一种动力分散式电机车牵引力实时控制方法和系统与流程

本技术涉及电机车，尤其涉及一种动力分散式电机车牵引力实时控制方法和系统。

背景技术：

1、电机车及后配套系统是城市地铁隧道盾构施工时，向隧道外运出渣土和向隧道内运进砂浆及、管片等其他物料的运输设备，属于建筑施工领域。电机车依靠锂电池为整车提供直流动力电源，通过变频器驱动电机来提供牵引力和电制动力。

2、传统的电机车采用集中动力控制，在电机车的车头部位集中布置了若干组相同的驱动机构，依靠车头牵引渣土车、砂浆车和管片车进行物料和渣土的运输。动力集中布置的传统电机车，所有驱动机构对于黏重的需求是相同的，因车头重量在车辆运行中是固定不变的，在驱动机构额定出力条件下，除非轨道特别湿滑车轮不会因黏重不足发生打滑，因此无需对每组驱动机构出力进行单独控制和限制。但是传统电机车若需提高牵引能力，只能通过增加配重的方式提高车头粘重，车头加装的配重越多，车辆的无用载荷越多。

3、若采用动力分散式电机车，充分利用所运载的渣土为车辆提供黏重，可大幅减少加装配重的数量，提高车辆的有效运载能力，但这种方式不可避免会遇到一个问题，即空载和重载时的车辆黏重差异很大，在某些特殊工况下，空载的动力渣土车可能由于黏重不足而出现打滑。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种动力分散式电机车牵引力实时控制系统，以解决动力渣土车在空载条件下可能由于黏重不足而出现打滑的问题。

3、本技术的第二个目的在于提出一种动力分散式电机车牵引力实时控制方法。

4、为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种动力分散式电机车牵引力实时控制系统，电机车配置有机车头和多台动力渣土车，牵引力实时控制系统包括设置在机车头的中央控制单元、主驱动机构和多个第一从驱动机构，还包括设置在各台动力渣土车的渣土重量监测单元和多个第二从驱动机构；各驱动机构包括电机和对应的变频驱动控制单元；

5、中央控制单元用于基于接收的运行指令生成运行方向和给定频率，并将所述运行方向、所述给定频率和接收的启动指令送至主驱动机构内的变频驱动控制单元；还用于基于主电机输出力矩、动力渣土车空载重量、渣土重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩；还用于基于斜坡后给定频率和点动设置频率获得从电机给定频率，将所述从电机跟随力矩和所述从电机给定频率送至从驱动机构内的变频驱动控制单元；

6、主驱动机构内的变频驱动控制单元用于基于所述启动指令启动主驱动机构的电机，基于所述运行方向和所述给定频率计算主电机输出力矩，利用所述主电机输出力矩控制主驱动机构的电机运行，还基于给定频率获得斜坡后给定频率，并将所述主电机输出力矩和所述斜坡后给定频率送至中央控制单元；

7、渣土重量监测单元用于监测动力渣土车的渣土重量；

8、从驱动机构内的变频驱动控制单元用于基于所述从电机跟随力矩和所述从电机给定频率控制从驱动机构的电机运行。

9、在本技术第一方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制系统中,从电机跟随力矩包括第一从驱动机构的第一从电机跟随力矩和第二从驱动机构的第二从电机跟随力矩，所述基于主电机输出力矩、动力渣土车空载重量、渣土重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩，包括：对于第一从驱动机构，令第一从电机跟随力矩等于主电机输出力矩，以获得第一从驱动机构的第一从电机跟随力矩；对于第二从驱动机构，基于所述动力渣土车空载重量和所述渣土重量获得动力渣土车实际负载载重量；若动力渣土车实际负载载重量等于动力渣土车满载额定重量，则基于各驱动机构的电机额定扭矩和主电机输出力矩获得对应的第二从电机跟随力矩；若动力渣土车实际负载载重量不等于动力渣土车满载额定重量，则基于主电机输出力矩、动力渣土车实际负载载重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩获得对应的第二从电机跟随力矩。

10、在本技术第一方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制系统中,机车头内各驱动机构的各电机的电机额定扭矩相等，第二从驱动机构的各电机的电机额定扭矩相等；所述若动力渣土车实际负载载重量等于动力渣土车满载额定重量，则基于各驱动机构的电机额定扭矩和主电机输出力矩获得对应的第二从电机跟随力矩，包括：计算机车头的单个电机额定扭矩与动力渣土车的单个电机额定扭矩的第一比值，基于第一比值和主电机输出力矩的乘积获得对应的第二从电机跟随力矩。

11、在本技术第一方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制系统中,所述若动力渣土车实际负载载重量不等于动力渣土车满载额定重量，则基于主电机输出力矩、动力渣土车实际负载载重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩获得对应的第二从电机跟随力矩，包括：计算动力渣土车实际负载载重量与动力渣土车满载额定重量的第二比值；基于第一比值、第二比值和主电机输出力矩的乘积获得对应的第二从电机跟随力矩。

12、在本技术第一方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制系统中,所述基于斜坡后给定频率和点动设置频率获得从电机给定频率，包括：判断斜坡后给定频率是否小于等于点动设置频率，若是则基于点动设置频率获得从电机给定频率，若否则基于斜坡后给定频率获得从电机给定频率。

13、在本技术第一方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制系统中,牵引力实时控制系统还包括设置在机车头的操作显示单元和操作手柄；所述操作显示单元和所述操作手柄分别与中央控制单元连接；所述操作手柄用于生成启动指令；所述操作显示单元用于生成运行指令，还用于显示主电机输出力矩和从电机跟随力矩。

14、在本技术第一方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制系统中,所述渣土重量监测单元包括渣土车称重单元和数据采集单元，所述渣土车称重单元经所述数据采集单元与所述中央控制单元连接；所述渣土车称重单元用于采集动力渣土车的实际渣土重量的模拟量；所述数据采集单元用于将所述实际渣土重量的模拟量转化为渣土重量数据值。

15、为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种动力分散式电机车牵引力实时控制方法，包括：

16、当接收到运行指令和启动指令时，中央控制单元基于接收的运行指令生成运行方向和给定频率，并将所述运行方向、所述给定频率和接收的启动指令送至主驱动机构内的变频驱动控制单元；

17、主驱动机构内的变频驱动控制单元基于所述启动指令启动主驱动机构的电机，基于所述运行方向和所述给定频率计算主电机输出力矩，利用所述主电机输出力矩控制主驱动机构的电机运行，还基于给定频率获得斜坡后给定频率，并将所述主电机输出力矩和所述斜坡后给定频率送至中央控制单元；

18、中央控制单元基于主电机输出力矩、动力渣土车空载重量、渣土重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩，并将所述从电机跟随力矩送至从驱动机构内的变频驱动控制单元；

19、中央控制单元基于斜坡后给定频率和点动设置频率获得从电机给定频率，并将所述从电机给定频率送至从驱动机构内的变频驱动控制单元；

20、从驱动机构内的变频驱动控制单元基于所述从电机跟随力矩和所述从电机给定频率控制从驱动机构的电机运行。

21、在本技术第二方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制方法中，从电机跟随力矩包括第一从驱动机构的第一从电机跟随力矩和第二从驱动机构的第二从电机跟随力矩，所述中央控制单元基于主电机输出力矩、动力渣土车空载重量、渣土重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩，包括：对于第一从驱动机构，令第一从电机跟随力矩等于主电机输出力矩，以获得第一从驱动机构的第一从电机跟随力矩；对于第二从驱动机构，基于所述动力渣土车空载重量和所述渣土重量获得动力渣土车实际负载载重量；若动力渣土车实际负载载重量等于动力渣土车满载额定重量，则基于动力渣土车实际负载载重量、动力渣土车满载额定重量和主电机输出力矩获得对应的第二从电机跟随力矩；若动力渣土车实际负载载重量不等于动力渣土车满载额定重量，则基于主电机输出力矩、动力渣土车实际负载载重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩获得对应的第二从电机跟随力矩。

22、在本技术第二方面提供的动力分散式电机车牵引力实时控制方法中，所述基于斜坡后给定频率和点动设置频率获得从电机给定频率，包括：判断斜坡后给定频率是否小于等于点动设置频率，若是则基于点动设置频率获得从电机给定频率，若否则基于斜坡后给定频率获得从电机给定频率。

23、本技术提供的动力分散式电机车牵引力实时控制方法和系统，电机车配置有机车头和多台动力渣土车，牵引力实时控制系统包括设置在机车头的中央控制单元、主驱动机构和多个第一从驱动机构，还包括设置在各台动力渣土车的渣土重量监测单元和多个第二从驱动机构；各驱动机构包括电机和对应的变频驱动控制单元；中央控制单元用于基于接收的运行指令生成运行方向和给定频率，并将运行方向、给定频率和接收的启动指令送至主驱动机构内的变频驱动控制单元；还用于基于主电机输出力矩、动力渣土车空载重量、渣土重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩；还用于基于斜坡后给定频率和点动设置频率获得从电机给定频率，将从电机跟随力矩和从电机给定频率送至从驱动机构内的变频驱动控制单元；主驱动机构内的变频驱动控制单元用于基于启动指令启动主驱动机构的电机，基于运行方向和给定频率计算主电机输出力矩，利用主电机输出力矩控制主驱动机构的电机运行，还基于给定频率获得斜坡后给定频率，并将主电机输出力矩和斜坡后给定频率送至中央控制单元；渣土重量监测单元用于监测动力渣土车的渣土重量；从驱动机构内的变频驱动控制单元用于基于从电机跟随力矩和从电机给定频率控制从驱动机构的电机运行。在这种情况下，综合设置在机车头的中央控制单元、主驱动机构和多个第一从驱动机构，以及设置在各台动力渣土车的渣土重量监测单元和多个第二从驱动机构，基于运行指令生成运行方向和给定频率进而得到主电机输出力矩，综合基于主电机输出力矩、动力渣土车空载重量、渣土重量、动力渣土车满载额定重量、各驱动机构的电机额定扭矩获得从驱动机构的从电机跟随力矩，还基于斜坡后给定频率和点动设置频率确定从电机给定频率，利用从电机跟随力矩和从电机给定频率控制从驱动机构的电机运行，由此，能够根据实际的渣土重量对动力分散式电机车各电机出力进行实时控制，避免动力渣土车在空载时可能因黏附力不足打滑的问题，提高车辆运行过程中的平稳性。

24、本技术附加的方面和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，或通过本技术的实践了解到。