一种机车编组牵引运行控制方法及装置与流程

1.本发明涉及铁路机车技术领域，具体而言，涉及一种机车编组牵引运行控制方法及装置。


背景技术：

2.韶山4b型电力机车(以下简称ss4b直流机车)是双机重联的8轴大功率干线货运用电力机车，由两节完全相同的四轴机车通过中间车钩和橡胶联挂风挡连接而成，每节车为一个完整系统，设有一个司机室。两节机车之间设有内部电气重联控制电缆(内重联)和空气制动系统的重联控制风管，并有中间走廊连通，车顶设有高压连接线，可由司机在任何一端司机室对机车进行控制，两节机车也可以分离作为两台四轴机车独立运行。
3.ss4b直流机车作为铁路车辆中的重要组成部分，担负着重要运输任务，在国内外广泛应用。随着铁路重载运输的要求日益迫切及提高，为满足重载牵引运输的要求，常常需要将现有机车进行改造，比如将ss4b直流机车的两节机车进行拆分，两者之间根据实际需要编入若干线路综合检测车或供电车。
4.改造后的机车编组在运行中，尤其是在一些在长大坡道、起伏坡道等复杂线路的情况下，往往需要不断调节机车牵引力，以控制机车编组行车的行使平稳性和安全性。现有技术往往仅采用单机牵引模式，尚缺少一种符合机车编组运行特性且允许条件改变(中间编入的车辆具有不确定性)的列车牵引平稳控制方法，因此有必要进行改进。


技术实现要素：

5.本发明提供一种机车编组牵引运行控制方法及装置，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种机车编组牵引运行控制方法，所述机车编组包括主牵引机车和辅助牵引机车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车之间还设有若干被牵引车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车上均设有重联控制单元，所述重联控制单元之间互相通信构成无线重联管理系统，所述方法应用于所述无线重联管理系统，包括：
7.获取所述主牵引机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到主牵引机车当前时刻的实际速度变化率；
8.获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；
9.若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度；
10.其中，获取所述牵引力调节比例参数具体包括：
11.基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数；
12.获取并基于当前时刻机车的被牵引车信息确定机车的当前负荷值，所述被牵引车信息包括牵引车基本参数和牵引车数量；
13.从预先存储的负荷值和第二比例参数的对应关系中，查找得到所述当前负荷值对应的第二比例参数；
14.基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数。
15.可选的，所述第一比例参数与目标速度与当前实际速度的差值正相关。
16.可选的，所述机车编组牵引运行控制方法还包括：
17.基于机车运行工况的历史数据，针对不同的目标速度值，预先设定相对应的恒速区间速度变化率阈值。
18.可选的，所述机车编组牵引运行控制方法还包括：
19.若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率大于预设的恒速区间速度变化率阈值时，则利用预设的速度阶梯参数，减小机车下一时刻的所述实际速度值。
20.可选的，所述获取所述主牵引机车预设的目标速度值，具体包括：
21.根据所述主牵引机车的速度调节旋钮的位置获取对应的电压信号，按电压与速度的线性关系计算出对应的目标速度值。
22.第二方面，本发明实施例提供了一种机车编组牵引运行控制装置，包括：
23.第一获取单元，用于获取机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到机车当前时刻的实际速度变化率；其中，机车编组包括主牵引机车和辅助牵引机车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车之间还设有若干被牵引车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车上均设有重联控制单元，所述重联控制单元之间互相通信构成无线重联管理系统；
24.第二获取单元，用于获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；
25.调节比例参数单元，用于若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度；
26.其中，获取所述牵引力调节比例参数具体包括：
27.基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数；
28.获取并基于当前时刻机车的被牵引车信息确定机车的当前负荷值，所述被牵引车信息包括牵引车基本参数和牵引车数量；
29.从预先存储的负荷值和第二比例参数的对应关系中，查找得到所述当前负荷值对应的第二比例参数；
30.基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数。
31.第三方面，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如第一方面中任一技术方案所述的机车编组牵引运行控制方法。
32.第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理
器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如第一方面中任一技术方案所述的机车编组牵引运行控制方法。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
34.本发明提供的机车编组牵引运行控制方法，首先获取机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值进行计算得到机车当前时刻的实际速度变化率；再获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度。
35.可见，本发明实施例提供的技术方案，能够在基于主牵引机车的控制机车的运行速度的同时，将由目标速度、实际速度和实际负荷值共同确定的牵引力调节比例参数同步传送给辅助牵引机车，不仅使辅助牵引机车也能基于牵引力调节比例参数来控制其自身的运行速度，还能够自动调整不同负荷条件下的控制策略，实现了主牵引机车和辅助牵引机车能够分别控制自身的运行速度，相较于现有的仅由主牵引机车来控制运行的方式，本发明的控制方式更加灵活有效。
36.本发明实施例的创新点包括：
37.根据机车的当前负荷值以及目标速度与当前实际速度的差值，共同确定牵引力调节比例参数，并同步发送至主牵引机车和辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度，相较于现有的仅由主牵引机车来控制运行的方式，本发明的控制方式更加灵活有效，是本发明实施例的创新点之一。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明一个实施例的一种机车编组牵引运行控制方法的流程图；
40.图2为本发明一个实施例的一种机车编组牵引运行控制装置的模块图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
43.为了更好的理解本发明实施例，首先对现有技术中常用的超声波检测方法进行介绍。图1为本发明一个实施例的一种机车编组牵引运行控制方法的流程图。如图1所示，一种机车编组牵引运行控制方法，所述机车编组包括主牵引机车和辅助牵引机车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车之间还设有若干被牵引车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车上均设有重联控制单元，所述重联控制单元之间互相通信构成无线重联管理系统，所述方法应用于所述无线重联管理系统，包括以下步骤：
44.步骤s101，获取所述主牵引机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到所述主牵引机车当前时刻的实际速度变化率；
45.步骤s102，获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；
46.步骤s103，若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度；
47.其中，获取所述牵引力调节比例参数具体包括：
48.基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数；
49.获取并基于当前时刻机车的被牵引车信息确定机车的当前负荷值，所述被牵引车信息包括牵引车基本参数和牵引车数量；
50.从预先存储的负荷值和第二比例参数的对应关系中，查找得到所述当前负荷值对应的第二比例参数；
51.基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数。
52.主牵引机车和辅助牵引机车之间设有若干被牵引车，主牵引机车和辅助牵引机车均可以控制机车编组的运行和制动，中间编入的若干被牵引车可以为综合检测车或者供电车。编组中的主牵引机车和辅助牵引机车可作为单独的机车运行，正常情况下，仅需一节车牵引或者制动，实现单车牵引，依托现有设备，两节机车之间还需要实现信息互通与显示、故障信息和状态等。当主牵引机车作为牵引机车，若运行过程中出现故障，能在主牵引机车操纵辅助牵引机车作为动力车，同样，辅助牵引机车同样可以操纵主牵引机车作为动力车。作为一个示例，基于直流车安装重载组合列车无线同步操控系统，通过无线重联系统实现主牵引机车和辅助牵引机车之间的通信。
53.作为一个示例，被牵引车基本参数包括车辆型号、车辆重量、载货重量等，具体的，基于当前时刻机车的被牵引车信息，结合动力学分析，可以确定机车的当前负荷值，具体可以参见现有技术，这里不做赘述。机车编组中每一个机车上均可以安装有传感器，通过传感器获取主牵引机车的速度值。
54.主牵引机车可以将牵引力调节比例参数传送给辅助牵引机车，辅助牵引机车可以根据牵引力调节比例参数计算并确定其要输出的牵引力。作为一个示例，可以预先建立牵引力调节比例参数与牵引力的对应关系并存储，形成二维表格，继而可以通过查找二维表格的形式确定辅助牵引机车需要输出的牵引力。
55.恒速区间速度变化率阈值是根据机车运行工况数据的历史数据得到的，针对不同的速度值，设定相对应的恒速区间速度变化率阈值。
56.在确定完牵引力调节比例参数后，除了主牵引车之外还同步发送至辅助牵引机车的控制系统中。辅助牵引机车根据该牵引力调节参数确定要输出的牵引力，两机车共同输出控制机车编组的运行。
57.基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数，具体的，差值越大，第一比例参数越大，同样的，第二比例参数与负荷值也正相关，基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数，具体可以包括：第一比例参数与第二比例参数相乘或者加权后相乘得到牵引力调节比例参数。
58.具体的，被牵引车的数量越多，负荷越大，在需要提速时，主牵引机车单独牵引控制时，从当前实际速度值达到目标速度值所需的时间就越长，而本发明实施例提供的方法，不同于传统的单牵引模式，是综合考虑负荷和速度变化率两个维度，共同确定牵引力调节参数，以便于主牵引机车和辅助牵引机车协同作用，共同实现机车编组的速度平稳变化且可控。
59.本发明实施例提供的控制方法能够在基于主牵引机车的控制机车的运行速度的同时，将由目标速度、实际速度和实际负荷值共同确定的牵引力调节比例参数同步传送给辅助牵引机车，不仅使辅助牵引机车也能基于牵引力调节比例参数来控制其自身的运行速度，还能够自动调整不同负荷条件下的控制策略，实现了主牵引机车和辅助牵引机车能够分别控制自身的运行速度，相较于现有的仅由主牵引机车来控制运行的方式，本发明的控制方式更加灵活有效。
60.根据机车的当前负荷值以及目标速度与当前实际速度的差值，共同确定牵引力调节比例参数，并同步发送至主牵引机车和辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度，相较于现有的仅由主牵引机车来控制运行的方式，本发明的控制方式更加灵活有效，是本发明实施例的创新点之一。
61.一种实现方式中，所述第一比例参数与目标速度与当前实际速度的差值正相关。
62.一种实现方式中，所述机车编组牵引运行控制方法还包括：
63.基于机车运行工况的历史数据，针对不同的目标速度值，预先设定相对应的恒速区间速度变化率阈值。
64.一种实现方式中，所述机车编组牵引运行控制方法还包括：
65.若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率大于预设的恒速区间速度变化率阈值时，则利用预设的速度阶梯参数，减小机车下一时刻的所述实际速度值。
66.利用速度阶梯函数减缓速度的变化。
67.一种实现方式中，所述获取所述主牵引机车预设的目标速度值，具体包括：
68.根据所述主牵引机车的速度调节旋钮的位置获取对应的电压信号，按电压与速度的线性关系计算出对应的目标速度值。
69.图2为本发明一个实施例的一种机车编组牵引运行控制装置的模块图。
70.如图2所示，一种机车编组牵引运行控制装置200，包括：
71.第一获取单元210，用于获取机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到机车当前时刻的实际速度变化率；其中，机车编组包括主牵引机车和辅助牵引机车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车之间还设有若干被牵引车，所述主牵引机车和所
述辅助牵引机车上均设有重联控制单元，所述重联控制单元之间互相通信构成无线重联管理系统；
72.第二获取单元220，用于获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；
73.调节比例参数单元230，用于若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度；
74.其中，获取所述牵引力调节比例参数具体包括：
75.基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数；
76.获取并基于当前时刻机车的被牵引车信息确定机车的当前负荷值，所述被牵引车信息包括牵引车基本参数和牵引车数量；
77.从预先存储的负荷值和第二比例参数的对应关系中，查找得到所述当前负荷值对应的第二比例参数；
78.基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数。
79.本发明的又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上述任一实施例所述的机车编组牵引运行控制方法。
80.本发明的又一实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如任一实施例所述的机车编组牵引运行控制方法。
81.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
82.本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
83.本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
84.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种机车编组牵引运行控制方法，所述机车编组包括主牵引机车和辅助牵引机车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车之间还设有若干被牵引车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车上均设有重联控制单元，所述重联控制单元之间互相通信构成无线重联管理系统，其特征在于，所述方法应用于所述无线重联管理系统，包括：获取机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到机车当前时刻的实际速度变化率；获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度；其中，获取所述牵引力调节比例参数具体包括：基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数；获取并基于当前时刻机车的被牵引车信息确定机车的当前负荷值，所述被牵引车信息包括牵引车基本参数和牵引车数量；从预先存储的负荷值和第二比例参数的对应关系中，查找得到所述当前负荷值对应的第二比例参数；基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数。2.根据权利要求1所述的机车编组牵引运行控制方法，其特征在于，所述第一比例参数与目标速度与当前实际速度的差值正相关。3.根据权利要求1所述的机车编组牵引运行控制方法，其特征在于，还包括：基于机车运行工况的历史数据，针对不同的目标速度值，预先设定相对应的恒速区间速度变化率阈值。4.根据权利要求1所述的机车编组牵引运行控制方法，其特征在于，还包括：若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率大于预设的恒速区间速度变化率阈值时，则利用预设的速度阶梯参数，减小机车下一时刻的所述实际速度值。5.根据权利要求1所述的机车编组牵引运行控制方法，其特征在于，所述获取所述主牵引机车预设的目标速度值，具体包括：根据所述主牵引机车的速度调节旋钮的位置获取对应的电压信号，按电压与速度的线性关系计算出对应的目标速度值。6.一种机车编组牵引运行控制装置，其特征在于，包括：第一获取单元，用于获取机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到机车当前时刻的实际速度变化率；其中，机车编组包括主牵引机车和辅助牵引机车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车之间还设有若干被牵引车，所述主牵引机车和所述辅助牵引机车上均设有重联控制单元，所述重联控制单元之间互相通信构成无线重联管理系统；第二获取单元，用于获取所述主牵引机车预设的目标速度值以及与所述目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；
调节比例参数单元，用于若所述实际速度值小于所述目标速度值，且当前时刻的所述实际速度变化率小于所述恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将所述牵引力调节比例参数传送给所述主牵引机车以及所述辅助牵引机车，以使所述辅助牵引机车基于所述牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度；其中，获取所述牵引力调节比例参数具体包括：基于所述目标速度与当前实际速度的差值，获得第一比例参数；获取并基于当前时刻机车的被牵引车信息确定机车的当前负荷值，所述被牵引车信息包括牵引车基本参数和牵引车数量；从预先存储的负荷值和第二比例参数的对应关系中，查找得到所述当前负荷值对应的第二比例参数；基于所述第一比例参数和所述第二比例参数确定牵引力调节比例参数。7.一种存储介质，所述存储介质上存储有程序代码，其特征在于，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的机车编组牵引运行控制方法。8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的机车编组牵引运行控制方法。

技术总结
本发明公开一种机车编组牵引运行控制方法及装置，方法包括获取机车上一时刻的实际速度值以及当前时刻的实际速度值，得到机车当前时刻的实际速度变化率；获取主牵引机车预设的目标速度值以及与目标速度值匹配的恒速区间速度变化率阈值；若实际速度值小于目标速度值，且当前时刻的实际速度变化率小于恒速区间速度变化率阈值，则获取牵引力调节比例参数并将牵引力调节比例参数传送给主牵引机车以及辅助牵引机车，以使辅助牵引机车基于牵引力调节比例参数输出牵引力以辅助控制机车的运行速度。该方法能够自动调整不同负荷条件下的控制策略，主牵引机车和辅助牵引机车能够分别控制自身的运行速度，控制方式更加灵活有效。控制方式更加灵活有效。控制方式更加灵活有效。


技术研发人员：刘革 汪发现 麦嘉仪 孙亮亮 张于思 李殿伟 杨笑笑 耿聪
受保护的技术使用者：北京北九方轨道交通科技有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/9/20