淺析重載列車的智能控制技術(shù)

摘 要：對于重載列車來說，其在運行時經(jīng)常會遇到縱向沖動較大的問題，不大會對列車結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，同時也會降低列車運行的安全性與穩(wěn)定性。針對此方面對智能控制技術(shù)進行分析，將列車分為若干個智能制動組，有效縮短列車制動時制動波傳遞距離，達(dá)到降低縱向沖動的效果。本文對重載列車智能控制技術(shù)的應(yīng)用進行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：重載列車；控制技術(shù)；縱向沖動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.129

縱向沖動為重載列車制動主要問題，現(xiàn)在我國重載列車大部分采用同步制動控制技術(shù)，受制動指令延誤特點影響，需要嚴(yán)格控制立車編組長度，但是仍存在受力復(fù)雜問題。將智能控制技術(shù)應(yīng)用到其中，需要對重載列車運行特點進行分析，掌握列車縱向動力學(xué)特點，建立相應(yīng)動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，爭取減小立車制動時縱向沖動。

1 重載列車制動技術(shù)分析

與普通列車相比，重載列車具有軸重大、緩沖器性能高以及車鉤強度大等特點，為避免列車在運行過程中出現(xiàn)脫鉤、斷鉤等問題，需要確保車鉤強度可以滿足實際需求，而性能高的緩沖器，則可以有效緩解列車間的縱向力。對于重載列車制動技術(shù)來說，傳統(tǒng)空氣制動主要是將空氣壓力作為控制信號，來對列車制動與緩解行為進行調(diào)整，但是此種控制技術(shù)在實際應(yīng)用中，經(jīng)常會出現(xiàn)空氣制動信號傳播與車輛制動誤差，進而會出現(xiàn)縱向沖動。為提高對重載列車的控制效果，目前已經(jīng)將ECP技術(shù)應(yīng)用其中，即主控機車?yán)镁W(wǎng)絡(luò)技術(shù)直接對各車輛副風(fēng)缸想制動缸充風(fēng)進行控制，或者控制制動缸排風(fēng)，提高了列車制動同步性[1]。并且，此種技術(shù)在應(yīng)用上還具有階段制動與階段環(huán)節(jié)性能，可以有效提高對高載列車的控制效果，降低了平均車鉤力，避免了列車制動工況下脫軌事故的發(fā)生，并縮短了制動距離。

2 重載列車智能控制系統(tǒng)分析

重載列車智能制動系統(tǒng)主要是通過智能裝置，來將列車劃分為若干個智能制動組，機車位于整個列車的第一位，這樣設(shè)計時就需要將第一個智能裝置設(shè)置在第二個智能制動組中，按照專業(yè)規(guī)定，則可以將安裝智能裝置的列車將作為主智能控制車，而該組其余車輛則為從智能控制車。設(shè)計時要保證每個智能制動機組車輛數(shù)目相同，在最后一部分車輛數(shù)小于智能制動組車輛數(shù)2倍時，則只需要設(shè)定一個智能裝置。

在重載列車制動初始階段，職能制動系統(tǒng)指令下達(dá)的原理與ECP相同，而在制定過程中，每個智能制動組列車管從前向后排氣過程與傳統(tǒng)空氣制動方式相似。在列車制動時，機車會同時向智能裝置下達(dá)制動命令，然后設(shè)置有智能裝置的車輛里車管會排氣，并斷開與前部車輛列車管的連接，這樣類車管排氣作用只需要維持到下一個智能裝置前一輛車即可，而不需要維持到列車的最后一輛車。列車管排氣促使了副風(fēng)缸與列車管之間形成壓力差，而促進三通閥主活塞的移動，這時副風(fēng)缸與制動缸之間形成通路，制動缸通過副風(fēng)缸充氣，來完成制動動作。

3 重載列車智能控制技術(shù)坡度差為10‰凹形路線上應(yīng)用分析

（1）同步制動。對坡度差為10‰凹形路線不同位置制動控制策略進行分析，與平道工況相比，重載列車在復(fù)雜線路制動時，車鉤力數(shù)值會大幅度增大。主要是因為受制動激勵影響，列車呈現(xiàn)壓縮趨勢，但是在制動過程中，受路線激勵影響使得列車壓縮趨勢增大，使得車鉤壓力增大。針對此類情況，選擇用智能制動方式時，制動激勵對列車縱向沖動產(chǎn)生的影響比較小。列車制動時車鉤主要表現(xiàn)為壓鉤力，拉鉤力要小于壓鉤力，最大車鉤拉力與壓力與傳統(tǒng)車制動效果相比具有一定的優(yōu)化，當(dāng)列車處于1000m位置時，智能制動效果為最大車鉤最大，并且隨著列車逐漸遠(yuǎn)離制動初始位置后，最大車鉤壓力逐漸降低[2]。對于緊急制動效果來看，列車最大拉溝力與最大壓鉤力均有一定程度上的優(yōu)化，與傳統(tǒng)制動效果相比，完全可以保證最大壓鉤力處于正常允許值以內(nèi)。

（2）異步制動。智能制動系統(tǒng)具有比較高的同步性，可以降低制動激勵與路線激勵的相互作用，達(dá)到優(yōu)化縱向動力學(xué)性能的目的。以列車位于線路1000m位置為例，實施全制動最大車鉤力發(fā)生位置的車鉤力，以及隨著時間變化列車位移的變化曲線，如圖1、圖2所示。對曲線圖進行分析，可以確定列車最大車鉤力出現(xiàn)在23s左右，列車處于變坡點位置，在制動過程中列車未達(dá)到變坡點位置前，隨著列車的前進其車鉤力不斷增大，到達(dá)變坡點附近時車溝力最大，超過變坡點后則車鉤力不斷減小。與傳統(tǒng)制動方式相比，智能制動優(yōu)化了指令延遲問題，并降低了車輛之間的相互影響，這樣就決定了列車在運行過程中主要受線路激勵作用影響。

異步制動操作方案，即智能裝置開始動作時間從前向后以此延遲0.5s，在線路1000m位置進行制動控制，可以確定最大拉鉤力與最大壓鉤力控制效果明顯，與傳統(tǒng)制動方式相比，分別降低了28.5%與43.6%[3]。另外，在線路700～1800m位置進行制動控制，可以有效降低列車縱向沖動，即便是類車處于其他位置，在選擇智能制動方式時，也可以更有效的來獲取縱向沖動特性。在對列車異步操作緊急制動時，隨著延遲時間的增加，最大拉鉤力與壓鉤力都有一定程度的增大，因此在遇到緊急制動要求時，應(yīng)盡量不要選擇用異步制動策略，而選擇用同步操控策略。

4 結(jié)束語

智能控制技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到重載列車中，對傳統(tǒng)制動模式進行完善，可以對列車的整個制動過程進行優(yōu)化，完善了傳統(tǒng)制動方式中指令延遲問題，這樣更有利于對壓鉤力與拉鉤力的控制，降低縱向沖動作用，提高列車運行的安全性與穩(wěn)定性。想要提高智能控制技術(shù)在重載列車中的應(yīng)用效果，還需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，加強相關(guān)技術(shù)的研究，對制動控制策略進行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]王冠超.萬噸重載列車智能控制策略研究[D].大連交通大學(xué)，2013.

[2]周發(fā)揚.重載組合列車智能化制動控制技術(shù)的研究[D].西南交通大學(xué)，2013.

[3]李蔚.重載列車機車無線重聯(lián)同步控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2012.

作者簡介：譚舒揚（1988-），女，遼寧鞍山人，本科，研究方向：車輛工程（鐵道車輛）。