基于轨面辨识的电力机车粘着控制仿真研究

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1、第32卷第l期计算机仿真2015年1月文章编号：1006—9348(2015)Ol—0206一05基于轨面辨识的电力机车粘着控制仿真研究黄景春，唐守乾，林鹏峰，任强(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：针对避免因轨面粘着条件变化而造成车轮空转，提出了基于模糊理论的轨面辨识控制方法，将实时蠕滑速度和全维状态观测器实时估计，并利用粘着系数通过模糊逻辑推理判断的当前轨面与标准轨面的相似度，快速、准确地辨识出当前轨面的粘着峰值点。最后通过对牵引电机的输出转矩动态调整，以实现充分利用当前轨面轮轨间接触力的目的。在M舭B／sim

2、ulink中建立四轴电力机车模型进行仿真研究。仿真结果表明：基于模糊理论的轨面辨识粘着控制方法有效的防止了车轮空转，提高了列车运行的稳定性和铁路运输效率。关键词：轨面辨识；相似度；粘着控制；模糊理论中图分类号：7I粥91．9文献标识码：BSimlllationlhsearchonLocomotiveAdhesionControlBasedonR越lIdeIltincationHUANGJing—chun，TANGShou—qian，LINPeng—feng，RENQiang(SchoolofElectricEn舀neering，Sou

3、t}1westJi∞tongUniversity，ChenduSichuaIl610031，China)ABSTI认CT：InordertoavoidtlleslipofthedrivingwheelcausedbytIlech粕gesofrailadhesionconditions，acon-trolmethodofrailidentmcationb髂edonmzzytlIeofyw鹕pmposed．Real—timecreepspeedandadhesioncoe舔cientestimatedbyfuU—dimensionstat

4、eobsenrerusedfuzz)rlo西ctodeteminet11esimil枷tybemeencun℃ntrajl锄dstand·ardtr面1．nen，theadhesionpeal【pointofcurrenttailw船quicklyalldaccuratelyidentified．Finally，山ecomactforceofcurrenttrackw鹊muyutilizedtodyn哪icallyadjusttlleoutputtorqueoftractionmotor．Theproposedconh_olmetho

5、dwassimulatedthroughfour—a】【iseelectriclocomotivemodel’dthMA7nAB／Simulink．Simulationresultsshowthatthepmposedcontmlmetllodeffectivelyprevent8tlleslipoft}Iedrivingwheel，andimpmvesthestabilityoftrainandrailwaytransporte侬ciency．KEYWORDS：Railidentification；Similarity；Adhesi

6、oncontrol；F'uzz)rtlIeory1引言轮轨间的相互作用是轨道车辆动力学研究中非常重要的元素，轮轨间的接触力主导着铁道车辆的实时动态性能。在铁道运输中，铁轨大部分都暴露在露天条件下，轨道粘着条件容易受到雨、雪、冰、霜、阴、晴、树叶和昆虫聚集程度等影响。当轨面条件发生变化时，轮轨间的接触力会出现突变，往往会使机车进入空转状态，空转会导致轮轨剧烈摩擦，造成动轮踏面和钢轨的非正常磨耗，严重时擦伤钢轨或使轮箍松弛。在传统的粘着控制研究中，为了抑制轮对空转和最大限度的利用轮轨问的粘着力，大都建立简单的单轮对数学模型进行仿真研究。如

7、：文献[2]提出了加速度微分空转识别的方法并采用了模糊控制；文献[3]采用组合粘着控制方法；文献[4]通过搜索最优蠕滑速度，实现再粘着优化控制。这些方法都是在检测到轮对发生空转后实施粘着控制，不可避免的会对车轮和钢轨造成损失。降低轮轨损伤和充分利用轮轨间粘着力，本文建立了四种电力机车仿真模型，提出了一种基于轨面辨识的粘着控制方法。采用模糊控制方法将当前轨面与标准轨面的相似程度进行比对，快速、准确的估计当前轨面状况的粘着峰值点，保证机车在运行正常工况下，能够充分利用轨面粘着力，提高了列车运行的平稳性，并且有效的防止轮轨擦伤，能够延长机车

8、动轮对使用寿命。基金项目：国家自然科学基金(51177137，61134001)；中央高校基本科2轮轨粘着机理研业务费专项资金项目(WJTUllcX034)在动轮的正压力作用下，轮轨接触处产生弹性形变，接收旆日期：201