基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法及系统与流程

本发明涉及轨道交通，尤其涉及一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法及系统。

背景技术：

1、在轨道车辆制动过程中，主要依赖于车轮和钢轨之间滚中带滑状态下产生的黏着力，如果轮轨黏着力不足会造成制动时间和制动距离延长，导致列车易发生停车冒进等重大事故，对其运行安全造成极大威胁。

2、干燥轨面条件通常能够为轨道车辆提供足够的轮轨黏着力，但轨面存在水、油等第三介质时，黏着系数会大幅度降低，从而影响列车制动性能。目前关于第三介质条件下轮轨黏着系数计算模型，主要通过试验数据拟合和弹流润滑理论进行构建，由于现有建模准确性较低，且弹流润滑理论模型迭代过程复杂导致计算时间冗长，导致现有研究第三介质大滑移轮轨黏着模型的方法存在缺陷，影响轨道车辆运行安全，现有列车制动性能还存在进一步优化改进的空间。

3、因此，现在亟需一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法及系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法及系统。

2、本发明提供一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法，包括：

3、实时获取目标列车在制动过程中的车辆速度信息和滑移率信息；

4、根据预设柔度系数、所述车辆速度信息、所述滑移率信息和轮轨摩擦系数，分别获取干轨黏着系数和湿轨黏着系数，其中，所述轮轨摩擦系数包括干轨条件下的轮轨摩擦系数和湿轨条件下的轮轨摩擦系数；所述预设柔度系数包括铁轨对应的柔度系数和第三介质对应的柔度系数；所述柔度系数表示不同对象在受力时的弹性特性，所述弹性特性为对象在外力作用下由形变产生的应力与应变之间的比值；所述第三介质为列车车轮与轨道表面之间附着的介质；

5、获取所述目标列车在制动过程中产生的滑动功和瞬时滑动功率，并根据所述干轨黏着系数、所述湿轨黏着系数、所述滑动功和所述瞬时滑动功率，得到所述目标列车在制动过程中发生大滑移情况时黏着系数-滑移率曲线对应的第一峰值黏着系数和第二峰值黏着系数，其中，所述大滑移情况表示列车在存在所述第三介质的轨道表面行驶时，所述黏着系数-滑移率曲线中的轮轨黏着系数随滑移率增大而呈现双峰值特性的滑移情况；所述第一峰值黏着系数对应峰值的滑移率小于所述第二峰值黏着系数对应峰值的滑移率；

6、根据所述第一峰值黏着系数和所述第二峰值黏着系数各自对应的滑移率，对所述目标列车的制动过程进行防滑控制调整。

7、根据本发明提供的一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法，所述根据预设柔度系数、所述车辆速度信息、所述滑移率信息和轮轨摩擦系数，分别获取干轨黏着系数和湿轨黏着系数，包括：

8、根据所述车辆速度信息，获取列车车轮与轨道表面之间接触区的车轮平动速度和车轮周向速度；

9、获取所述接触区对应的横纵坐标信息和正压力；

10、基于所述干轨条件下的轮轨摩擦系数，分别对所述车轮平动速度、所述车轮周向速度、所述滑移率信息、所述横纵坐标信息、和所述正压力进行归一化处理，得到所述干轨条件下多个对应的无量纲数据；

11、基于所述湿轨条件下的轮轨摩擦系数和所述预设柔度系数，分别对所述车轮平动速度、所述车轮周向速度、所述滑移率信息、所述横纵坐标信息和所述正压力进行归一化处理，得到所述湿轨条件下多个对应的无量纲数据；

12、基于fastsim算法，根据所述干轨条件下对应的无量纲数据和第一纵向应力，计算得到所述干轨黏着系数；根据所述湿轨条件下对应的无量纲数据和第二纵向应力，计算得到所述湿轨黏着系数和无量纲滑移率，其中，所述第一纵向应力是基于所述滑移率信息、所述车轮平动速度、所述车轮周向速度和所述横纵坐标信息在所述干轨条件下对应的无量纲数据计算得到的；所述第二纵向应力是基于所述滑移率信息、所述车轮平动速度、所述车轮周向速度和所述横纵坐标信息在所述湿轨条件下对应的无量纲数据计算得到的；所述干轨黏着系数是根据第一无量纲轮轨黏着力与所述干轨条件下所述正压力对应的无量纲数据之间的比值计算得到的，所述第一无量纲轮轨黏着力是基于所述干轨条件下所述横纵坐标信息对应的无量纲数据对所述第一纵向应力进行积分得到的；所述湿轨黏着系数是根据第二无量纲轮轨黏着力与所述湿轨条件下所述正压力对应的无量纲数据之间的比值计算得到的，所述第二无量纲轮轨黏着力是基于所述湿轨条件下所述横纵坐标信息对应的无量纲数据对所述第二纵向应力进行积分得到的。

13、根据本发明提供的一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法，所述根据所述干轨黏着系数、所述湿轨黏着系数、所述滑动功和所述瞬时滑动功率，得到所述目标列车在制动过程中发生大滑移情况时黏着系数-滑移率曲线对应的第一峰值黏着系数和第二峰值黏着系数，包括：

14、根据所述滑动功、所述瞬时滑动功率和衰减系数，计算得到过渡系数，其中，所述衰减系数是基于所述目标列车的轴重确定得到的；

15、根据所述干轨黏着系数、所述湿轨黏着系数和所述过渡系数，得到所述目标列车在制动过程中产生的大滑移双峰值黏滑曲线，其中，所述大滑移双峰值黏滑曲线为具有所述第一峰值黏着系数对应峰值和所述第二峰值黏着系数对应峰值的黏着系数-滑移率曲线。

16、根据本发明提供的一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法，所述根据所述干轨黏着系数、所述湿轨黏着系数和所述过渡系数，得到所述目标列车在制动过程中的所述黏着系数-滑移率曲线对应的所述第一峰值黏着系数和所述第二峰值黏着系数，包括：

17、在确定所述目标列车在制动过程中发生大滑移情况时，基于大滑移轮轨黏着模型，根据所述干轨黏着系数、所述湿轨黏着系数和所述过渡系数，得到所述目标列车在制动过程中的所述黏着系数-滑移率曲线对应的所述第一峰值黏着系数和所述第二峰值黏着系数，所述大滑移轮轨黏着模型的公式为：

18、；

19、；

20、其中，为所述目标列车在制动过程中发生大滑移情况时，所述大滑移轮轨黏着模型计算得到黏着系数；表示所述干轨黏着系数，表示所述湿轨黏着系数，为过渡系数，表示所述滑动功，表示所述瞬时滑动功率，和为衰减系数。

21、根据本发明提供的一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法，所述根据所述第一峰值黏着系数和所述第二峰值黏着系数各自对应的滑移率，对所述目标列车的制动过程进行防滑控制调整，包括：

22、将所述第一峰值黏着系数和所述第二峰值黏着系数进行比较，若所述第一峰值黏着系数小于所述第二峰值黏着系数，将所述目标列车的目标滑移率设置为所述第二峰值黏着系数对应的滑移率，以对所述目标列车的制动过程进行防滑控制调整；

23、若所述第一峰值黏着系数大于所述第二峰值黏着系数，将所述目标列车的目标滑移率设置为所述第一峰值黏着系数对应的滑移率，以对所述目标列车的制动过程进行防滑控制调整。

24、根据本发明提供的一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法，所述方法还包括：

25、根据所述目标列车在当前制动过程中所处的环境信息，确定当前时刻的所述第三介质的介质类型；

26、根据所述第三介质的介质类型，对所述湿轨条件下的轮轨摩擦系数和所述柔度系数进行调整，得到调整后的湿轨条件下的轮轨摩擦系数和调整后的柔度系数；

27、根据所述调整后的湿轨条件下的轮轨摩擦系数、所述调整后的柔度系数、所述车辆速度信息和所述滑移率信息，获取调整后的湿轨黏着系数。

28、本发明还提供一种基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制系统，包括：

29、数据采集模块，用于实时获取目标列车在制动过程中的车辆速度信息和滑移率信息；

30、第一处理模块，用于根据预设柔度系数、所述车辆速度信息、所述滑移率信息和轮轨摩擦系数，分别获取干轨黏着系数和湿轨黏着系数，其中，所述轮轨摩擦系数包括干轨条件下的轮轨摩擦系数和湿轨条件下的轮轨摩擦系数；所述预设柔度系数包括铁轨对应的柔度系数和第三介质对应的柔度系数；所述柔度系数表示不同对象在受力时的弹性特性，所述弹性特性为对象在外力作用下由形变产生的应力与应变之间的比值；所述第三介质为列车车轮与轨道表面之间附着的介质；

31、第二处理模块，用于获取所述目标列车在制动过程中产生的滑动功和瞬时滑动功率，并根据所述干轨黏着系数、所述湿轨黏着系数、所述滑动功和所述瞬时滑动功率，得到所述目标列车在制动过程中发生大滑移情况时黏着系数-滑移率曲线对应的第一峰值黏着系数和第二峰值黏着系数，其中，所述大滑移情况表示列车在存在所述第三介质的轨道表面行驶时，黏着系数-滑移率曲线中的轮轨黏着系数随滑移率增大而呈现双峰值特性的滑移情况；所述第一峰值黏着系数对应峰值的滑移率小于所述第二峰值黏着系数对应峰值的滑移率；

32、制动控制模块，用于根据所述第一峰值黏着系数和所述第二峰值黏着系数各自对应的滑移率，对所述目标列车的制动过程进行防滑控制调整。

33、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法。

34、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法。

35、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法。

36、本发明提供的基于车辆轮轨黏着特性的列车制动防滑控制方法及系统，根据目标列车在制动过程中的车辆速度信息、滑移率信息、第三介质对应的柔度系数和轮轨摩擦系数，分别获取干轨黏着系数和湿轨黏着系数，进而根据目标列车在制动过程中产生的滑动功和瞬时滑动功率，以及干轨黏着系数和所述湿轨黏着系数率，得到在制动过程中发生大滑移情况时黏着系数-滑移率曲线对应的第一峰值黏着系数和第二峰值黏着系数，从而根据第一峰值黏着系数和第二峰值黏着系数进行防滑控制调整，缩短了列车制动距离，提高了列车制动性能。