吳北臻 盧舒寧

摘 要：為了滿足時速160公里動力集中電動車組動力車牽引制動功能的要求，以保證動力車具有優(yōu)越的操控性能，我們開發(fā)了一套新的控制方案。通過上百次靜態(tài)實驗，試運行進行在線調(diào)參，最終形成了一個完整的加減載率控制策略。新的加減載率控制策略在動車組全速度范圍內(nèi)能夠把誤差范圍控制的很小，極大的提升了司機對動車組的操控感。

關(guān)鍵詞：FXD3-J，牽引控制，定速控制，轉(zhuǎn)矩模式，過分相

1、前言

2、 主要功能

列車牽引模式包括兩種，分別為：速度模式和轉(zhuǎn)矩模式。新的牽引制動加減載控制策略分別在速度模式和轉(zhuǎn)矩模式下進行了優(yōu)化設(shè)計。在定速工況下能夠?qū)崿F(xiàn)全速度范圍內(nèi)正負1.5km/h的誤差，小于標準250km/h動車組要求的正負2.0km/h，在轉(zhuǎn)矩模式下實現(xiàn)了更好的交互性，提升了司機對動車組的操控感；并且優(yōu)化了過分相工況下的牽引制動控制。

3、 具體設(shè)計方案

VCU下發(fā)牽引指令P、電制指令B、轉(zhuǎn)矩計算值T給變流器。PB指令切換需滿足T減小為0后執(zhí)行。整車運行模式分為速度模式、力矩模式。VCU程序輪詢周期為50ms。

速度模式下：牽引、電制力根據(jù)目標速度與實際速度的差值進行PI調(diào)節(jié)輸出全車牽引、電制力給TCU，不調(diào)用加減載率函數(shù)。PI控制器為增量式PI函數(shù)：

ContrlOutput ：= ContrlHistory + （kp+ki） * CurrError - kp * PrevError；

式中：kp=20，ki=0.05。

力矩模式下：牽引、電制力為司控器級位百分比對應(yīng)牽引、電制力。調(diào)用加減載率函數(shù)進行控制。加減載步長為變化值。步長計算根據(jù)每個輪詢周期內(nèi)牽引力目標值與實際按步長增加的牽引力值的差值進行控制。差值越大，步長越大，具體變化值如圖1、2：

圖1 牽引工況加減載分段斜率

當動車組處于速度模式或力矩模式下，網(wǎng)絡(luò)識別到牽引或電制封鎖條件后，會將牽引力計算值立即清零，然后牽引P或電制B指令清零。

當動車組處于速度模式下，同時PI調(diào)節(jié)當前為牽引工況，觸發(fā)空電聯(lián)合牽引力T立即清零，然后牽引P或電制B指令清零。

當動車組處于速度模式下，同時PI調(diào)節(jié)當前為電制工況，觸發(fā)空電聯(lián)合則，電制力為PI調(diào)節(jié)輸出值與制動級位百分比轉(zhuǎn)化的電制力計算值的較大值輸出。同時執(zhí)行加減載率函數(shù)。

當動車組處于速度或力矩模式下，網(wǎng)絡(luò)接收到過分相預(yù)警信號，以當前牽引或電制力為基準，開始進行牽引/制動力的卸載，在機車達到“強迫”點之前，牽引/制動力卸載為零，斜率的卸載與機車的當前速度和牽引/制動力有關(guān)。

圖2 電制工況加減載分段斜率

實時卸載的計算公式如下：K=F/T

其中F為當前機車的實時牽引/制動力，T為當前速度下，到斷主斷標識牌所需要的時間.

T的取值為：T=（S1-S2）/V

其中S1為設(shè)定的分相距離，S2為收到預(yù)告信號后機車的運行距離。

4、 經(jīng)濟效益分析

新的牽引制動加減載控制策略搭建了電力機車/動車組微機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一個新平臺，強大的性能指標使得這套策略能夠廣泛地應(yīng)用于國鐵電力機車、出口車、動車組等后續(xù)車型上，具有劃時代的戰(zhàn)略意義。

5、 結(jié)束語

新的牽引制動加減載控制策略分別在速度模式和轉(zhuǎn)矩模式下進行了優(yōu)化設(shè)計。在定速工況下能夠?qū)崿F(xiàn)全速度范圍內(nèi)正負1.5km/h的誤差，小于標準250km/h動車組要求的正負2.0km/h，在轉(zhuǎn)矩模式下實現(xiàn)了更好的交互性，提升了司機對動車組的操控感，并且優(yōu)化了過分相工況下的牽引制動控制。

參考文獻：

[1] 孫少婧.動力集中動車組牽引傳動系統(tǒng)設(shè)計研究.鐵道機車與動車.2014

[2] 李新.HXD3C型電力機車自主化控制與監(jiān)視系統(tǒng)（TCMS）研究與實現(xiàn).鐵道機車車輛.2016