[发明专利]一种列车紧急制动建模及模型辨识方法

说明书

本发明公开了一种列车紧急制动建模及模型辨识方法，包括以下步骤：对列车紧急制动过程中制动力，阻力，速度与加速度的关系进行分析；根据牛顿第二定理，对状态进行离散化，建立了列车参数化紧急制动模型；基于最大期望辨识算法，构造列车条件数学期望，最大化条件数学期望；采用梯度寻优法，得到紧急制动参数的最优估计值。实验结果表明，本发明方法建立的列车紧急制动模型更加贴合列车实际运行环境，制动模型辨识速度快、精度高。

技术领域

本发明属于轨道交通运行安全技术领域，涉及一种列车紧急制动建模及模型辨识方法。

背景技术

列车以其诸多优势，如运输能力强，运行速度高，环境污染小，经济效益高等，已成为我国优先发展的绿色交通工具。随着经济的发展与人们乘车需求的旺盛增加，列车的运营速度将被提高，诸多安全性问题也将随之而来。因此，针对列车的基础性研究至关重要。

列车的安全运行过程由多个部分组成，分别为列车牵引过程、列车惰性过程、列车制动过程。其中，牵引过程由启动和加速过程组成，制动过程包括以多种制动方式综合作用的常用制动和以纯空气制动为主的列车紧急制动。牵引过程作为列车运行过程中重要的组成部分，已经取得了较成熟的研究，建立了准确的列车运行牵引模型。然而，制动过程作为列车安全运行的另一重要组成部分，针对其的研究却不够深入，在制动过程中出现的种种问题仍需解决。其中，紧急制动作为列车制动系统中最为关键的装置之一，在列车运行过程出现影响安全的重大故障或意外情况时，是保证列车安全稳定运行的最后一道屏障，因此，针对列车紧急制动过程的有效建模与制动参数的辨识显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车紧急制动建模及模型辨识方法，解决了现有技术中对于列车紧急制动过程的建模不准确，模型辨识效果精度不高的问题。

为实现上述目的，本发明所采用以下技术方案：

一种列车紧急制动建模及模型辨识方法，包括如下步骤：

步骤1：列车制动力分析：列车制动力是由安装在列车车身上的制动装置产生的使列车减速停止的力，采用摩擦制动作为列车紧急制动的主要装置，摩擦制动的主要实现方式是通过制动缸产生空气压力，然后将空气压力通过多种传动方式有效地作用到车身的闸片上，通过闸片与列车的制动盘产生有效地摩擦，从而产生使列车减速并停止的列车制动力，当列车处于紧急制动状态时，列车制动缸会将最大空气压力作用到闸片上，产生最大的制动力，使列车在最短的时间内停止；

盘形制动器每块闸片产生的制动力B：

式中d_z为制动缸直径(mm)；P_z为制动缸空气压力(kPa)；η_z为基础制动装置计算传动效率；γ_z为制动倍率；r_z为制动盘摩擦半径(mm)；R_c为车辆车轮直径(mm)；μ为摩擦系数；N为车辆闸片总数；

步骤2：列车基本阻力分析：列车的基本阻力W存在于列车的任意工况下，基本阻力的大小与多个因素有关，包括车辆的结构和技术状态、轴重、线路情况、气候条件以及列车运行速度；列车基本阻力采用以下公式：

W＝M·(c₀+c₁·v+c₂·v²)·g·10^-3

式中M为列车重量，c₀，c₁，c₂为列车阻力系数，v为列车运行速度(km/h)，g为重力加速度9.8m/s²；