基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整方法及装置

本技术涉及轨道车辆，特别涉及一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整方法及装置。

背景技术：

1、铁道机车单节车厢的二系悬挂一般包括负载参数传感器和设置于前后两处的转向架上的高度调节组件，在进行车辆高度自动调整时，需要根据负载参数传感器向高度调节组件输出控制参数，通过高度调节组件对前后转向架的高度同时进行调节，以保障整车运行稳定性和旅客乘坐舒适度。

2、上述方案中单节车厢的悬挂高度是根据该车厢的负载参数统一调控的，但是列车在实际运营过程中，每个区域的负载参数并不完全一致，因此，统一调控车厢悬挂高度的方式较为粗放，难以带给乘客更好的乘坐平稳性体验。比如，车厢内的乘客分布不均匀，那么车厢内不同区域的空气弹簧压缩量不同，如果基于同一负载重量进行高度调节，则难以带给每个区域的乘客更好的乘坐平稳性体验。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整方法及装置，其能够改善上述问题。

2、本技术的实施例是这样实现的：

3、第一方面，本技术提供一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整装置，应用于单节车厢的二系悬挂系统，包括：控制器、前架高度调节组件和后架高度调节组件；

4、所述前架高度调节组件，包括设置于所述单节车厢前转向架上的至少两个前架空气弹簧、至少两个电控前架排气阀、至少两个前架传感器组件和一个电控前架进气阀；每个所述前架空气弹簧的进气管道均与第一管道连通，所述电控前架进气阀设置于所述第一管道连通上，用于控制所述第一管道内的气流速度；每个所述前架空气弹簧的排气管道上均安装有一个所述电控前架排气阀，用于控制对应的所述排气管道内的气流速度；每个所述前架空气弹簧旁均设置有一个所述前架传感器组件，所述前架传感器组件包括至少一个前架负载参数传感器；

5、所述后架高度调节组件，包括设置于所述单节车厢前转向架上的至少两个后架空气弹簧、至少两个电控后架排气阀、至少两个后架传感器组件和一个电控后架进气阀；每个所述后架空气弹簧的进气管道均与第二管道连通，所述电控后架进气阀设置于所述第二管道连通上，用于控制所述第二管道内的气流速度；每个所述后架空气弹簧的排气管道上均安装有一个所述电控后架排气阀，用于控制对应的所述排气管道内的气流速度；每个所述后架空气弹簧旁均设置有一个所述后架传感器组件，所述后架传感器组件包括至少一个后架负载参数传感器；

6、所述控制器分别与所述前架负载参数传感器、后架负载参数传感器、所述电控前架进气阀、所述电控前架排气阀、所述电控后架进气阀和所述电控后架排气阀电连接。

7、应当理解，在本发明实施例中，所称控制器可以是中央处理单元(centralprocessing unit，cpu)，该控制器还可以是其他通用控制器、数字信号控制器(digitalsignal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制器可以是微控制器或者该控制器也可以是任何常规的控制器等。

8、可以理解，本技术公开了一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整装置，应用于单节车厢的二系悬挂系统，包括：控制器、前架高度调节组件和后架高度调节组件。其中，前后架高度调节组件包括设置于对应转向架上的至少两个传感器组件和至少两个空气弹簧；单个传感器组件设置于前架空气弹簧附近，构成一组高度反馈调节组件；这样的高度反馈调节组件排布于单节车厢前后转向架的不同位置，用于针对局部区域的悬挂高度进行单独调节，使得车厢悬挂高度的方式更为精细，带给车厢内各个区域的乘客更好的乘坐平稳性体验。

9、在本技术可选的实施例中，所述第一管道和所述第二管道可以为同一管道。可选地，所述电控前架进气阀和所述电控后架进气阀可以是同一电控进气阀。

10、可以理解，控制器控制电控前架进气阀的开启程度，可以控制第一管道内的气流速度，控制器控制电控前架排气阀的开启程度，可以控制对应排气管道内的气流速度，从而控制对应前架空气弹簧内的气压；控制器控制电控后架进气阀的开启程度，可以控制第一管道内的气流速度，控制器控制电控后架排气阀的开启程度，可以控制对应排气管道内的气流速度，从而控制对应后架空气弹簧内的气压。为了节约制造成本，可以合并第一管道和第二管道为同一目标管道，该目标管道上设置目标电控进气阀，控制器控制目标电控进气阀的开启程度，可以控制目标管道内的气流速度，即控制各个空气弹簧的进气速度，控制器控制各个排气阀的开启程度，可以控制各个空气弹簧的排气速度，从而控制空气弹簧内的气压。

11、在本技术可选的实施例中，所述单节车厢在直线行驶的状态下的行驶方向为第一方向，所述至少两个前架传感器组件沿垂直于所述第一方向的第二方向排布，所述至少两个后架传感器组件也沿所述第二方向排布。

12、可以理解，前架高度调节组件和后架高度调节组件的设置，只能在第一方向上对单节车厢进行高度调节区域划分，而高度调节区域的划分约细致，那么车厢悬挂高度的方式更精细。因此，本技术将前后架传感器组件和对应的空气弹簧沿垂直于所述第一方向的第二方向排布，可以在第二方向上对单节车厢进行高度调节区域划分，使得最终的车厢悬挂高度的方式更精细。

13、可选地，所述前架负载参数传感器包括以下至少一项：前架重量传感器、前架速度传感器、前架高度探测器；所述后架负载参数传感器包括以下至少一项：后架重量传感器、后架速度传感器、后架高度探测器。

14、可以理解，前架重量传感器用于向控制器反馈该前架重量传感器所在区域的前架区域重量；前架速度传感器用于向控制器反馈单节车厢的当前车速；前架高度探测器用于向控制器反馈该前架重量传感器所在区域的前架区域高度；后架重量传感器用于向控制器反馈该后架重量传感器所在区域的后架区域重量；后架速度传感器用于向控制器反馈单节车厢的当前车速；后架高度探测器用于向控制器反馈该后架重量传感器所在区域的后架区域高度。

15、第二方面，本技术公开了一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整方法，由如第一方面任一项所述基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整装置的所述控制器执行，该方法包括：

16、s1、获取每个所述前架传感器组件反馈的前架负载参数，获取每个所述后架传感器组件反馈的后架负载参数；

17、s2、根据所述前架负载参数和所述后架负载参数计算标准参数，通过人工神经网络模型根据所述标准参数计算出气压标准调整值；

18、s3：控制所述电控前架进气阀和所述电控前架排气阀的开启程度，使得所述前架空气弹簧内的气压调整值达到所述气压标准调整值之后，根据每个前架负载参数与所述标准参数的差值，计算每个所述前架空气弹簧的前架气压微调值；

19、s4：控制所述电控后架进气阀和所述电控后架排气阀的开启程度，使得所述后架空气弹簧内的气压调整值达到所述气压标准调整值之后，根据每个后架负载参数与所述标准参数的差值，计算每个所述后架空气弹簧的后架气压微调值；

20、s5：控制各个所述电控前架排气阀和各个所述电控后架排气阀的开启程度，使得各个所述前架空气弹簧内的气压调整值达到所述前架气压微调值，且使得各个所述后架空气弹簧内的气压调整值达到所述后架气压微调值。

21、其中,s1、s2等仅为步骤标识，方法的执行顺序并不一定按照数字由小到大的顺序进行，比如可以是先执行步骤s2再执行步骤s1，本技术不做限制。

22、可以理解，本技术还公开了一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整方法，应用于上述基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整装置。本方法首先根据前架负载参数和后架负载参数计算出标准参数，通过人工神经网络模型根据标准参数计算出气压标准调整值；待前后架空气弹簧根据该气压标准调整值进行气压调节后，再根据每个前架负载参数或后架负载参数与标准参数的差值，对每个前架空气弹簧或后架空气弹簧的进行气压微调，实现针对局部区域悬挂高度的单独调节，使得车厢悬挂高度的方式更为精细，带给车厢内各个区域的乘客更好的乘坐平稳性体验。

23、在本技术可选的实施例中，所述前架负载参数包括以下至少一项：前架区域重量、当前车速、前架区域高度；所述后架负载参数包括以下至少一项：后架区域重量、当前车速、后架区域高度。

24、可选地，所述根据所述前架负载参数和所述后架负载参数计算标准参数，包括以下至少一项：

25、计算所述前架区域重量和所述后架区域重量的平均值，作为重量标准参数；

26、计算所述当前车速的平均值，作为车速标准参数；

27、计算所述前架区域高度和所述后架区域高度的平均值，作为高度标准参数；

28、计算所述前架区域重量和所述后架区域重量的中位数值，作为重量标准参数；

29、计算所述当前车速的中位数值，作为车速标准参数；

30、计算所述前架区域高度和所述后架区域高度的中位数值，作为高度标准参数。

31、在本技术可选的实施例中，所述根据每个前架负载参数与所述标准参数的差值，计算每个所述前架空气弹簧的前架气压微调值，包括：

32、根据下式计算每个所述前架空气弹簧的前架气压微调值：

33、

34、其中，δpi表示第i个所述前架空气弹簧的前架气压微调值，kp、kq、kd表示所述控制器的比例、积分和微分系数，hid表示第i个所述前架空气弹簧的期待悬挂高度，hia表示第i个所述前架空气弹簧旁边的所述前架负载参数传感器反馈的前架区域高度，his表示第i个所述前架空气弹簧的静态期待悬挂高度，hidy表示第i个所述前架空气弹簧的动态期待悬挂高度，v表示第i个所述前架空气弹簧旁边的所述前架负载参数传感器反馈的当前车速，kv表示速度系数，li0表示第i个所述前架空气弹簧的初始高度，mi表示第i个所述前架空气弹簧旁边的所述前架负载参数传感器反馈的前架区域重量，h表示所述单节车厢的质心高度，g表示重力加速度，ki表示第i个所述前架空气弹簧的弹簧常数；

35、所述根据每个后架负载参数与所述标准参数的差值，计算每个所述后架空气弹簧的后架气压微调值，包括：

36、根据下式计算每个所述后架空气弹簧的后架气压微调值：

37、

38、其中，δpj表示第j个所述后架空气弹簧的后架气压微调值，kp、kq、kd表示所述控制器的比例、积分和微分系数，hjd表示第j个所述后架空气弹簧的期待悬挂高度，hja表示第j个所述后架空气弹簧旁边的所述后架负载参数传感器反馈的后架区域高度，hjs表示第j个所述后架空气弹簧的静态期待悬挂高度，hjdy表示第j个所述后架空气弹簧的动态期待悬挂高度，v表示第j个所述后架空气弹簧旁边的所述后架负载参数传感器反馈的当前车速，kv表示速度系数，lj0表示第j个所述后架空气弹簧的初始高度，mj表示第j个所述后架空气弹簧旁边的所述后架负载参数传感器反馈的后架区域重量，h表示所述单节车厢的质心高度，g表示重力加速度，kj表示第j个所述后架空气弹簧的弹簧常数。

39、第三方面，本技术公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被控制器执行时使所述控制器执行如第二方面任一项所述的方法。

40、有益效果：

41、本技术公开了一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整装置，应用于单节车厢的二系悬挂系统，包括：控制器、前架高度调节组件和后架高度调节组件。其中，前后架高度调节组件包括设置于对应转向架上的至少两个传感器组件和至少两个空气弹簧；单个传感器组件设置于前架空气弹簧附近，构成一组高度反馈调节组件；这样的高度反馈调节组件排布于单节车厢前后转向架的不同位置，用于针对局部区域的悬挂高度进行单独调节，使得车厢悬挂高度的方式更为精细，带给车厢内各个区域的乘客更好的乘坐平稳性体验。

42、本技术还公开了一种基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整方法，应用于上述基于适应算法的铁道机车车辆高度自动调整装置。本方法首先根据前架负载参数和后架负载参数计算出标准参数，通过人工神经网络模型根据标准参数计算出气压标准调整值；待前后架空气弹簧根据该气压标准调整值进行气压调节后，再根据每个前架负载参数或后架负载参数与标准参数的差值，对每个前架空气弹簧或后架空气弹簧的进行气压微调，实现针对局部区域悬挂高度的单独调节，使得车厢悬挂高度的方式更为精细，带给车厢内各个区域的乘客更好的乘坐平稳性体验。

43、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举可选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。