[发明专利]高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法及系统

说明书

本发明公开了高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法以及系统，从历史数据中获取高速列车的故障轮对发生不同程度的局部蠕滑故障时的故障轮对的蠕滑故障参数及对应的正常轮对和故障轮对的故障运行参数；根据所述蠕滑故障参数及对应的正常轮对和故障轮对的故障运行数据构建故障注入模型；设置待模拟局部蠕滑故障的故障轮对的蠕滑故障参数，并输入到所述故障注入模型中，在故障注入时刻，将故障注入模型中的待模拟蠕滑故障的模型参数切换成预设的故障轮对的蠕滑故障参数，得到局部蠕滑故障下的高速列车的正常轮对的和/或故障轮对的运行参数，以实现高速列车轮对局部蠕滑故障下正常轮对和故障轮对运行状态的动态模拟/数值求解。

技术领域

本发明涉及传动控制和计算机仿真技术领域，特别涉及高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法及系统。

背景技术

高速列车运行时，列车车轮在轮对电机输出转矩的作用下转动，车轮与钢轨接触处承受到动力车轮对钢轨施加的正压力，由于车轮和钢轨都是弹性体，在轮轨接触处产生弹性变形。在发生弹性形变的轨面上，车轮转动会相对于钢轨出现微小的滑动，称为蠕滑。蠕滑对列车运行十分重要，只有存在蠕滑，才能使车轮转动时在接触面上形成一个黏着牵引力/制动力，是驱动列车前进的唯一动力。其中，蠕滑故障的表现形式是，车轮在接触处产生黏着牵引力/制动力小于轮对电机输出转矩时，车轮发生空转或滑行的现象。因此，蠕滑故障会使故障轮对的车轮与钢轨产生摩擦加剧，降低轮轨使用寿命，严重时会引起列车脱轨。为此，针对蠕滑故障下，改善列车轮轨黏着利用率/牵引/制动性能，缓解轮轨磨损，延长轮轨使用寿命的黏着控制研究受到了广泛关注。然而，随着我国高铁运营里程和运营速度的提升，列车轮对面临着更加恶劣、复杂多变的轮轨关系，这使得高速列车各动力轮对所承受磨损情况的差异更加显著。现有的黏着控制方法仅考虑了列车动力轮对整体发生故障的情况，忽略了列车各动力轮对所处的磨损状态和与钢轨间的黏着状态的差异性，使得现有面向列车整体蠕滑故障下的黏着控制算法对列车动力轮对局部蠕滑故障检测和诊断结果的准确性降低，难以满足列车动力轮对局部发生蠕滑故障下的黏着控制性能的要求。因此，亟需提供一种高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法与系统，实现高速列车部分动力轮对发生不同程度蠕滑故障的注入/模拟，为高速列车轮对局部蠕滑故障下故障检测、诊断和黏着控制等技术研究，提供安全、可靠和逼真的故障注入与仿真环境。

发明内容

本发明提供的一种高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法与系统，解决了现有技术无法对高速列车部分动力轮对发生不同程度蠕滑故障进行故障注入/模拟的技术问题。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种高速列车轮对的局部蠕滑故障的注入方法，包括以下步骤：

从历史数据中获取高速列车轮对发生局部蠕滑故障时高速列车的运行参数及其对应的蠕滑参数；

根据所述运行参数及其对应的蠕滑参数构建故障注入模型；所述故障注入模型以待模拟局部蠕滑故障下的高速列车的正常轮对和故障轮对的电机输出转矩为输入变量，以待模拟局部蠕滑故障下的高速列车的正常轮对和/或故障轮对的电机机械角速度，以及高速列车的车体速度为输出变量；

从待模拟的高速列车轮对的系统仿真模型中获取正常轮对和故障轮对的电机输出转矩，并设置待模拟的高速列车的运行参数及其对应的蠕滑参数，将所述电机输出转矩、运行参数及其对应的蠕滑参数输入至所述故障注入模型中进行计算，以求解所述待模拟局部蠕滑故障下的高速列车的正常轮对和故障轮对的电机机械角速度，以及高速列车的车体速度。