一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109878538A(43)申请公布日2019.06.14(21)申请号201910220029.3(22)申请日2019.03.22(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市金牛区二环路北一段111号(72)发明人黄景春文小康刘安君康灿邓雯琪(74)专利代理机构成都天既明专利代理事务所(特殊普通合伙)51259代理人彭立琼李钦(51)Int.Cl.B61C15/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法(57)摘要本发明公开了一种重载机车智能撒砂控制系统及控制方法，智能撒砂控制系统包括二型模糊撒砂系统模块、牵引空转降速模块和撒砂综合判定模块，其中：所述二型模糊撒砂系统模块的输入为机车速度、蠕滑速度和轮缘加速度，输出为撒砂倾向值；所述牵引空转降速模块的输入为机车速度、牵引状态、空转信号和转矩指令，输出为空转降速信号；所述撒砂综合判定模块的输入为机车速度、空转降速信号和撒砂倾向值数据，输出为撒砂信号，用于控制撒砂设备。针对重载机车复杂的运行工况和运行环境本发明具有适应性强的特点，比传统撒砂方法撒砂控制信号更及时、准确和可靠。CN109878538ACN109878538A权利要求书1/2页1.一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：包括二型模糊撒砂系统模块、牵引空转降速模块和撒砂综合判定模块，其中：所述二型模糊撒砂系统模块的输入为机车速度、蠕滑速度和轮缘加速度，输出为撒砂倾向值；所述牵引空转降速模块的输入为机车速度、牵引状态、空转信号和转矩指令，输出为空转降速信号；所述撒砂综合判定模块的输入为机车速度、空转降速信号和撒砂倾向值数据，输出为撒砂信号，用于控制撒砂设备。2.根据权利要求1所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：所述二型模糊撒砂系统模块对实时输入的机车速度、蠕滑速度和轮缘加速度数据采用单点模糊化方法得到其语言变量，再利用模糊推理规则进行推理运算得到输出语言变量，然后进行降型运算和解模糊化处理得到撒砂倾向值。3.根据权利要求2所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：对所述输入变量进行如下模糊设计：(1)机车速度：根据专家经验和实际运用数据，将机车速度划分为小(S)、中(M)、大(B)三个模糊子集，论域为[0，120]km/h，并确定其语言变量的二型隶属函数；(2)蠕滑速度：根据专家经验和实际运用数据，将蠕滑速度划分为小(S)、中(M)、大(B)三个模糊子集，论域为[0，20]km/h，并确定其语言变量的二型隶属函数；(3)轮缘加速度：根据专家经验和实际运用数据，将机车速度划分为小(S)、中(M)、大(B)三个模糊子集，论域为[0，5]m/s2，并确定其语言变量的二型隶属函数。4.根据权利要求2所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：对所述输出语言变量划分为最小(NS)，次小(NM)，中(M)，次大(PM)，最大(PB)五个模糊子集合，范围在0～1之间，隶属函数根据专家经验和实际运用数据确定。5.根据权利要求2所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：所述模糊推理规则根据已有的机车速度、蠕滑速度、轮缘加速度的离线数据，结合专家知识和经验得到。6.根据权利要求1所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：所述机车速度的估算方法如下：当机车处于牵引状态时，机车速度为：vt＝min(v1,v2,…,vn)当机车处于制动状态时，机车速度为：vt＝max(v1,v2,…,vn)式中，vi是各轴轮对转速，n是机车的轴数。7.根据权利要求1所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：所述蠕滑速度的计算方法如下：式中，ω是车轮角速度，r是车轮半径，vs是蠕滑速度。8.根据权利要求1所述的一种重载机车智能撒砂控制系统，其特征在于：所述轮缘加速度的计算方法如下：(1)轮对旋转运动的公式如下：2CN109878538A权利要求书2/2页式中，T是牵引转矩，TL是负载转矩，Fμ是轮轨之间的粘着力。(2)轮缘加速度为：9.一种利用权利要求1所述的重载机车智能撒砂控制系统的撒砂控制方法，其特征在于：所述撒砂综合判定模块进行判断的流程如下：步骤1、判断机车速度v是否在低速阈值vmin和高速阈值vmax之间，若是则继续下一步，否则程序结束；步骤2、判断撒砂倾向值H是否大于设定阈值Ho，若是则输出撒砂信号，否则进行下一步；步骤3、判断牵引空转降速信号是否为1，若是则进行下一步，否则程序结束；步骤4、输出撒砂信号，程序结束。10.根据权利要求9所述的撒砂控制方法，其特征在于：所述牵引空转降速模块进行判断的流程如下：步骤1、采集牵引状态、牵引转矩、机车速度和空转信号；