轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法及系统与流程

本发明涉及轨道车辆控制，尤其涉及一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、摆式列车(倾斜式列车)是一种车体转弯时可以左右倾斜摆动的轨道车辆，摆式列车在通过弯道时，会产生向外的离心力，因此需要降速，否则，可能会影响车辆运行的平稳性，而车辆的运行平稳性则直接关系到乘客的舒适度，甚至可能会导致轨道车辆的脱轨，威胁乘客的安全；通过调整轨道车辆上每一个空气弹簧的高度，能够调整轨道车辆的姿态，从而可以抵消离心力，保证摆式列车能够在弯曲路段高速驶过而无需减速。

3、空气弹簧为利用密闭容器中空气的可压缩性制成的弹簧，被广泛应用于轨道车辆的转向架中，作为轨道车辆的承载部件，保障轨道车辆在行驶过程中保持平稳。空气弹簧通常设有高度控制阀，通过控制空气弹簧内部的空气压力可以实现对空气弹簧高度的调节。

4、现有技术在对空气弹簧高度的调整过程中，往往面临如下技术问题：

5、(1)对于运行中的轨道车辆，其空气弹簧的实时高度难以进行准确的测量，从而对于空气弹簧的实时高度调整也就更加难以实现。现有技术公开了一种带高度检测功能的空气弹簧，在上盖中集成传感器单元，可以实现对空气弹簧高度及压力数据的采集；但是，这种方法需要对现有轨道车辆上的空气弹簧进行更换，成本太高，并且不具备数据处理功能。现有技术公开了一种用于列车的空气弹簧高度测量装置，在磁力吸座的上表面利用万向球铰链连接主尺杆的机械装置对非运行状态下的车辆空气弹簧进行测量；但是，该装置只能在车辆检修过程或者是车辆静止状态下，实现对空气弹簧高度的测量，对于运行中的车辆空气弹簧高度无法进行测量。

6、(2)空气弹簧的目标高度的获取需要根据车辆的运行指标计算得到，这影响了对空气弹簧高度调整的效率和实时性。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法及系统，通过转角传感器实现轨道车辆运行过程中空气弹簧实时高度的获取，从而能够结合高度目标值对控制弹簧的高度进行实时调整，保证轨道车辆的运行姿态平稳。

2、根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，包括：

3、获取空气弹簧的初始高度值，将轨道车辆运行过程中空气弹簧的高度变化转化为转角传感器的角度变化，通过获取转角传感器的角度值得到空气弹簧的高度变化量，进而得到空气弹簧的当前高度值；

4、获取空气弹簧当前位置对应的公里标、运行速度、加速度、车辆行进方向、转向架倾角和转向架簧上质量信息；

5、将获取的信息输入至训练好的空气弹簧目标高度模型，得到当前位置对应的空气弹簧目标高度值；

6、结合当前位置对应的空气弹簧目标高度值和空气弹簧的当前高度值，考虑车辆运行平稳性指标，对空气弹簧的高度进行实时调整。

7、进一步地，将空气弹簧的高度变化转化为转角传感器的角度变化，具体为：

8、将转角传感器设置在传感器工装内，传感器工装通过连接板与车体连接，转角传感器通过固定工装与连接杆连接，连接杆与空气弹簧的下表面连接；

9、轨道车辆转向架倾角的变化会引起空气弹簧的高度变化，空气弹簧的高度变化会带动连接板向上或向下移动，连接板的移动会带动转角传感器的角度发生变化，从而将空气弹簧的高度变化转化为转角传感器的角度变化。

10、根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制系统，包括：

11、空气弹簧当前高度检测模块，用于获取空气弹簧的初始高度值，将轨道车辆运行过程中空气弹簧的高度变化转化为转角传感器的角度变化，通过获取转角传感器的角度值得到空气弹簧的高度变化量，进而得到空气弹簧的当前高度值；

12、空气弹簧高度目标值预测模块，用于获取空气弹簧当前位置对应的公里标、运行速度、加速度、车辆行进方向、转向架倾角和转向架簧上质量信息；将获取的信息输入至训练好的空气弹簧目标高度模型，得到当前位置对应的空气弹簧目标高度值；

13、空气弹簧高度调整模块，用于结合当前位置对应的空气弹簧目标高度值和空气弹簧的当前高度值，考虑车辆运行平稳性指标，对空气弹簧的高度进行实时调整。

14、根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种轨道车辆，包括：安装在转向架上每一个空气弹簧对应位置的空气弹簧高度检测装置，所述空气弹簧高度检测装置用于测量空气弹簧的实时高度；轨道车辆采用上述的转向架空气弹簧高度实时控制方法，对空气弹簧高度进行实时控制。

15、其中，所述空气弹簧高度检测装置包括：传感器工装、连接板、固定工装和连接杆；转角传感器设置在传感器工装内，传感器工装通过连接板与车体连接；转角传感器的探头设置在固定工装内，固定工装与连接杆连接，连接杆与空气弹簧对应位置的转向架连接。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、(1)本发明设计了方便安装的转角传感器测量工装，通过转角传感器角度的变化量计算得到高度变化量，实现了车辆运行过程中对空气弹簧高度的实时检测，且不影响转向架及空气弹簧原本结构与功能。

18、(2)本发明结合车辆运行公里标、转向架倾角及车体加速度等信息，考虑车体运行平稳性指标，利用神经网络模型对当前公里标下对应的空气弹簧最优高度值进行预测，作为空气弹簧高度目标值；基于空气弹簧当前高度值和目标值，考虑车辆运行平稳性指标，通过闭环反馈控制策略对空气弹簧高度进行控制，信号处理速度快，处理结果稳定可靠。

19、(3)本发明将当前时刻的空气弹簧当前高度值与通过空气弹簧高度神经网络模型预测得到的空气弹簧高度目标值进行对比，判断出高度异常的点，可以为轨道线路检修提供判断依据。

20、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，将空气弹簧的高度变化转化为转角传感器的角度变化，具体为：

3.如权利要求1或2所述的一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，通过获取转角传感器的角度值得到空气弹簧高度变化值，具体为：

4.如权利要求3所述的一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，基于空气弹簧高度变化量与空气弹簧的初始高度值，确定空气弹簧的当前高度值。

5.如权利要求1所述的一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，对于空气弹簧目标高度模型的训练过程具体如下：

6.如权利要求5所述的一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，基于空气弹簧当前高度值和目标高度值，将空气弹簧从当前高度值向目标高度值进行调整，调整过程中，不断计算车辆运行平稳性指标，如果当调整到某一个高度值时，车辆运行平稳性指标满足了舒适度的要求，则停止调整，将该高度值更新为当前条件下的新的目标高度值，形成新的数组，替换数据集中原来的对应数组；使用新的数据集对空气弹簧目标高度模型进行训练。

7.如权利要求1所述的一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法，其特征在于，还包括：将当前位置对应的空气弹簧目标高度值和空气弹簧的当前高度值进行对比，如果当前高度值与目标高度值的差值超过了设定的阈值，则判定为空气弹簧高度变化异常点，推断轨道线路状况可能发生了较大变化，以提醒对当前轨道线路段进行巡检。

8.一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制系统，其特征在于，包括：

9.一种轨道车辆，其特征在于，包括：安装在转向架上每一个空气弹簧对应位置的空气弹簧高度检测装置，所述空气弹簧高度检测装置用于测量空气弹簧的实时高度；轨道车辆采用权利要求1-7任一项所述的转向架空气弹簧高度实时控制方法，对空气弹簧高度进行实时控制。

10.如权利要求9所述的一种轨道车辆，其特征在于，所述空气弹簧高度检测装置包括：传感器工装、连接板、固定工装和连接杆；转角传感器设置在传感器工装内，传感器工装通过连接板与车体连接；转角传感器的探头设置在固定工装内，固定工装与连接杆连接，连接杆与空气弹簧的下表面连接。

技术总结本发明公开了一种轨道车辆转向架空气弹簧高度实时控制方法及系统，包括：通过获取转角传感器的角度值得到空气弹簧的高度变化量，得到空气弹簧的当前高度值；获取空气弹簧当前位置对应的公里标、运行速度、加速度、车辆行进方向、转向架倾角和转向架簧上质量信息；将获取的信息输入至训练好的空气弹簧目标高度模型，得到当前位置对应的空气弹簧目标高度值；结合当前位置对应的空气弹簧目标高度值和空气弹簧的当前高度值，考虑车辆运行平稳性指标，对空气弹簧的高度进行实时调整。本发明实现了车辆运行过程中对空气弹簧高度的实时检测，不影响转向架及空气弹簧原本结构与功能。技术研发人员：崔玉龙,朱慧龙,董威,张晓宁,李硕受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/8