最優粘合控制優化在地鐵車輛行車安全中的應用

摘 要：列車的牽引力與輪軌間的粘著相互依存，而粘合控制是地鐵牽引電機控制的重要組成部分，但粘著狀態是難以估計的，檢測設備的準確率和輪軌接觸情況的影響均影響了粘著力的大小。文章采用全維狀態觀測器來觀測電機負載轉矩，對粘著控制進行優化，并通過牽引電機控制實現對輪軌間可用粘著力的最大程度利用。再結合最優粘合控制算法，對于牽引輪的輪對差異所導致的并聯牽引電機轉矩不平衡提出附有勵磁補償的控制策略。建立MATLAB/Simulink 模型進行實例仿真和現場試驗驗證。仿真結果表明： 采用文章的最優粘合控制優化方法對粘著力的整體利用率滿足地鐵列車的設計要求。

關鍵詞：粘著力 地鐵牽引傳動 優化控制 空轉/打滑

1 緒論

隨著地鐵客運迅速發展，地鐵線路設計逐漸復雜化、多樣化，除了傳統的地下隧道，還常出現高架橋等露天行駛的區域。雨雪天氣造成軌面濕滑，這直接導致牽引電機負載狀況脫離穩態，并出現打滑、空轉的現象，這將嚴重影響列車運行、乘車體驗，甚至威脅乘客安全[1]。為改善輪軌之間的粘合情況，就應從控制粘著力的粘合控制模塊入手，該模塊用于計算驅動車輪所需的轉矩與動力。大量現場實踐已經證明，通過優化該模塊向牽引電機輸出的控制策略、精細化輸入/輸出數據，可很好的解決以上問題，并能在一定程度上減少列車用于牽引所消耗的能量，這也使得最優粘著控制策略成為修正牽引電機輸出、提升粘著可靠性的主流方法[2-4]。……