電力機(jī)車平穩(wěn)性控制和操作優(yōu)化策略研究

初國

摘要：隨著我國電力機(jī)車的廣泛應(yīng)用，對于機(jī)車平穩(wěn)性與操作方面的研究也在加強(qiáng)。通常情況下，電力機(jī)車在線路上運(yùn)行時(shí)，其縱向作用力始終處于一個(gè)動態(tài)變化的過程。一般情況下，縱向作用力的變化是比較平緩的，但當(dāng)列車受到其他因素的誘導(dǎo)時(shí)，該變化可能會變得比較激烈，即引起縱向沖動。因此，控制其平穩(wěn)性，優(yōu)化相關(guān)操作就顯得極為重要。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車;平穩(wěn)性控制;操作優(yōu)化

中圖分類號：U216.3 ????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1電力機(jī)車操作存在的安全隱患

1.1作業(yè)復(fù)雜化

（1）列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（簡稱LKJ）的操作變化。由于擔(dān)當(dāng)?shù)慕宦?、機(jī)車所屬局段的不同，機(jī)車乘務(wù)員就需要輸入不同的LKJ參數(shù)，以便調(diào)取不同的列車運(yùn)行控制數(shù)據(jù)，相應(yīng)的控制模式也就發(fā)生變化，機(jī)車乘務(wù)員的操縱方法也就需要調(diào)整，從而加大機(jī)車乘務(wù)員作業(yè)負(fù)擔(dān)，進(jìn)一步威脅作業(yè)安全性。（2）機(jī)車故障處理與非正常行車變化。機(jī)車在運(yùn)用過程中不可避免的會發(fā)生故障，然而不同的車型其故障現(xiàn)象也不盡相同，要求處理的故障方法也沒辦法統(tǒng)一，發(fā)生非正常行車問題的所屬局段對其處理的要求不同，各個(gè)車站值班員、列車調(diào)度員的應(yīng)急處置方法不同，這就要求機(jī)車乘務(wù)員具備一定的排除故障和處理非正常行車的能力，并根據(jù)實(shí)際具體問題加以區(qū)別。

1.2機(jī)車乘務(wù)員配班問題

面對改革調(diào)圖新任務(wù)，現(xiàn)在一部分乘務(wù)工時(shí)短的短交路采用標(biāo)準(zhǔn)班值乘，在這樣的新職司機(jī)比重不斷加大的情況下，乘務(wù)工作不可避免的出現(xiàn)雙新人員的雙司機(jī)值乘或新職司機(jī)帶學(xué)習(xí)司機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)班，新職司機(jī)畢竟行車經(jīng)驗(yàn)比較缺乏，業(yè)務(wù)水平參差不齊，應(yīng)急處理能力缺乏，從而給行車安全帶來了隱患。

2電力機(jī)車平穩(wěn)性控制的策略

2.1既有交流傳動電力機(jī)車平穩(wěn)性的控制

2.1.1恒轉(zhuǎn)矩模式

在低速段，采用較小的加/減載率，盡量避免沖動;在中高速段，采用較大的加/減載率，使機(jī)車牽引力快速達(dá)到設(shè)定力矩。電制工況，電制力的加/減載率為一個(gè)恒定值，使列車平穩(wěn)提速/減速。同時(shí)，由于這種模式包括牽引工況和電制動工況，其手柄級位對應(yīng)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩。恒轉(zhuǎn)矩牽引模式一般在爬坡時(shí)用到，要求列車短時(shí)間發(fā)揮較大牽引力，所以恒轉(zhuǎn)矩牽引模式的加載率較為固定。

2.1.2準(zhǔn)恒速模式

這種模式只是對于牽引工況而言，而電制動工況則屬于恒轉(zhuǎn)矩控制，手柄級位對應(yīng)設(shè)定目標(biāo)速度。在不同的速度段，采用不同的加減載斜率。在機(jī)車起動加速過程中，采用較小的加減載率，使速度平穩(wěn)變化;低速段，采用較大的加減載率，使機(jī)車速度能夠快速達(dá)到設(shè)定速度;中速段，加減載率減小，使機(jī)車速度平穩(wěn)變化;高速段，采用較小加減載率，避免機(jī)車超速。

2.1.3牽引與電制切換過程

牽引、電制動工況切換的時(shí)間段為一個(gè)簡短的時(shí)間，保持較低的牽引力減載率和電制力的加載率。

2.2平穩(wěn)性控制策略

既有交流傳動電力機(jī)車牽引/電制力變化控制策略經(jīng)過不斷地試驗(yàn)，目前已經(jīng)基本滿足運(yùn)用需求，但是仍存在列車進(jìn)入不同速度段時(shí)，加減載率的突變可能導(dǎo)致列車的縱向沖動，本文在既有的平穩(wěn)性控制策略基礎(chǔ)上，提出以下優(yōu)化方案：

2.2.1準(zhǔn)恒速模式

在不同的速度段，采用不同的加減載斜率的基礎(chǔ)上，將低速和高速階段加減載率的變化從階躍式改為平穩(wěn)過渡式，避免由于加減載率的突變導(dǎo)致列車縱向沖動。

2.2.2恒轉(zhuǎn)矩模式

在恒轉(zhuǎn)矩模式下，手柄級位對應(yīng)設(shè)定目標(biāo)力矩。將設(shè)定力矩與實(shí)際力矩的差值定義為△F，列車加減載率K隨著△F變化。

3電力機(jī)車的操作策略

在電力機(jī)車操作當(dāng)中，司機(jī)的操縱習(xí)慣會影響列車的平穩(wěn)性，主要針對司機(jī)的兩種操縱習(xí)慣進(jìn)行研究：一種為牽引手柄短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)過渡到目標(biāo)級位;另一種為牽引手柄階段性過渡到目標(biāo)級位，即先過渡到較低級位，待列車速度/牽引力達(dá)到該級位，再次過渡到下一級位，直到目標(biāo)級位。針對司機(jī)的兩種不同操作模式，對既有的平穩(wěn)性控制策略進(jìn)行以下補(bǔ)充：

3.1準(zhǔn)恒速模式

在電力機(jī)車操作當(dāng)中，如果司機(jī)把牽引手柄階段性過渡到目標(biāo)級位時(shí)，增加如下策略：設(shè)定速度與實(shí)際速度之差△V>15km/h時(shí)，列車應(yīng)進(jìn)行加減載率的控制;設(shè)定速度與實(shí)際速度之差△V≤15km/h時(shí)，列車應(yīng)在準(zhǔn)恒速模式的基礎(chǔ)上，加減載率應(yīng)平穩(wěn)增加或者減少，自動調(diào)節(jié)，平穩(wěn)、快速地達(dá)到設(shè)定速度。

3.2恒轉(zhuǎn)矩模式

在這種模式下，設(shè)定力矩與實(shí)際力矩的差越大，加減載率越大，所以，如果要兼顧平穩(wěn)性，建議司機(jī)操縱時(shí)采用將牽引手柄階段性過渡到目標(biāo)級位。

4結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)平穩(wěn)性與操作方面的研究，對電力機(jī)車運(yùn)行有重要幫助。本文僅提出了一種策略，其中的加減載率、速度等具體參數(shù)并未完善，不同車型具體參數(shù)可能存在較大差異，所以需要在試驗(yàn)驗(yàn)證和運(yùn)用過程中不斷校核和優(yōu)化，以確定最優(yōu)的參數(shù)，對控制策略進(jìn)行優(yōu)化。

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