[发明专利]轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统及方法，其中，系统包括：独立驱动轮对机电耦合系统；采集模块，用于采集电机输出轴的转速和流过电机电枢的电流；状态观测器，用于根据电机输出轴的转速和流过电机电枢的电流得到系统的状态量；电机控制器，在独立驱动轮对发生蛇行运动时，根据系统的状态量计算驱动电机的控制电压，并通过其控制独立驱动轮对机电耦合系统，从而对独立驱动轮对进行蛇行稳定性控制。该系统可以通过驱动电机控制独立驱动轮对机电耦合系统的横向运动，从而对独立驱动轮对进行蛇行稳定性控制，有效提高系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统及方法。

背景技术

随着城市规模的不断扩大，具有大运量、快速、准时特点的城市轨道车辆成为了城市交通系统中不可缺少的重要组成部分。城市中交通系统十分复杂，道路拥挤，高楼大厦密集，为了能让轨道车辆更广泛地应用，需要轨道线形中有小半径弯道。

如图1所示，传统的固结轮对由于左右两侧车轮固连，转弯时利用踏面锥度对左右侧车轮线速度差进行补偿，在小半径转弯时会超出补偿的范围，使轮缘与轮轨接触，这样不仅增大了行驶阻力，而且严重时会产生脱轨事故，故传统固结轮对小半径通过能力差。如图2所示，独立轮对的主要特点是两侧车轮可以独立旋转，这使得左右两侧车轮可以具有不同的转速，从而能够更好地通过小半径曲线。但独立轮对打破了传统固结轮对基于纵向蠕滑力矩的自导向行驶机制，使得其自身不具有自导向性，也缺乏自对中能力。

相关技术中提出基于左右车轮独立驱动的独立驱动轮对，直线行驶工况下进行等转速控制，曲线行驶工况下根据轨道半径等参数计算两侧车轮的理想转速差，以此为目标对两车车轮的转速进行控制的方法，同时解决小半径曲线的通过性能问题和独立轮对的自导向问题。

等转速控制下的独立驱动轮对理论上具有接近传统固结轮对的行驶性能，在纵向蠕滑力矩的作用下，与固结轮对的横向动力学特性相似，将出现横向位移和摇头角交替往复振动的蛇行运动，不仅影响车辆的平顺性，超过一定的临界速度时横向运动还会失稳，导致轮缘接触，直至脱轨。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统，可以有效提高独立驱动轮对的稳定性。

本发明的另一个目的在于提出一种轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统，包括：独立驱动轮对机电耦合系统；采集模块，用于采集电机输出轴的转速和流过电机电枢的电流；状态观测器，用于根据所述电机输出轴的转速和所述流过电机电枢的电流得到系统的状态量；电机控制器，在独立驱动轮对发生蛇行运动时，根据所述系统的状态量计算驱动电机的控制电压，并通过所述电机的控制电压控制独立驱动轮对机电耦合系统，以对独立驱动轮对进行蛇行稳定性控制。

本发明实施例的轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统，可以通过电机输出轴的转速和流过电机电枢的电流得到系统的状态量，以计算驱动电机的控制电压，从而通过驱动电机的控制电压控制独立驱动轮对机电耦合系统，以对独立驱动轮对进行蛇行稳定性控制，有效提高系统的稳定性。

另外，根据本发明上述实施例的轨道车辆独立驱动轮对的蛇行稳定性控制系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述电机控制器进一步用于：在所述独立驱动轮对处于横向位移与摇头角交替振动的状态时，根据所述系统的状态量，以横向位移目标值为0或收敛在预设范围内为控制目标，通过控制算法计算所述驱动电机的控制电压，并通过功率电路器件输出所述驱动电机的控制电压，以对所述驱动轮对进行稳定性控制。