòng)機(jī)6處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)，進(jìn) 入框3. 20返回主程序。所有判斷條件均不滿足，說明所有電機(jī)均不空轉(zhuǎn)滑行進(jìn)入框3. 21 返回主程序。參看圖4所示的空轉(zhuǎn)滑行主程序。CUP上電初始化后進(jìn)入框4. 1進(jìn)入主程序。進(jìn) 入框4. 2在主程序中首先調(diào)用轉(zhuǎn)速子程序，得出轉(zhuǎn)速參考值。進(jìn)入框4. 3調(diào)用空轉(zhuǎn)滑行判 斷子程序。進(jìn)入框4. 4判斷機(jī)車是否空轉(zhuǎn)滑行。如果空轉(zhuǎn)滑行進(jìn)入框4. 5微機(jī)系統(tǒng)通過高 速輸出器HSO控制勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁脈寬(PWM輸出)，軟件在每30ms內(nèi)降低一次主發(fā)電機(jī)輸 出功率或牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流給定的2. 5%，并通過開關(guān)量輸出DIGIT0UT來控制撒砂閥每 次撒砂3秒。進(jìn)入框4. 7返回主程序。如果條件框4. 4不滿足，說明機(jī)車不空轉(zhuǎn)滑行進(jìn)入 框4. 7判斷主發(fā)電機(jī)輸出功率(牽引工況下)或牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流(制動(dòng)工況下)是否 小于正常情況下的100%，條件不滿足進(jìn)入框4. 11返回主程序；如果條件滿足需要回復(fù)到 正常情況下的功率和電流，進(jìn)入框4. 8判斷主發(fā)電機(jī)輸出功率(牽引工況下)或牽引電動(dòng) 機(jī)勵(lì)磁電流(制動(dòng)工況下)是否小于正常情況下的65%，如果滿足條件需要控制HSO快速 增長(zhǎng)PWM脈寬，進(jìn)入框4. 10返回主程序；如果不滿足條件則進(jìn)入框4. 12控制HSO緩慢增長(zhǎng) PWM脈寬，進(jìn)入框4. 13返回主程序。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法，其特征在于采取下列步驟A.檢測(cè)各個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流，送至微機(jī)控制系統(tǒng)的中央處理器CPU;B.對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行處理找出所有牽引電動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速中的最大值和最小值，如 果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值處于最大值和最小值之間，那么判斷該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值為真實(shí)值，轉(zhuǎn)速參考 值等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；C.計(jì)算出牽引電動(dòng)機(jī)的平均電流值；D.設(shè)定空轉(zhuǎn)滑行轉(zhuǎn)速設(shè)定值和空轉(zhuǎn)滑行電流設(shè)定值；E.如果某臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電流小于電流設(shè)定值，則判定該牽引 電動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)；F.控制HSO輸出的PWM脈寬，在牽引工況下每30ms內(nèi)降低一次主發(fā)電機(jī)輸出功率或在 制動(dòng)工況下減小牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，同時(shí)能撒砂；G.當(dāng)機(jī)車粘著恢復(fù)后，控制HSO輸出的PWM脈寬，恢復(fù)主發(fā)電機(jī)輸出功率或牽引電動(dòng)機(jī) 制動(dòng)勵(lì)磁電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法，所述步驟D中的空轉(zhuǎn)滑行轉(zhuǎn)速設(shè) 定值為轉(zhuǎn)速參考值的1. 5倍，空轉(zhuǎn)滑行電流的設(shè)定值為平均電流值的2/3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法，報(bào)述步驟F中在牽引工況下每 30ms內(nèi)降低一次主發(fā)電機(jī)輸出功率或在制動(dòng)工況下減小牽引電動(dòng)機(jī)制動(dòng)勵(lì)磁電流的降幅 為 2. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法，所述步驟G中以先快后慢的增長(zhǎng) 速率來恢復(fù)主發(fā)電機(jī)輸出功率或制動(dòng)勵(lì)磁電流，即先使其迅速恢復(fù)到空轉(zhuǎn)滑行前的65%， 然后再緩慢上升至100%。
全文摘要
本發(fā)明的機(jī)車防空轉(zhuǎn)滑行控制方法，對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行處理，判斷出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的真實(shí)值及平均電流值，如果某臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速設(shè)定值同時(shí)電流小于電流設(shè)定值，則判定該牽引電動(dòng)機(jī)處于空轉(zhuǎn)滑行狀態(tài)，在牽引工況下每30ms內(nèi)降低一次主發(fā)電機(jī)輸出功率或在制動(dòng)工況下減小牽引電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，同時(shí)撒砂。當(dāng)機(jī)車粘著恢復(fù)后，恢復(fù)主發(fā)電機(jī)輸出功率或牽引電動(dòng)機(jī)制動(dòng)勵(lì)磁電流。響應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)、粘著恢復(fù)迅速、系統(tǒng)整體波動(dòng)不大。
文檔編號(hào)B61C17/00GK102050122SQ20101059236
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者程顯偉, 管明華, 蔡志偉, 韓樹明 申請(qǐng)人:中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司